89C51單片機(jī)I/O 口模擬串行通信的實現(xiàn)方法

目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機(jī)通常只有一個（或沒有）UART異步串行通信接口，在應(yīng)用系統(tǒng)中若需要多個串行接口（例如在多機(jī)通信系統(tǒng)中，主機(jī)既要和從機(jī)通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴(kuò)展一片8251 或 8250 通用同步/異步接收發(fā)送芯片（USART），需額外占用單片機(jī)I/O 資源。本文介紹一種用單片機(jī)普通I/O 口實現(xiàn)串行通信的方法，可在單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)與兩個以上串行接口設(shè)備的多機(jī)通信。

1．串行接口的基本通信方式
串行接口的有異步和同步兩種基本通信方式。異步通信采用用異步傳送格式，如圖1 所示。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收均將起始位和停止位作為開始和結(jié)束的標(biāo)志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數(shù)據(jù)編碼，第8 位通常做為奇偶校驗位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。上述字符格式通常作為一個串行幀，如無奇偶校驗位，即為常見的N.8.1幀格式。

串行通信中，每秒傳送的數(shù)據(jù)位稱為波特率。如數(shù)據(jù)傳送的波特率為1200 波特，采用N.8.1 幀格式（10 位），則每秒傳送字節(jié)為120 個，而字節(jié)中每一位傳送時間即為波特率的倒數(shù)：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數(shù)據(jù)傳送的波特率為9600 波特，則字節(jié)中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的波特率即字節(jié)中每一位的傳送時間，我們便可用普通I/O 口來模擬實現(xiàn)串行通信的時序。

2．硬件電路
89C51 單片機(jī)通過普通I/O 口與PC 機(jī)RS232 串口實現(xiàn)通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機(jī)串行口為RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此TTL電平到RS232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用MAXIM 公司的MAX232 標(biāo)準(zhǔn)RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實現(xiàn)RS232接口邏輯“1”（-3V～15V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉(zhuǎn)換。圖中89C51 的P1.0 模擬發(fā)送端，P1.1 模擬接收端。

3．接口程序設(shè)計
軟件設(shè)計中，89C51 單片機(jī)的P1.0 和P1.1 口分別模擬串行通信的發(fā)送和接收，其接口程序主要由INPUT 發(fā)送子程序和OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200 bit /s，幀格式為N.8.1。發(fā)送時，先發(fā)送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發(fā)送8 位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。接收時，先判斷P1.1 接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有則按低位在先的順序接收8 位數(shù)，最后判斷P1.1 口是否有停止高電平出現(xiàn)，如有則完成一個數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。其中軟件編寫要嚴(yán)格按照異步通信的時序進(jìn)行，每bit 位傳送時間間隔按通信速率1200 bit /s計算為833μs。