目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機通常只有一個（或沒有）UART異步串行通信接口，在應用系統中若需要多個串行接口（例如在多機通信系統中，主機既要和從機通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴展一片8251 或 8250 通用同步/異步接收發送芯片（USART），需額外占用單片機I/O 資源。

MCS51是指由美國INTEL公司（對了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。

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。數據發送和接收均將起始位和停止位作為開始和結束的標志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平）。

異步通信采用用異步傳送格式

用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數據編碼，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，每秒傳送的數據位稱為波特率。如數據傳送的波特率為1200 波特，采用N.8.1 幀格式（10 位），則每秒傳送字節為120 個，而字節中每一位傳送時間即為波特率的倒數：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數據傳送的波特率為9600 波特，則字節中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。

2.硬件電路

89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。

89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機串行口為RS232C 標準接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機在接口規范上不一致，因此TTL電平到RS232 接口電平的轉換采用MAXIM 公司的MAX232 標準RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實現RS232接口邏輯“1”（-3V～215V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉換。圖中89C51 的P1.0 模擬發送端，P1.1 模擬接收端。

3.接口程序設計

軟件設計中，89C51 單片機的P1.0 和P1.1 口分別模擬串行通信的發送和接收，其接口程序主要由INPUT 發送子程序和OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200 bit /s，幀格式為N.8.1。發送時，先發送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發送8 位數據，最后發送停止位。接收時，先判斷P1.1 接收端口是否有起始低電平出現，其中軟件編寫要嚴格按照異步通信的時序進行，每bit 位傳送時間間隔按通信速率1200 bit /s計算為833μs。

其模擬串行通信程序清單見下，系統要求單片機晶振為6M。程序清單如下：

TXD EQU P1.0

RXD EQU P1.1 ；定義89C51 P1.0 為發送端，P1.1 為接收端

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0100H

MAIN： MOV A， #30H

MOV R5，#N

SETB RXD ；P1.0 置高

TX： LCALL INPUT ;調用發送子程序，將寄存器A 中內容發給PC 機

；

SETB TXD ；P1.1 置高

MOV R0，#40H

RX： LCALL OUTPUT ；調用接收子程序，將接收的N 個數據存放在以40H開始的地址中

MOV @R0，A

INC R0

DJNZ R5， RX ；N 個數據接收結束，則等待，否則轉RX 繼續接收

3

AJMP $

;**************延時833μs 子程序*****

DEL833： MOV R7 ，#205

MS11： DJNZ R7，MS11

RET

; **********************************

;******** 89C51發送數據給PC 機子程序****

INPUT： CLR C

MOV TXD，C ;發送起始位

LCALL DEL833 ；延時

MOV R3，#8

REP： RRC A

MOV TXD ，C

LCALL DEL833

DJNZ R3，REP ;發送8 位數據

SETB C ;發送停止位

MOV TXD，C

LCALL DEL833

RET

;********從PC 機接收數據子程序********

OUTPUT： JB RXD， $ ； 判斷是否有起始位出現

LCALL DEL833

MOV R3，#8

OUT： MOV C ，RXD

RRC A

LCALL DEL833

DJNZ R3，OUT ； 接收8 位數據

JNB RXD ，$ ； 判斷是否有停止位出現

RET

本文介紹的用 89C51 單片機I/O 口模擬實現串行通信的方法，已成功地應用在某電壓數據采集系統中，這樣的進步，讓這項技術有了更加高的期待性，在社會上也有了很好的反應，這樣就讓這個研究成果有了很好的作用。