51單片機模擬串口的三種方法 分類:默認欄目
隨著單片機的使用日益頻繁,用其作前置機進行采集和通信也常見于各種應用,一般是利用前置
機采集各種終端數據后進行處理、存儲,再主動或被動上報給管理站。這種情況下下,采集會需
要一個串口,上報又需要另一個串口,這就要求單片機具有雙串口的功能,但我們知道一般的51
系列只提供一個串口,那么另一個串口只能靠程序模擬。
本文所說的模擬串口, 就是利用51的兩個輸入輸出引腳如P1.0和P1.1,置1或0分別代表高低電
平,也就是串口通信中所說的位,如起始位用低電平,則將其置0,停止位為高電平,則將其置
1,各種數據位和校驗位則根據情況置1或置0。至于串口通信的波特率,說到底只是每位電平持續
的時間,波特率越高,持續的時間越短。如波特率為9600BPS,即每一位傳送時間為
1000ms/9600=0.104ms,即位與位之間的延時為為0.104毫秒。單片機的延時是通過執行若干條
指令來達到目的的,因為每條指令為1-3個指令周期,可即是通過若干個指令周期來進行延時的,
單片機常用11.0592M的的晶振,現在我要告訴你這個奇怪數字的來歷。用此頻率則每個指令周期
的時間為(12/11.0592)us,那么波特率為9600BPS每位要間融多少個指令周期呢？
指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96,剛好為一整數,如果為4800BPS則為
96x2=192,如為19200BPS則為48,別的波特率就不算了,都剛好為整數個指令周期,妙吧。至于
別的晶振頻率大家自已去算吧。
現在就以11.0592M的晶振為例,談談三種模擬串口的方法。

方法一：延時法

    通過上述計算大家知道,串口的每位需延時0.104秒,中間可執行96個指令周期。
#define uchar unsigned char
sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //寫延時
#define RDDYN 43 //讀延時

//往串口寫一個字節
void WByte(uchar input)
{
    uchar i=8;
    TXD=(bit)0;                     //發送啟始
位
    Delay2cp(39);
    //發送8位數據位
    while(i--)
    {
        TXD=(bit)(input&0x01);     //先傳低位
        Delay2cp(36);
        input=input>>1;
    }
    //發送校驗位(無)
    TXD=(bit)1;                     //發送結束
位
    Delay2cp(46);
}

//從串口讀一個字節
uchar RByte(void)
{
    uchar Output=0;
    uchar i=8;
    uchar temp=RDDYN;
    //發送8位數據位
Delay2cp(RDDYN*1.5);         //此處注意,等過起始位
    while(i--)
    {
        Output >>=1;
        if(RXD) Output   =0x80;     //先收低位
        Delay2cp(35);             //(96-26)/2,循環共
占用26個指令周期
    }
    while(--temp)                    //在指定的
時間內搜尋結束位。
    {
        Delay2cp(1);
        if(RXD)break;             //收到結束位便退出
    }
    return Output;
}

//延時程序*
void Delay2cp(unsigned char i)
{
    while(--i);                     //剛好兩個
指令周期。
}

    此種方法在接收上存在一定的難度,主要是采樣定位存在需較準確,另外還必須知道
每條語句的指令周期數。此法可能模擬若干個串口,實際中采用它的人也很多,但如果你用Keil 
C,本人不建議使用此種方法,上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三種單片機上實驗通過。

方法二：計數法

    51的計數器在每指令周期加1,直到溢出,同時硬件置溢出標志位。這樣我們就可以
通過預置初值的方法讓機器每96個指令周期產生一次溢出,程序不斷的查詢溢出標志來決定是否
發送或接收下一位。
    
//計數器初始化
void S2INI(void)
{
    TMOD =0x02;                //計數器0,方式2
TH0=0xA0;                    //預值為256-96=140,十六進制A0
    TL0=TH0;        
    TR0=1;                        //開始計數
    TF0=0;
}

void WByte(uchar input)
{
    //發送啟始位
    uchar i=8;
    TR0=1;
    TXD=(bit)0;
    WaitTF0();
    //發送8位數據位
    while(i--)
    {
        TXD=(bit)(input&0x01);     //先傳低位
        WaitTF0();
        input=input>>1;
    }
    //發送校驗位(無)
    //發送結束位
    TXD=(bit)1;
    WaitTF0();
    TR0=0;
}    
//查詢計數器溢出標志位
void WaitTF0( void )
{
    while(!TF0);
    TF0=0;
}
    接收的程序,可以參考下一種方法,不再寫出。這種辦法個人感覺不錯,接收和發送
都很準確,另外不需要計算每條語句的指令周期數。

方法三：中斷法

    中斷的方法和計數器的方法差不多,只是當計算器溢出時便產生一次中斷,用戶可以
在中斷程序中置標志,程序不斷的查詢該標志來決定是否發送或接收下一位,當然程序中需對中
斷進行初始化,同時編寫中斷程序。本程序使用Timer0中斷。
#define TM0_FLAG P1_2 //設傳輸標志位
//計數器及中斷初始化
void S2INI(void)
{
    TMOD =0x02;                //計數器0,方式2
TH0=0xA0;                    //預值為256-96=140,十六進制A0
    TL0=TH0;        
    TR0=0;                         //在發送或
接收才開始使用
    TF0=0; 
    ET0=1;                         //允許定時
器0中斷
    EA=1;                         //中斷允許
總開關
}

//接收一個字符
uchar RByte()
{
    uchar Output=0;
    uchar i=8;
TR0=1;                         //啟動Timer0
TL0=TH0;
    WaitTF0();                    //等過起始
位
    //發送8位數據位
    while(i--)
    {
        Output >>=1;
        if(RXD) Output   =0x80;     //先收低位
WaitTF0();                //位間延時
    }
    while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
    TR0=0;                         //停止
Timer0
    return Output;
}
//中斷1處理程序
void IntTimer0() interrupt 1
{
    TM0_FLAG=1;                //設置標志位。
}
//查詢傳輸標志位
void WaitTF0( void )
{
while(!TM0_FLAG); 
TM0_FLAG=0;                 //清標志位
}
    中斷法也是我推薦的方法,和計數法大同小異。發送程序參考計數法,相信是件很容
易的事。
另外還需注明的是本文所說的串口就是通常的三線制異步通信串口（UART）,只用RXD、TXD、GND。 
//***********************************************************************************************

AVR軟件模擬串口程序





來源：coldra資料室  作者：coldra

M48,8MHz 
9600,1,8,1 

輸出：用定時器控制普通IO口輸出位 
輸入：用外部中斷+定時器,判斷位的寬度 

好幾天沒休息,利用閑暇寫的,也沒找到別人的參考程序,不過終于算是穩定了,其實還應該有很多其它的方法可以試一下,比如用PWM輸出串行數據,用輸入捕獲接收數據,或定時查詢,或用任意一個IO口中斷,則每個引腳都有可能 

現在還有些問題,全雙工同時收發時發送偶爾出錯,占用兩個定時器有些浪費,以后再修改吧,最好加上各種波率 

本程序為直接摘出部分,刪了無關的部分,在此可能有些變量沒用,或有段落遺漏,請諒 

#include  
#include  
#include  
#include  

#define Sbit1() PORTD =1<#define Sbit0() PORTD&=~(1<

volatile unsigned int 
eep_ms,//毫秒計時 
keytime,                    //等待時間 
SoundOnTime;                    //// 
volatile unsigned  char  
rdata, 
key, 
start=0, 
keycode,        // 
*TxPoint, 
rtime, 
INT0_time,                //中斷次數 

RxLength=0,        //接收長度 
RUDR,            //摸擬串口接收的數據 
TxLength,                    //串口發送數據長度 
SUDR;                        //串口發送的數據 

unsigned char arr[10],DispBuff[10]; 


void Initial_IO(void)//IO口初始化 
    { 
     DDRD = 0X82;              //PD1串口輸出,PD0串口輸入,PD2模擬串口輸入（INT0） 
     PORTD = 0X82;             //PD1輸出高電平 
    } 

void Initial_INT0(void) 
    { 
    EICRA =(1<     EIMSK =1<    } 

void Initial_timer0(void)                         //定時器0初始化 
    { 
     TCCR0B =(1<     TIMSK0 =(1<    } 

void Initial_timer1(void) 
    { 
     TCCR1A=(1<          TCCR1B=(1<     ICR1=1000; 
     TIMSK1 =(1<    } 

void Initial_timer2(void) 
    { 
     TCCR2B=(1<     TIMSK2 =(1<    } 


void Initial_WDR(void)                                       //看門狗初始化 
    { 
    wdt_enable(WDTO_1S); 
    wdt_reset(); 
    } 


void Initial(void) 
{ 
    Initial_IO(); 
    Initial_timer0(); 
    Initial_timer1(); 
    Initial_timer2(); 
    Initial_INT0(); 
    Initial_WDR(); 
    sei(); 
} 


/*啟動串口發送*/ 
void SendData(unsigned char *P,unsigned char DataLength) 
    { 
    TxLength=DataLength; 
    TxPoint=P;  
    start=0; 
    } 
     

int main (void) 
    { 

    Initial(); 

    while(1) 
        { 
        wdt_reset(); 
        if((rdata)&&(eep_ms>10))//收到數據延時10mS后啟動發送,回送驗證數據 
            { 
            key=0; 
            SendData(&DispBuff[0],9);//發送DispBuff[0]的9位數據 
            while(TxLength);//等待發送完成 
            rdata=0; 
            eep_ms=0; 
            } 
        } 
    } 


/*定時器0,100us溢出中斷*/ 
SIGNAL(SIG_OVERFLOW0) 
    { 
    TCNT0=151;//重載數據,計時區間為151---255,共104uS,一個位的時間 
    if(TxLength)// 
        { 
        if(start==0) 
            { 
            Sbit0();//起始位 
            SUDR=*(TxPoint++); 
            } 
        else 
            { 
            if((start<=8)) 
                { 
                if(SUDR&(1<<(start-1)))Sbit1();//數據1 
                else Sbit0();//數據0 
                } 
            else Sbit1();//停止位 
            } 
        if(start<10)start++; 
        else  
            { 
            TxLength--;//一字節 發送完成,字節數減1 
            start=0; 
            }// 
        } 
    } 

/*定時器1,1ms溢出中斷*/ 
SIGNAL(SIG_OVERFLOW1) 
{ 
    eep_ms++; 
} 
/*定時器2*/  
SIGNAL(SIG_OVERFLOW2) 
    { 
    sei();     
    if(INT0_time)//有數據 
        { 
        INT0_time=0;//中斷次數清0 
        rdata=1;//置有數據標志 
        eep_ms=0; 
        if(RxLength<10)DispBuff[RxLength++]=RUDR; 
         
        } 
    if(rtime<4)rtime++;//字節間隔時間,間隔3個字節重新開始一幀 
    else RxLength=0; 
    } 
     
SIGNAL(SIG_INTERRUPT0)//INT0,邊沿觸發中斷 
    { 
    unsigned char temp,temp2=0; 
    static unsigned char pre_TCNT2,j=0; 
    if(INT0_time==0)//一個字節第一個下降沿中斷,起始位開始 
        { 
        TCNT2=130; 
        pre_TCNT2=130; 
        RUDR=0xff;//接收的數據初值 
        j=0;    //位數清零 
        INT0_time++;//中斷次數加一 
        } 
    else  
        { 
        temp=TCNT2; 
        if(temp>pre_TCNT2)temp2=temp-pre_TCNT2;//取一個高/低電平的寬度 
        if(temp2>10)//濾過窄電平（干擾信號） 
            { 
            pre_TCNT2=temp;//記錄前一次的時間值 
            temp=0; 
            while(temp2>13)//計算位的個數,約13為一個位（8*13=104uS） 
                    { 
                    temp2-=13;// 
                    temp++; 
                    } 
            if(temp2>6)temp++;//計算位的個數,一般13為一個位 
            if(INT0_time==1)temp-=1; 
            if(INT0_time&1)//奇數次中斷 
                { 
                while(temp)//位0的個數 
                    { 
                    RUDR&=~(1<                    temp--; 
                    j++; 
                    } 
                } 
            else j+=temp;//偶數,位1的個數,跳過 
            INT0_time++;//中斷次數加一 
            } 
        } 
    rtime=0; 
    }