第七 章
80C51单片微机的串行口
原理及应用
通常把计算机与外界的数据传送称为通信，随着 80C51
应用范围的不断拓宽，单台仪器仪表或控制器往往会带有不止
一个的单片微机，而多个智能仪器仪表或控制器在单片微机应
用系统中又常常会构成一个分布式采集、控制系统，上层由 PC
进行集中管理等。单片微机的通信功能也随之得到发展。
7.1 串行数据通信概述
⒈ 并行传送方式与串行传送方式
计算机的数据传送共有两种方式 ∶ 并行数据传送和串行
数据传送 。
⑴ 并行传送方式
在数据传输时, 如果一个数据编码字符的所有各位都同时
发送, 并排传输, 又同时被接收, 则将这种传送方式称为并行传
送方式 。 并行传送方式要求物理信道为并行内总线或者并行外总
线 。
并行数据传送方式的特点是传送速度快, 效率高 。 但由于
需要的传送数据线多, 因而传输成本高 。 并行数据传输的距离通
常小于 30米 。 而在计算机内部的数据传送都是并行传送的 。
⑵ 串行传送方式
在数据传输时, 如果一个数据编码字符的所有各位不是同
时发送, 而是按一定顺序, 一位接着一位在信道中被发送和接收,
则将这种传送方式称为串行传送方式 。 串行传送方式的物理信道
为串行总线 。
串行数据传送方式的特点是成本低, 但速度慢 。
计算机与外界的数据传送大多是串行的，其传送距离可以
从几米直到几千公里。
⒉ 单工方式, 半双工方式, 全双工方式
按照信号传输的方向和同时性, 一般把传送方式分为单工
方式, 半双工方式和全双工方式三种 。
⑴ 单工方式
信号 (不包括联络信号 ) 在信道中只能沿一个方向传送, 而
不能沿相反方向传送的工作方式称为单工方式 。
⑵ 半双工方式
通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双
向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接
收信息，即在指定的时刻，只能沿某一个方向传送信息。这样的
传送方式称为半双工方式。半双工方式大多采用双线制。
⑶ 全双工方式
若信号在通信双方之间沿两个方向同时传送，任何一方在
同一时刻既能发送又能接 收信息，这样的方式称为全双工方式。
⒊ 异步传输和同步传输
在数据通信中, 要保证发送的信号在接收端能被正确地接
收, 必须采用同步技术 。 常用的同步技术有两种方式, 一种称为
异步传输也称起止同步方式, 另一种称为同步传输也称同步字符
同步方式 。
⑴ 异步传输
异步传输以字符为单位进行数据传输, 每个字符都用起始
位, 停止位包装起来, 在字符间允许有长短不一的间隙 。
在单片微机中使用的串行通信都是异步方式 。
⑵ 同步传输
同步传输用来对数据块进行传输, 一个数据块中包含着许
多连续的字符, 在字符之间没有空闲 。 同步传输可以方便地实现
某一通信协议要求的帧格式 。
⒋ 波特率 (BAUD RATE)
串行通信的传送速率用于说明数据传送的快慢, 波特率表
示串行通信时每秒钟传送, 位, 的数目, 比如 1s传送 1bit,就是
1波特 。 即 1波特＝ 1bit/s (位 /秒 )
串行通信常用的标准波特率在 RS-232C标准中已有规定,
如波特率为 600,1200,2400,4800,9600,19200等等 。
假若数据传送速率为 120字符 /s,而每一个字符帧已规定为
10个数据位, 则传输速率为 120× 10＝ 1200bit/s,即波特率为
1200,每一位数据传送的时间为波特率的倒数：
T＝ 1÷ 1200＝ 0.833ms
7.2 80C51串行口及控制
7.2.1 80C51串行口结构
串行数据通信主要有两个技术问题, 一个是数据传送, 另
一个是数据转换 。 数据传送主要解决传送中的标准, 数据帧格式
及工作方式等 。 数据转换要解决把数据进行串, 并行的转换, 这
种转换通常由通用异步接收发送器 (UART) 电路来完成 。 数据发
送端, 要把并行数据转换为串行数据, 而在数据接收端, 要把串
行数据转换为并行数据 。 80C51中已集成有 UART,有的型号在
内部还集成了两个 UART。 而在其它一些型号中又增加了新的串
行口, 如 8XC552中就增加了具有 I2C总线功能的串行口 。
80C51中的串行口是一个全双工的异步串行通信接口, 它
可作 UART（ 通用异步接收和发送器 ） 用, 也可作同步移位寄
存器用 。
所谓全双工的异步串行通信接口, 是说该接口可以同时
进行接收和发送数据, 口内的接收缓冲器和发送缓冲器在物理
上是隔离的, 即是完全独立的 。 可以通过访问特殊功能寄存器
SBUF,来访问接收缓冲器和发送缓冲器 。 接收缓冲器具有双缓
冲的功能, 即它在接收第一个数据字节后, 能接收笫二个数据
字节 。 但是在接收完第二个字节后, 若笫一个数据字节还未取
走, 那么该数据字节将丢失 。
80C51串行口基本结构如 图 7–1所示。主要由两大部分组
成。
⒈ 波特率发生器：
主要由 T1,T2 及内部的一些控制开关和分频器所组成。
它提供串行口的时钟信号为 TXCLOCK（发送时钟）和
RXCLOCK（接收时钟）。相应的控制波特率发生器的特殊功
能寄存器有 TMOD,TCON,T2CON,PCON,TL1,TH1、
TL2,TH2等。
⒉ 串行口的内部
⑴ 串行数据缓冲寄存器 SBUF
有接收缓冲器 SBUF和发送缓冲器 SBUF,以便 80C51能
以全双工方式进行通信 。 它们在物理上是隔离的, 但是占用同
一个地址 (99H) 。
⑵ 串行口控制寄存器 SCON
⑶ 串行数据输入／输出引脚
接收方式下，串行数据从 RXD（ P3,0）引脚输入，串行
口内部在接收缓冲器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接
收的双缓冲结构，可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误，
即在下一帧数据来时，前一帧数据还没有读走。
在发送方式下，串行数据通过 TXD（ P3,1）引脚输出。
⑷ 串行口控制逻辑
·接受来自波特率发生器的时钟信号 ——TXCLOCK（发
送时钟）和 RXCLOCK（接收时钟）；
·控制内部的输入移位寄存器将外部的串行数据转换为并
行数据；
·控制内部的输出移位寄存器将内部的并行数据转换为串
行数据输出；
·控制串行中断（ RI和 TI）。
7.2.2 80C51串行口控制
⒈ 串行口状态控制寄存器 SCON
串行口状态控制寄存器 SCON用来控制串行通信的方式选
择, 接收, 指示串行口的中断状态 。 寄存器 SCON既可字节寻
址也可位寻址, 字节地址为 98H,位地址为 98H～ 9FH。 其格式
如下：
位地
址
9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
位功
能
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
⑴ SM0(SCON.7),SM1(SCON.6)——串行口工作方式选择位 。
其功能见 表 7–1。
⑵ SM2(SCON.5)—允许方式 2,3中的多处理机通信位 。
方式 0时, SM2＝ 0。
方式 1时, 若 SM2＝ l,只有接收到有效的停止位, 接收中
断 RI才置 1。
方式 2和方式 3时, 若 SM2＝ 1,则只有当接收到的第 9位
数据 （ RB8） 为 1时, 才将接收到的前 8位数据送入缓冲器 SBUF
中, 并把 RI置 1,同时向 CPU申请中断；如果接收到的第 9位数
据 （ RB8） 为 0,RI置 0,将接收到的前 8位数据丢弃 。
而当 SM2＝ 0时，则不论接收到的笫九位数据是 0 或 1,
都将前 8位数据装入 SBUF中，并申请中断。
⑶ REN(SCON.4)——允许串行接收位 。
REN＝ 1时, 允许串行接收； REN＝ 0时, 禁止串行接收 。
用软件置位／清除 。
⑷ TB8(SCON.3)——方式 2和方式 3中要发送的第 9位数据 。
在通信协议中, 常规定 TB8作为奇偶校验位 。 在 80C51多
机通信中, TB8=0用来表示数据帧； TB8=1表示是地址帧 。
用软件置位／清除 。
⑸ RB8(SCON.2)——方式 2和方式 3中接收到的第 9位数据 。
方式 1中接收到的是停止位。方式 0中不使用这一位。
⑹ TI（ SCON,1） ——发送中断标志位 。
方式 0中, 在发送第 8位末尾置位；在其它方式时, 在发
送停止位开始时设置 。
由硬件置位, 用软件清除 。
⑺ RI（ SCON,0） ——接收中断标志位 。
方式 0中, 在接收第 8位末尾置位；在其它方式时, 在接
收停止位中间设置 。
由硬件置位, 用软件清除 。
系统复位后, SCON中所有位都被清除 。
⒉ 电源控制寄存器 PCON
其中最高位 SMOD与串行口控制有关, 其它位与掉电方
式有关 。 其格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL
SMOD(PCON.7)——串行通信波特率系数控制位 。
当 SMOD＝ 1时，使波特率加倍。复位后,SMOD＝ 0。
⒊ 串行数据寄存器 SBUF
包含在物理上是隔离的两个 8位寄存器：发送数据寄存器
和接收数据寄存器, 它们共用一个地址 ——99H。 其格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SD7 SD6 SD5 SD4 SD3 SD2 SD1 SD0
读 SBUF（ MOV A,SBUF），访问接收数据寄存器；
写 SBUF（ MOV SBUF,A），访问发送数据寄存器。
7.3 串行口的工作方式
在串行口控制寄存器 SCON中,SM0和 SM1位决定串行口
的工作方式。 80C51串行口共有四种工作方式。
7.3.1 串行口方式 0 — 同步移位寄存器方式
当 SM0＝ 0,SM1＝ 0时, 串行口选择方式 0。 这种工作方
式实质上是一种同步移位寄器方式 。
·数据传输波特率固定为 （ 1／ 12） fosc。
·由 RXD（ P3,0） 引脚输入或输出数据,
·由 TXD（ P3,1） 引脚输出同步移位时钟 。
·接收／发送的是 8位数据，传输时低位在前。帧格式如下：
… D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 …
方式 0时的工作原理图如 图 7－ 2所示。
⑴ 发送
当执行任何一条写 SBUF的指令 （ MOV SBUF,A） 时,
就启动串行数据的发送 。
在执行写入 SBUF的指令时, 选通内部 D触发器置 1, 构成
发送移位寄存器的第 9位, 并使发送控制器开始发送 。 当发送脉
冲有效之后, 移位寄存器的内容由 RXD（ P3.0） 引脚串行移位输
出；移位脉冲由 TXD（ P3,l） 引脚输出 。
在发送有效的期间，每个机器周期，发送移位寄存器右移
一位，在其左边补 0。当数据最高位移到移位寄存器的输出位时，
原写入第 9位的 l正好移到最高位的左边一位，由此向左的所有位
均为 0，零检测器通知发送控制器要进行最后一次移位，并撤销
发送有效，同时使发送中断标志 TI置位。至此，完成了一帧数据
发送的全过程。若 CPU响应中断，则执行从 0023H开始的串行口
发送中断服务程序。
⑵ 接收
当 REN＝ 1(允许接收 )且 RI位清除时，就会启动一次接收过程。
在下一机器周期的 S6P2时刻, 接收控制器将 1111 1110写入
接收移位寄存器, 并在下一时钟周期 S1P1使接收控制器的接收有
效, 打开, 与非门,, 同时由 TXD引脚输出移位脉冲 。 在移位脉
冲控制下, 接收移位寄存器的内容每一个机器周期左移一位, 同
时由 RXD引脚接收一位输入信号 。
每当接收移位寄存器左移一位, 原写入的 1111 1110也左移
一位 。 当最右边的 0移到最左边时, 标志着接收控制器要进行最后
一次移位 。 在最后一次移位即将结束时, 接收移位寄存器的内容
送入接收数据缓冲寄存器 SBUF,然后在启动接收的第 10个机器周
期的 S1P1时, 清除接收信号, 置位 SCON中的 RI,发出中断申请 。
完成一帧数据的接收过程 。 若 CPU响应中断, 则执行从 0023H开
始的串行口接收中断服务程序
7.3.2 串行口方式 1-8位 UART
当 SM0＝ 0,SM1＝ l时，串行口选择方式 1。
· 数据传输波特率由 T1和 T2的溢出决定，可用程序设定。
当 T2CON寄存器中的 RCLK和 TCLK置位时，采用 T2作为串行
口接收和发送的波特率发生器。而当 RCLK和 TCLK都为零时，
采用 T1作为串行口接收和发送的波特率发生器。
·由 TXD（ P3,1）引脚发送数据。
·由 RXD（ P3,0）引脚接收数据。
·发送或接收一帧信息为 10位,1位起始位 （ 0）, 8位数据位
(低位在前 )和 l位停止位 （ 1） 。 帧格式如下：
起
始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停
止
⑴ 发送：方式 1时, 发送的工作原理图如 图 7－ 3所示 。
当执行任何一条写 SBUF的指令时, 就启动串行数据的
发送 。 在执行写入 SBUF的指令时, 也将 1写入发送移位寄存器
的第 9位 (由 SBUF和 1个独立的 D触发器构成 ),并通知发送控制
器有发送请求 。 实际上发送过程开始于 16分频计数器下次满度
翻转 （ 由全 1变全 0） 后的那个机器周期的开始 。 每位的发送过
程与 16分频计数器同步, 而不是与, 写 SBUF”同步 。
开始发送后的一个位周期, 发送信号有效, 开始将起始
位送 TXD引脚 。 一位时间后, 数据信号有效 。 发送移位寄存器
将数据由低位到高位顺序输出至 TXD引脚 。 一位时间后, 第一
个移位脉冲出现将最低数据位从右边移出, 同时 0从左边挤入 。
当最高数据位移至发送移位寄存器的出端时, 先前装入的第 9位
的 l,正好在最高数据位的左边, 而它的右边全部为 0。 这种状
态被零检测器检测到, 在第 10个位周期 （ 16分频计数器回 0时 ）,
发送控制器进行最后一次移位, 清除发送信号, 同时使 SCON
寄存器中 TI置位, 完成了一帧数据发送的全过程 。 若 CPU响应
中断, 则执行从 0023H开始的串行口发送中断服务程序 。
⑵ 接收
方式 1时, 接收的工作原理图如 图 7－ 4所示 。
当 REN＝ 1且清除 RI后, 若在 RXD引脚上检测到一个 1到
0的跳变, 立即启动一次接收 。 同时, 复位 16分频计数器, 使输
入位的边沿与时钟对齐, 并将 1FFH（ 即 9个 l） 写入接收移位寄
存器 。 接收控制器以波特率的 16倍的速率继续对 RXD（ P3,0）
引脚进行检测,
计数器的 16个状态把每一位的时间分为 16份, 对每一位
时间的第 7,8,9个计数状态, 位检测器对 RXD端的值采样, 这
三个状态理论上对应于每 一位的中央值 。 若发送端与接收端
的波特率有差异, 就会发生偏移, 只要这种差异在允许范围内,
就不至于发生错位或漏码 。 在上述三个状态下, 取得三个采样
值, 其中至少有两个值是一致的, 即采用 3取 2的多数表决法,，
可抑制噪声 。
如果在第 1个时钟周期中接收到的不是 0,说明它不是一帧
数据的起始位, 则复位接收电路, 继续检测 RXD引脚上 l到 0的跳
变 。 如果接收到的是起始位, 就将其移入接收移位寄存器, 然后
接收该帧的其它位 。 接收到的位从右边移入, 原来写入的 1,从
左边移出, 当起始位移到最左边时, 接收控制器将控制进行最后
一次移位, 把接收到的 9位数据送入接收数据缓冲器 SBUF和 RB8，
而且置位 RI。
在进行最后一次移位时, 能将数据送入接收数据缓冲器
SBUF和 RB8,而且置位 RI的条件是：
·RI＝ 0 即上一帧数据接收完成时发出的中断请求已被响
应, SBUF中数据已被取走 。
·SM2＝ 0或接收到的停止位＝ 1。
若以上两个条件中有一个不满足，将不可恢复地丢失接收
到的这一帧信息。
7.3.3 串行口方式 2和 3 — 9位 UART
当 SM0＝ 1,SM1＝ 0时, 串行口选择方式 2；当 SM1＝ 1、
SM0＝ 1时, 串行口选择方式 3。
·由 TXD（ P3,l） 引脚发送数据 。
·由 RXD（ P3,0） 引脚接收数据 。
·发送或接收一帧信息为 11位,1位起始位 （ 0）, 8位数
据位 (低位在前 ), 1位可编程位和 1位停止位 （ l） 。 发送时可编
程位 TB8可设置为 1或 0,接收时可编程位进入 SCON寄存器的
RB8位 。
·方式 2的波特率是固定的，为振荡器频率的 1/32或 1/64。
方式 3的波特率则由 T1和 T2的溢出决定，可用程序设定。
帧格式如下：
起
始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 停
止
方式 2时的工作原理图如 图 7-5所示 。
⑴发送
当执行任何一条写 SBUF的指令时，就启动串行数据的发
送。在执行写入 SBUF的指令时，也将 1写入发送移位寄存器的
第 9位，并通知发送控制器有发送请求。实际上发送过程开始于
16分频计数器下次满度翻转（由全 1变全 0）后的那个机器周期
的开始。所以每位的发送过程与 16分频计数器同步，而不是与
,写 SBUF”同步。
开始发送后的一个位周期，发送信号有效，开始将起始
位送 TXD引脚。一位时间后，数据信号有效。发送移位寄存器
将数据由低位到高位顺序输出至 TXD引脚。一位时间后，第一
个移位脉冲出现将最低数据位从右边移出，同时 0从左边挤入。
当最高数据位移至发送移位寄存器的输出端时，先前装入的第
9位的 1，正好在最高数据位的左边，而它的右边全部为 0。在
第 10个位周期间 (16分频计数器回 0时），发送控制器进行最后
一次移位，清除发送信号，同时使 TI置位。
⑵ 接收
当 REN＝ l且清除 RI后, 若在 RXD引脚上检测到一个 l到 0
的跳变, 立即启动一次接收 。 同时, 复位 16分频计数器, 使输
入位的边沿与时钟对齐, 并将 1FFH（ 即 9个 1） 写入接收移位寄
存器 。 接收控制器以波特率的 16倍的速率继续对 RXD引脚进行
检测, 对每一位时间的第 7,8,9个计数状态的采样值用多数表
决法, 当两次或两次以上的采样值相同时, 采样值予以接受 。
如果在第 1个时钟周期中接收到的不是 0，就复位接收电
路，继续检测 RXD引脚上 1到 0的跳变。如果接收到的是起始位，
就将其移入接收移位寄存器，然后接该帧的其它位。接收到的
位从右边移入，原来写入的 1，从左边移出，当起始位移到最左
边时，接收控制器将控制进行最后一次移位，把接收到的 9位数
据送入接收数据缓冲器 SBUF和 RB8，而且置位 RI。
在进行最后一次移位时, 能将数据送入接收数据缓冲器
SBUF和 RB8,而且置位 RI的条件是：
·RI＝ 0；
·SM2＝ 0或接收到的停止位＝ 1。
若以上两个条件中有一个不满足，将不可恢复地丢失接
收到的这一帧信息。
7.4 多处理机通信方式
某些应用系统中，往往需要对多个对象进行控制，采用
一个单片微机来控制系统中一个对象，然后采用多处理机通信
方式实现应用系统的整个功能。
在串行口控制寄存器 SCON中, 设有多处理机通信位 SM2
（ SCON,5） 。
当串行口以方式 2或方式 3接收时, 若 SM2＝ 1,只有当接
收到的第 9位数据 （ RB8） 为 1时, 才将数据送入接收缓冲器
SBUF,并使 RI置 1,申请中断, 否则数据将丢失；若 SM2＝ 0，
则无论第 9位数据 （ RB8） 是 1还是 0,都能将数据装入 SBUF，
并且发中断 。 利用这一特性, 便可实现主机与多个从机之间的
串行通信 。 图 7－ 6为多机通信连线示意图, 系统中左边的 80C51
为主机, 其余的为 1～ n号从机, 并保证每台从机在系统中的编
号是惟一的 。
系统初始化时, 将所有从机中的 SM2位均设置为 1,并处于
允许串行口中断接收状态 。
主机欲与某从机通信，先向所有从机发出所选从机的地址，
从机地址符合后，接着才发送命令或数据。
·在主机发地址时, 置第 9位数据 （ RB8） 为 1,表示主机发送
的是地址帧；
·当主机呼叫某从机联络正确后, 主机发送命令或数据帧时,
将第 9位数据 （ RB8） 清 0。
各从机由于 SM2置 1,将响应主机发来的第 9位数据 （ RB8）
为 1的地址信息 。 从机响应中断后, 有两种不同的操作：
·若从 机的地址与主机点名的地址不相同, 则该从机将
继续维持 SM2为 l,从而拒绝接收主机后面发来的命令或数据
信息, 等待主机的下一次点名 。
·若从机的地址与主机点名的地址相同，该从机将本机
的 SM2清 0，继续接收主机发来的命令或数据，响应中断。
7.5串行口的应用
7.5.1串行口的波特率发生器及波特率计算
串行口的波特率发生器如 图 7-7所示 。
·方式 0时的波特率由振荡器的频率 （ fosc） 所确定：波特
率为 fosc/12。
·方式 2时的波特率由振荡器的频率（ fosc）和 SMOD位
（ PCON,7）所确定：
当 SMOD位＝ 1时, 波特率＝ fosc/32；当 SMOD＝ 0时,
波特率＝ fosc/64。
·方式 1和 3时的波特率由定时器 T1和 T2的溢出率和 SMOD
（ PCON,7）所确定。
（ 1）用定时器 T1（＝ 0）产生波特率
定时器 T1的溢出率与它的工作方式有关：
·定时器 T1工作于方式 0：此时定时器 T1相当于一个 13位
的计数器。
式中,TC——13位计数器初值；
X——中断服务程序的机器周期数, 在中断服务程序中
重新对定时器置数 。
·定时器 T1工作于方式 1：此时定时器 T1相当于一个 16位
的计数器 。
式中,TC——16位计数器初值；
X——中断服务程序的机器周期数，在中断服务程序中
重新对定时器置数。
·定时器 Tl工作于方式 2：此时定时器 T1工作于一个 8位可
重装的方式，用 TL1计数，用 TH1装初值。
（ 2）用 T2产生波特率
（ RCAP2H,RCAP2L）为 16位寄存器的初值（定时常数）。
7.5.2 方式 0的编程和应用
应用方式 0可以扩展并行 I/O口 。
例,使用 74LS164的并行输出瑞接 8只发光二极管，利用
它的串入并出功能，把发光二极管从左向右依次点亮，并不断
循环之。电路连接图见 图 7-8。
MOV SCON,#00H ；设串行口为方式 0，
CLR ES ；禁止串行口中断
MOV A,#80H ；先显示最左边发光二极管
LED,MOV SBUF,A ；串行输出
JNB TI,$ ；输出等待
CLR TI
ACALL DELAY ；轮显间隔
RR A ；发光右移
AJMP LED ；循环
7.5.3 方式 1的编程和应用
例：试编写双机通信程序 。 甲, 乙双机均为串行口方式 1，
并以定时器 T1的方式 2为波特率发生器, 波特率为 2400。
波特率的计算：这里使用 6MHz晶振, 以 T1的方式 2制定
波特率 。 此时 T1相当于一个 8位的计数器 。
计算定时器 T1的计数初值：
2smod fosc 1
波特率 = × ×
32 12 28－ TH1
TH1=28－ (2SMOD× fosc)÷ (波特率 × 32× 12)
=256－ (20× 6× 106)÷ (2400× 32× 12)
=256－ 6.5=249.5=FAH
⑴ 甲机发送：
将以片内 RAM的 78H及 77H的内容为首地址, 以 76H及
75H的内容减 1为末地址的数据块内容, 通过串行口传至乙机 。
例,(78H) ＝ 20H ；首地址高位
（ 77H） ＝ 00H
（ 76H） ＝ 20H ；末地址高位
（ 75H） ＝ 20H
即要求程序将片外 RAM的 2000H～ 20lFH中的内容输出
到串行口。对数据块首、末地址的传送以查询方式进行，而数
据的传送以中断方式进行。
ORG 0000H
SJMP TRANS
ORG 0023H ；串行口中断入口
AJMP SINT
ORG 0030H
TRANS,MOV TMOD,＃ 20H ；置 T1为定时器方式 2
MOV TL1,＃ 0FAH ；置 T1定时常数
MOV TH1,＃ 0FAH
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；关串行口中断
MOV PCON,#00H ；波特率不倍增
CLR TI ；清发送中断
MOV PCON,#00H ；波特率不倍增
MOV SCON,＃ 40H ；置串行口方式 1
MOV SBUF,78H ；输出首地址
WAIT1,JNB TI,WAITI ；查询等待发送结束
CLR TI
MOV SBUF,77H
WAIT2,JNB TI,WAIT2 ；查询等待发送结束
CLR TI
MOV SBUF,76H ；输出末地址
WAIT3,JNB TI,WAIT3
CLR TI
MOV SBUF,75H
WAIT4,JNB TI,WAIT4
CLR TI
SETB ES ；允许串行口中断
MOV DPH,78H ；输出数据块中第 1个数据
MOV DPL,77H
MOVX A,＠ DPTR
CLR TI
MOV SBUF,A
SJMP $ ；中断等待
ORG 0200H ；串行口中断服务程序
SINT,PUSH DPL ；保护现场
PUSH DPH
PUSH A
INC 77H ；地址加 1
MOV A,77H
JNZ JP1
INC 78H
JP1,MOV A,78H
CJNE A,76H,END1 ；判数据传送是否结束, 未；结束则转 END1
MOV A,77H
CJNE A,75H,END1
CLR ES ；结束, 关串行口中断
ESCOM,POP A ；恢复现场
POP DPH
POP DPL
RETI
END1,MOV DPH,78H；数据输出未结束, 则继续发送
MOV DPL,77H
MOVX A,＠ DPTR
CLR TI
MOV SBUF,A
RETI
⑵ 乙机接收
乙机通过 RXD引脚接收甲机发来的数据，接收波特率与甲
机一样。接收的第 1,2字节是数据块的首地址，第 3,4字节是数
据块的末地址减 1，第 5字节开始是数据，接收到的数据依次存入
数据块首地址开始的存储器中。
ORG 0000H
SJMP RECEIVE ；乙机接收
ORG 0023H
AJMP RSINT ；串行口中断入口
ORG 0030H
RECEIVE,MOV TMOD,#20H；设 T1为定时器方式 2
MOV TL1,＃ 0FAH ；置 T1定时常数
MOV TH1，＃ 0FAH
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；关串行口中断
CLR TI ；清发送中断
MOV SCON,＃ 50H ；置串行口方式 1,接收
CLR 20H ；置地址标志 (20H＝ 0,为；地址； 20H＝ 1,为数据 )
MOV 70H,＃ 78H
SJMP $ ；中断等待
ORG 0200H
RSINT,PUSH DPL ；保护现场
PUSH DPH
PUSH ACC
MOV A,R0
PUSH ACC
JB 20H,DATA ；判别接收的是地址还是数据, 是数；据, 转移
MOV R0,70H ；是地址, 分别送入 78H～ 75H中去
MOV A,SBUF
MOV ＠ R0,A
DEC 70H
CLR RI
MOV A,＃ 74H
CJNE A,70H,RETURN ；是地址, 转结束
SETB 20H ；地址已接收完，置接收数据标志
RETURN,POP ACC ；恢复现场
MOV R0,A
POP ACC
POP DPH
POP DPL
RETI
DATA,MOV DPH,78H ；接收数据
MOV DPL,77H
MOV A,SBUF
MOVX ＠ DPTR,A ；将数据送入片外 RAM
CLR RI
INC 77H ；地址加 1
MOV A,77H
JNZ DATA1
INC 78H
DATA1∶ MOV A,76H
CJNZ A,78H,RETURN
MOV A,75H
CJNE A,77H,RETURN
CLR ES ；结束, 关串行口中断
AJMP RETURN
例,通过串行口发送带奇偶校验位的数据块
ASCII码由 7位组成, 其最高位可作为奇偶校验位用 。 数
据块通过串行口发送和接收, 采用 8位异步通信, 波特率为 1200，
已知 fosc＝ 11.0592MHz。
从内部 RAM单元 20H～ 3FH中取出 ASCII码加上奇偶校
验位之后发出 。 设串行口为方式 1,定时器 /计数器 T1为方式 2作
为串行口的波特率发生器 。
∵ SMOD＝ 0 ∴ TH1＝ 232＝ E8H
ORG 0000H
MOV TMOD,#20H ；设 T1为方式 2
MOV TL1,#0E8H ； T1定时常数
MOV TH1,#0E8H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV SCON,#01000000B ；设串行口为方式 1
MOV R0,#20H ；设发送数据区首址
MOV R7,#32 ；发送 32个 ASCII码数据
LOOP,MOV A,@R0 ；取 ASCII码数据
ACALLSP-OUT ；调用串行口发送子程序
INC R0 ；未发送完, 则继续
DJNZ R7,LOOP
…
串行口发送子程序
SP-OUT,MOVC,P ；设奇校验位
CPL C
MOV ACC.7,C
MOV SBUF,A ；带校验位发送
JNB TI,$ ；发送等待
CLR TI
RET
例 通过串行口接收带奇偶校验位的数据块 。 把接收到的 32个字
节数据存放到 20H～ 3FH中, 波特率仍为 1200,若奇校验出错,
将进位标志 C置 1。
ORG 0000H
MOV TMOD,#20H ；设 T1 为 定 时 器 方 式 2
MOV TL1,#0E8H ；设 T1时间常数
MOV TH1,#0E8H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV R0,#20H ；接收缓冲区首址
MOV R7,#32 ；接收字节计数器
LOOP,ACALL SP-IN ；调用带奇校验的串行口接； 收子程序
JC ERROR ；校验错, 转出错处理
MOV @R0,A ；存入
INC R0
DJNZ R7,LOOP ；未接收完, 则继续
ERROR,… ；校验错, 处理
SP-IN,MOV SCON,#01010000B ；设串行口为方式 1,启动接收
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收一个字节
MOV C,P ；检查奇校验位, 若出错, C=1
CPL C
ANL A,#7FH ；去掉校验位后的 ASCII码数据
RET
7.5.4 方式 2和 3的编程和应用
方式 2接收／发送的一帧信息是 11位：第 0位是起始位
（ 0） ；第 1～ 8位是数据位；第 9位是程控位, 可由用户置 TB8
决定；第 10位是停止位 。
· 方式 2的波特率为：
波特率＝振荡器频率 /n
其中：当 SMOD＝ 0时, n＝ 64；
当 SMOD＝ l时, n＝ 32。
由于方式 2和方式 3基本一样，仅波特率设置不同，所以具体使
用方法见方式 3的编程。
例,试编写串行接口以工作方式 2发送数据的中断服务程序 。
串行接口发送数据时由 TXD端输出；工作方式 2发送的一帧信
息为 11位,1位起始位, 8位数据位, 1位可编程为 1或 0的第 9位
（ 可用作奇偶校验位或数据／地址标志位 ） 和 1位停止位 。 在串
行数据传送时, 设工作寄存器区 2的 R0作为发送数据区的地址指
示器 。 奇偶校验位的发送是在将发送数据写入发送缓冲器 SBUF
之前, 先将奇偶标志写入 SCON的 TB8位 。 程序设计如下：
ORG 0023H
AJMP SPINT
SPINT,CLR 0AFH ；关中断 (EA)
PUSH PSW ；保护现场
PUSH ACC
SETB 0AFH ；开中断
SETB PSW.4 ；切换寄存器工作组
CLR TI ；清除发送中断请求标志
MOV A,＠ R0 ；取数据, 置奇偶标志位
MOV C,P ；奇偶标志位 P送 TB8
MOV TB8,C
MOV SBUF,A ；数据写入发送缓冲器, 启动发送
INC R0 ；数据地址指针加 1
CLR 0AFH ；恢复现场
POP ACC
POP PSW
SETB 0AFH
CLR PSW,4 ；切换寄存器工作组
RETI ；中断返回
例,方式 3和方式 1的不同在于接收／发送的信息位数不同, 而
与方式 2的不同仅在于波特率设置不同 。
这里以双机通信为例 。 串行口以方式 3进行接收和发送,
以 T1为波特率发生器, 选择定时器方式 2。
程序首先发送数据存放地址，而地址的高位存放在 78H中，
地址的低位存放在 77H中；然后发送 00H,01H,02H,…,
FEH，共 255个数据以后结束。
甲机的发送程序,
ORG 0023H
CLR TI
RETI
TRANSFER,MOV TMOD,＃ 20H ；置定时器 T1为定时；方式 2
MOV TL1,＃ 0F0H ；置 T1定时常数
MOV TH1,＃ 0F0H
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；禁止串行口中断
CLR ET1 ；禁止定时器 T1中断
MOV SCON,＃ 0E0H ；置串行口方式 3
SETB TB8 ；表示发送的是地址
MOV SBUF,78H ；发送地址
JNB TI，＄
CLR TI
MOV SBUF,77H
JNB TI,$
CLR TI
MOV IE,＃ 90H ；允许串行口中断
CLR SM2 ；以后发送的是数据
MOV A，＃ 00H ；发送数据
LOOP,MOV SBUF,A
INC A
JNB TI,$
CLR TI
CJNZ A,＃ 0FFH,LOOP ；判是否结束
CLR ES ；禁止串行口中断
CLR EA ；关中断
HERE,AJMP HERE
乙机接收程序：把接收到的头两个字节作为存放数据的
首地址, 再接收到的 255个字节的数据存放入相应的单元中 。
ORG 0023H
AJMP SINT ；串行口中断入口
RECEIVE,MOV TL1,＃ 0F0H ；置定时常数
MOV TH1,＃ 0F0H
MOV TMOD,＃ 20H ；置定时方式 2
SETB ES ；允许串行口中断
CLR ET1 ；禁止定时器 T1中断
SETB EA ；开中断
MOV SCON,＃ 0F0H ；置串行口方式 3接收
MOV R0,＃ 0FEH ；数据个数
RWAIT,AJMP RWAIT
ORG 1000H
SINT,MOV C,SM2
JNC PD＋ 2 ；输入是否为地址
INC R0
NOP
MOV A,R0
JZ PD
MOV DPH,SBUF ；输入的是高位地址
AJMP PD＋ 1
PD,MOV DPL,SBUF ；输入的是低位地址
CLR SM2 ；下一次输入是数据
PD＋ l,CLR RI
RETI
PD＋ 2,MOV A,SBUF ；是数据
MOVX ＠ DPTR,A
INC DPTR
CLR RI
CJNZ A,＃ 0FEH,RETURN ；判是否结束
CLR ES ；结束, 关中断
RETURN,RETI
例,多机通信
在集散式分布系统中, 往往采用一台主机和多台从机 。 系
统连接图请参考 图 7-6。 主机串行帧的第 9数据位为 1,表示地址
帧；若为 0,表示命令 /数据帧 。
多机通信过程简述如下：
① 所有从机的 SM2=1,只响应主机的地址帧 。
② 主机发送地址帧,
③ 所有从机接收到地址帧后, 均中断各自 CPU,并与本
从机地址比较 。
④ 被寻址的从机, 清其 SM2,其余从机 SM2仍为 1,对主
机发出的命令 /数据帧不予理睬 。
⑤ 主机与被寻址的从机进行命令或数据的传送。通信结束
后，该从机又重设 SM2=1。
本例只规定以下几条：
① 系统中允许接有 255台从机, 它们的地址分别为 00H—
FEH。
② 地址 FFH是对所有从机都起作用的一条控制命令：命令各
从机恢复 SM2=1的状态 。
③ 主机发送的控制命令代码为：
00H–要求从机接收数据块
01H–要求从机发送数据块
其它 –非法命令
④ 数据块长度, 16个字节
⑤ 从机状态字格式为：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
ERR 0 0 0 0 0 TRDY RRDY
其中：若 ERR=1,从机接收到非法命令
若 TRDY=1,从机发送准备就绪
若 RRDY=1,从机接收准备就绪
主机在接收或发送完一个数据块后可返回主程序，完成
其它任务。从机部分以串行口中断服务程序的方式给出。若从
机未作好接收或发送数据的准备，就从中断程序中返回，在主
程序中作好准备。系统采用 T1作为波特率发生器，主机和从机
中对定时器初始化的程序从略。 图 7－ 9是多机串行通信主机程
序的流程图,图 7－ 10是多机串行通信从机程序的流程图。
⑴ 主机串行通信子程序
入口参数,(R0)——主机发送的数据块首址
(R1)——主机接收的数据块首址
(R2)——被寻址从机地址
(R3)——主机命令
(R4)一一数据块长度
MSIO,MOV SCON,#0D8H ；设串行口模式 3,允许接收,； TB8置 1
MSIO1,MOV A,R2 ；发送地址帧
MOV SBUF,A
JNB RI,$ ；等待从机应答
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R2 ；判应答地址是否相符
JZ MSIO3
MSIO2,MOV SBUF,#0FFH ；重新联络
SETB TB8
SJMP MSIO_1
MSIO3,CLR TB8 ；地址符合, 准备送命令
MOV SBUF,R3 ；送命令
JNB RI,$ ；等待从机应答
CLR RI
MOV A,SBUF
JNB ACC,7,MSI04 ；判命令是否出错
SJMP MSIO2 ；若从机接收命令出错, 重; 新联络
MSIO4,CJNE R3,#00,MSIO_5；不是要求从机接收数据,; 则跳转
JNB ACC,0,MSIO2 ；从机接收数据准备就绪否？
LP–TX,MOV SBUF,@R0 ；主机发送数据块
JNB TI,$ ；等待发送完一帧
CLR TI
INC R0
DJNZ R4,LP–TX
RET
MSIO5,JNB ACC.1,MSIO2 ；从机发送数据准备就绪否?
LP–RX,JNB RI,$ ；主机接收数据块
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R1,A
INC R1
DJNZ R4,LP–RX
RET
若主机向 10号从机发送数据块, 数据块放置在内部 RAM
区的 40H～ 4FH单元中, 则调用上述子程序 MSIO的方法是：
MOV R2,#0AH
MOV R3,#0
MOV R4,#10H
MOV R0,#40H
LCALL MSIO
⑵ 从机串行通信子程序
从机的串行通信采用中断控制起动方式 。
在串行通信起动后, 仍采用查询方式来接收或发送数据块 。 从机
的程序中还包括定时器 1和串行口的初始化以及开中断程序 。
程序中用 F0作发送准备就绪标志, PSW.l作接收准备就绪标
志 。 背景程序的其它有关部分如下
MOV SP,#1FH ；设置堆栈指针
MOV SCON,#0F0H ；置串行口方式 3,SM2=1，；允许接收
MOV 08H,#40H ； 接收缓 冲区起 址送 1区 R0
MOV 09H,#50H ；发送缓冲区起址送 1区 R1
MOV 0AH,＃ 10H ；发送或接收字节数送 1区 R2
… … …
ORG 0023H
AJMP SSIO ；串行口中断服务程序入口
SSIO,CLR RI
PUSH A ；保护现场
PUSH PSW
SETB RSl ；选 2区工作寄存器
ClR RS0
MOV A,SBUF
XRL A,#SLAVE ； SLAVE为本从机地址
JZ SSIO1
RETURN,POP PSW ；不是呼叫本从机, 恢复现; 场后返回
POP A
RETI
SSIO1,CLR SM2 ；地址符合,与主机继续通信
MOV SBUF,#SLAVE ；从机地址送回主机
JNB RI,$ ；等待接收 1帧完
CLR RI
JNB RB8,SSIO2 ；是命令帧, 跳 SSIO2
SETB SM2 ；是复位, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
SSIO2,MOV A,SBUF ；分折命令
CJNE A,#02H,00H
JC SSIO3
MOV SBUF,#80H ；非法命令, 置 ERR位为 1
SJMP RETURN
SSIO3,JZ CMD0
CMD1,JB F0,SSIO4
MOV SBUF,#00H ；未准备好, 返回
SJMP RETURN
SSIO4,MOV SBUF,#02H ； TRDY=1,发送准备就绪
CLR F0
SLP1,MOV SBUF,@R0 ；发送数据块
JNB TI,$
CLR TI
INC R0 ；发送循环
DJNZ R2,SLP1
SETB SM2 ；发送完, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
CMD0,JB PSW.1,SSIO5
MOV SBUF,#00H ；未准备好, 返回
SJMP RETURN
SSIO5,MOV SBUF,#01H ； RRDY=1,接收准备就绪
CLR PSW,1
SLP2,JNB RI,$ ；接收数据块
CLR RI
MOV @R1,SBUF
INC R1 ；接收循环
DJNZ R2,SLP2
SETB SM2 ；接收完, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
程序描述了多机串行通信中从机的基本工作过程, 在实
际系统中还应考虑更多的因素, 如：制定完善的通信规约, 通
信的可靠性设计 (比如：数据校验, 防通信, 死机, )等等 。
图 7–1 80C51串行口结构图
图 7–2 串行口工作方式 0工作原理图
图 7–3 串行口方式 1接收工作原理图
图 7–4 串行口方式 1接收工作原理图
图 7－ 5 串行口工作方式 2工作原理图
图 7－ 6 80C51多机分布式系统示意图
图 7－ 7 串行口的波特率发生器
图 7–8 串行口方式 0同步移位输出电路
图 7–9 多机通信的主机程序流程图
图 7–10 多机通信的从机程序流程图
表 7–1 串行口工作方式选择
SM0 SM1 工作方
式
特 点 波 特 率
0 0 方式 0 8 位移位寄存
器
fosc/12
0 1 方式 1 10位 UART 可变
1 0 方式 2 11位 UART fosc/64或 fosc/32
1 1 方式 3 11位 UART 可变
80C51单片微机的串行口
原理及应用
通常把计算机与外界的数据传送称为通信，随着 80C51
应用范围的不断拓宽，单台仪器仪表或控制器往往会带有不止
一个的单片微机，而多个智能仪器仪表或控制器在单片微机应
用系统中又常常会构成一个分布式采集、控制系统，上层由 PC
进行集中管理等。单片微机的通信功能也随之得到发展。
7.1 串行数据通信概述
⒈ 并行传送方式与串行传送方式
计算机的数据传送共有两种方式 ∶ 并行数据传送和串行
数据传送 。
⑴ 并行传送方式
在数据传输时, 如果一个数据编码字符的所有各位都同时
发送, 并排传输, 又同时被接收, 则将这种传送方式称为并行传
送方式 。 并行传送方式要求物理信道为并行内总线或者并行外总
线 。
并行数据传送方式的特点是传送速度快, 效率高 。 但由于
需要的传送数据线多, 因而传输成本高 。 并行数据传输的距离通
常小于 30米 。 而在计算机内部的数据传送都是并行传送的 。
⑵ 串行传送方式
在数据传输时, 如果一个数据编码字符的所有各位不是同
时发送, 而是按一定顺序, 一位接着一位在信道中被发送和接收,
则将这种传送方式称为串行传送方式 。 串行传送方式的物理信道
为串行总线 。
串行数据传送方式的特点是成本低, 但速度慢 。
计算机与外界的数据传送大多是串行的，其传送距离可以
从几米直到几千公里。
⒉ 单工方式, 半双工方式, 全双工方式
按照信号传输的方向和同时性, 一般把传送方式分为单工
方式, 半双工方式和全双工方式三种 。
⑴ 单工方式
信号 (不包括联络信号 ) 在信道中只能沿一个方向传送, 而
不能沿相反方向传送的工作方式称为单工方式 。
⑵ 半双工方式
通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双
向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接
收信息，即在指定的时刻，只能沿某一个方向传送信息。这样的
传送方式称为半双工方式。半双工方式大多采用双线制。
⑶ 全双工方式
若信号在通信双方之间沿两个方向同时传送，任何一方在
同一时刻既能发送又能接 收信息，这样的方式称为全双工方式。
⒊ 异步传输和同步传输
在数据通信中, 要保证发送的信号在接收端能被正确地接
收, 必须采用同步技术 。 常用的同步技术有两种方式, 一种称为
异步传输也称起止同步方式, 另一种称为同步传输也称同步字符
同步方式 。
⑴ 异步传输
异步传输以字符为单位进行数据传输, 每个字符都用起始
位, 停止位包装起来, 在字符间允许有长短不一的间隙 。
在单片微机中使用的串行通信都是异步方式 。
⑵ 同步传输
同步传输用来对数据块进行传输, 一个数据块中包含着许
多连续的字符, 在字符之间没有空闲 。 同步传输可以方便地实现
某一通信协议要求的帧格式 。
⒋ 波特率 (BAUD RATE)
串行通信的传送速率用于说明数据传送的快慢, 波特率表
示串行通信时每秒钟传送, 位, 的数目, 比如 1s传送 1bit,就是
1波特 。 即 1波特＝ 1bit/s (位 /秒 )
串行通信常用的标准波特率在 RS-232C标准中已有规定,
如波特率为 600,1200,2400,4800,9600,19200等等 。
假若数据传送速率为 120字符 /s,而每一个字符帧已规定为
10个数据位, 则传输速率为 120× 10＝ 1200bit/s,即波特率为
1200,每一位数据传送的时间为波特率的倒数：
T＝ 1÷ 1200＝ 0.833ms
7.2 80C51串行口及控制
7.2.1 80C51串行口结构
串行数据通信主要有两个技术问题, 一个是数据传送, 另
一个是数据转换 。 数据传送主要解决传送中的标准, 数据帧格式
及工作方式等 。 数据转换要解决把数据进行串, 并行的转换, 这
种转换通常由通用异步接收发送器 (UART) 电路来完成 。 数据发
送端, 要把并行数据转换为串行数据, 而在数据接收端, 要把串
行数据转换为并行数据 。 80C51中已集成有 UART,有的型号在
内部还集成了两个 UART。 而在其它一些型号中又增加了新的串
行口, 如 8XC552中就增加了具有 I2C总线功能的串行口 。
80C51中的串行口是一个全双工的异步串行通信接口, 它
可作 UART（ 通用异步接收和发送器 ） 用, 也可作同步移位寄
存器用 。
所谓全双工的异步串行通信接口, 是说该接口可以同时
进行接收和发送数据, 口内的接收缓冲器和发送缓冲器在物理
上是隔离的, 即是完全独立的 。 可以通过访问特殊功能寄存器
SBUF,来访问接收缓冲器和发送缓冲器 。 接收缓冲器具有双缓
冲的功能, 即它在接收第一个数据字节后, 能接收笫二个数据
字节 。 但是在接收完第二个字节后, 若笫一个数据字节还未取
走, 那么该数据字节将丢失 。
80C51串行口基本结构如 图 7–1所示。主要由两大部分组
成。
⒈ 波特率发生器：
主要由 T1,T2 及内部的一些控制开关和分频器所组成。
它提供串行口的时钟信号为 TXCLOCK（发送时钟）和
RXCLOCK（接收时钟）。相应的控制波特率发生器的特殊功
能寄存器有 TMOD,TCON,T2CON,PCON,TL1,TH1、
TL2,TH2等。
⒉ 串行口的内部
⑴ 串行数据缓冲寄存器 SBUF
有接收缓冲器 SBUF和发送缓冲器 SBUF,以便 80C51能
以全双工方式进行通信 。 它们在物理上是隔离的, 但是占用同
一个地址 (99H) 。
⑵ 串行口控制寄存器 SCON
⑶ 串行数据输入／输出引脚
接收方式下，串行数据从 RXD（ P3,0）引脚输入，串行
口内部在接收缓冲器之前还有移位寄存器，从而构成了串行接
收的双缓冲结构，可以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误，
即在下一帧数据来时，前一帧数据还没有读走。
在发送方式下，串行数据通过 TXD（ P3,1）引脚输出。
⑷ 串行口控制逻辑
·接受来自波特率发生器的时钟信号 ——TXCLOCK（发
送时钟）和 RXCLOCK（接收时钟）；
·控制内部的输入移位寄存器将外部的串行数据转换为并
行数据；
·控制内部的输出移位寄存器将内部的并行数据转换为串
行数据输出；
·控制串行中断（ RI和 TI）。
7.2.2 80C51串行口控制
⒈ 串行口状态控制寄存器 SCON
串行口状态控制寄存器 SCON用来控制串行通信的方式选
择, 接收, 指示串行口的中断状态 。 寄存器 SCON既可字节寻
址也可位寻址, 字节地址为 98H,位地址为 98H～ 9FH。 其格式
如下：
位地
址
9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
位功
能
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
⑴ SM0(SCON.7),SM1(SCON.6)——串行口工作方式选择位 。
其功能见 表 7–1。
⑵ SM2(SCON.5)—允许方式 2,3中的多处理机通信位 。
方式 0时, SM2＝ 0。
方式 1时, 若 SM2＝ l,只有接收到有效的停止位, 接收中
断 RI才置 1。
方式 2和方式 3时, 若 SM2＝ 1,则只有当接收到的第 9位
数据 （ RB8） 为 1时, 才将接收到的前 8位数据送入缓冲器 SBUF
中, 并把 RI置 1,同时向 CPU申请中断；如果接收到的第 9位数
据 （ RB8） 为 0,RI置 0,将接收到的前 8位数据丢弃 。
而当 SM2＝ 0时，则不论接收到的笫九位数据是 0 或 1,
都将前 8位数据装入 SBUF中，并申请中断。
⑶ REN(SCON.4)——允许串行接收位 。
REN＝ 1时, 允许串行接收； REN＝ 0时, 禁止串行接收 。
用软件置位／清除 。
⑷ TB8(SCON.3)——方式 2和方式 3中要发送的第 9位数据 。
在通信协议中, 常规定 TB8作为奇偶校验位 。 在 80C51多
机通信中, TB8=0用来表示数据帧； TB8=1表示是地址帧 。
用软件置位／清除 。
⑸ RB8(SCON.2)——方式 2和方式 3中接收到的第 9位数据 。
方式 1中接收到的是停止位。方式 0中不使用这一位。
⑹ TI（ SCON,1） ——发送中断标志位 。
方式 0中, 在发送第 8位末尾置位；在其它方式时, 在发
送停止位开始时设置 。
由硬件置位, 用软件清除 。
⑺ RI（ SCON,0） ——接收中断标志位 。
方式 0中, 在接收第 8位末尾置位；在其它方式时, 在接
收停止位中间设置 。
由硬件置位, 用软件清除 。
系统复位后, SCON中所有位都被清除 。
⒉ 电源控制寄存器 PCON
其中最高位 SMOD与串行口控制有关, 其它位与掉电方
式有关 。 其格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL
SMOD(PCON.7)——串行通信波特率系数控制位 。
当 SMOD＝ 1时，使波特率加倍。复位后,SMOD＝ 0。
⒊ 串行数据寄存器 SBUF
包含在物理上是隔离的两个 8位寄存器：发送数据寄存器
和接收数据寄存器, 它们共用一个地址 ——99H。 其格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SD7 SD6 SD5 SD4 SD3 SD2 SD1 SD0
读 SBUF（ MOV A,SBUF），访问接收数据寄存器；
写 SBUF（ MOV SBUF,A），访问发送数据寄存器。
7.3 串行口的工作方式
在串行口控制寄存器 SCON中,SM0和 SM1位决定串行口
的工作方式。 80C51串行口共有四种工作方式。
7.3.1 串行口方式 0 — 同步移位寄存器方式
当 SM0＝ 0,SM1＝ 0时, 串行口选择方式 0。 这种工作方
式实质上是一种同步移位寄器方式 。
·数据传输波特率固定为 （ 1／ 12） fosc。
·由 RXD（ P3,0） 引脚输入或输出数据,
·由 TXD（ P3,1） 引脚输出同步移位时钟 。
·接收／发送的是 8位数据，传输时低位在前。帧格式如下：
… D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 …
方式 0时的工作原理图如 图 7－ 2所示。
⑴ 发送
当执行任何一条写 SBUF的指令 （ MOV SBUF,A） 时,
就启动串行数据的发送 。
在执行写入 SBUF的指令时, 选通内部 D触发器置 1, 构成
发送移位寄存器的第 9位, 并使发送控制器开始发送 。 当发送脉
冲有效之后, 移位寄存器的内容由 RXD（ P3.0） 引脚串行移位输
出；移位脉冲由 TXD（ P3,l） 引脚输出 。
在发送有效的期间，每个机器周期，发送移位寄存器右移
一位，在其左边补 0。当数据最高位移到移位寄存器的输出位时，
原写入第 9位的 l正好移到最高位的左边一位，由此向左的所有位
均为 0，零检测器通知发送控制器要进行最后一次移位，并撤销
发送有效，同时使发送中断标志 TI置位。至此，完成了一帧数据
发送的全过程。若 CPU响应中断，则执行从 0023H开始的串行口
发送中断服务程序。
⑵ 接收
当 REN＝ 1(允许接收 )且 RI位清除时，就会启动一次接收过程。
在下一机器周期的 S6P2时刻, 接收控制器将 1111 1110写入
接收移位寄存器, 并在下一时钟周期 S1P1使接收控制器的接收有
效, 打开, 与非门,, 同时由 TXD引脚输出移位脉冲 。 在移位脉
冲控制下, 接收移位寄存器的内容每一个机器周期左移一位, 同
时由 RXD引脚接收一位输入信号 。
每当接收移位寄存器左移一位, 原写入的 1111 1110也左移
一位 。 当最右边的 0移到最左边时, 标志着接收控制器要进行最后
一次移位 。 在最后一次移位即将结束时, 接收移位寄存器的内容
送入接收数据缓冲寄存器 SBUF,然后在启动接收的第 10个机器周
期的 S1P1时, 清除接收信号, 置位 SCON中的 RI,发出中断申请 。
完成一帧数据的接收过程 。 若 CPU响应中断, 则执行从 0023H开
始的串行口接收中断服务程序
7.3.2 串行口方式 1-8位 UART
当 SM0＝ 0,SM1＝ l时，串行口选择方式 1。
· 数据传输波特率由 T1和 T2的溢出决定，可用程序设定。
当 T2CON寄存器中的 RCLK和 TCLK置位时，采用 T2作为串行
口接收和发送的波特率发生器。而当 RCLK和 TCLK都为零时，
采用 T1作为串行口接收和发送的波特率发生器。
·由 TXD（ P3,1）引脚发送数据。
·由 RXD（ P3,0）引脚接收数据。
·发送或接收一帧信息为 10位,1位起始位 （ 0）, 8位数据位
(低位在前 )和 l位停止位 （ 1） 。 帧格式如下：
起
始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 停
止
⑴ 发送：方式 1时, 发送的工作原理图如 图 7－ 3所示 。
当执行任何一条写 SBUF的指令时, 就启动串行数据的
发送 。 在执行写入 SBUF的指令时, 也将 1写入发送移位寄存器
的第 9位 (由 SBUF和 1个独立的 D触发器构成 ),并通知发送控制
器有发送请求 。 实际上发送过程开始于 16分频计数器下次满度
翻转 （ 由全 1变全 0） 后的那个机器周期的开始 。 每位的发送过
程与 16分频计数器同步, 而不是与, 写 SBUF”同步 。
开始发送后的一个位周期, 发送信号有效, 开始将起始
位送 TXD引脚 。 一位时间后, 数据信号有效 。 发送移位寄存器
将数据由低位到高位顺序输出至 TXD引脚 。 一位时间后, 第一
个移位脉冲出现将最低数据位从右边移出, 同时 0从左边挤入 。
当最高数据位移至发送移位寄存器的出端时, 先前装入的第 9位
的 l,正好在最高数据位的左边, 而它的右边全部为 0。 这种状
态被零检测器检测到, 在第 10个位周期 （ 16分频计数器回 0时 ）,
发送控制器进行最后一次移位, 清除发送信号, 同时使 SCON
寄存器中 TI置位, 完成了一帧数据发送的全过程 。 若 CPU响应
中断, 则执行从 0023H开始的串行口发送中断服务程序 。
⑵ 接收
方式 1时, 接收的工作原理图如 图 7－ 4所示 。
当 REN＝ 1且清除 RI后, 若在 RXD引脚上检测到一个 1到
0的跳变, 立即启动一次接收 。 同时, 复位 16分频计数器, 使输
入位的边沿与时钟对齐, 并将 1FFH（ 即 9个 l） 写入接收移位寄
存器 。 接收控制器以波特率的 16倍的速率继续对 RXD（ P3,0）
引脚进行检测,
计数器的 16个状态把每一位的时间分为 16份, 对每一位
时间的第 7,8,9个计数状态, 位检测器对 RXD端的值采样, 这
三个状态理论上对应于每 一位的中央值 。 若发送端与接收端
的波特率有差异, 就会发生偏移, 只要这种差异在允许范围内,
就不至于发生错位或漏码 。 在上述三个状态下, 取得三个采样
值, 其中至少有两个值是一致的, 即采用 3取 2的多数表决法,，
可抑制噪声 。
如果在第 1个时钟周期中接收到的不是 0,说明它不是一帧
数据的起始位, 则复位接收电路, 继续检测 RXD引脚上 l到 0的跳
变 。 如果接收到的是起始位, 就将其移入接收移位寄存器, 然后
接收该帧的其它位 。 接收到的位从右边移入, 原来写入的 1,从
左边移出, 当起始位移到最左边时, 接收控制器将控制进行最后
一次移位, 把接收到的 9位数据送入接收数据缓冲器 SBUF和 RB8，
而且置位 RI。
在进行最后一次移位时, 能将数据送入接收数据缓冲器
SBUF和 RB8,而且置位 RI的条件是：
·RI＝ 0 即上一帧数据接收完成时发出的中断请求已被响
应, SBUF中数据已被取走 。
·SM2＝ 0或接收到的停止位＝ 1。
若以上两个条件中有一个不满足，将不可恢复地丢失接收
到的这一帧信息。
7.3.3 串行口方式 2和 3 — 9位 UART
当 SM0＝ 1,SM1＝ 0时, 串行口选择方式 2；当 SM1＝ 1、
SM0＝ 1时, 串行口选择方式 3。
·由 TXD（ P3,l） 引脚发送数据 。
·由 RXD（ P3,0） 引脚接收数据 。
·发送或接收一帧信息为 11位,1位起始位 （ 0）, 8位数
据位 (低位在前 ), 1位可编程位和 1位停止位 （ l） 。 发送时可编
程位 TB8可设置为 1或 0,接收时可编程位进入 SCON寄存器的
RB8位 。
·方式 2的波特率是固定的，为振荡器频率的 1/32或 1/64。
方式 3的波特率则由 T1和 T2的溢出决定，可用程序设定。
帧格式如下：
起
始
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 停
止
方式 2时的工作原理图如 图 7-5所示 。
⑴发送
当执行任何一条写 SBUF的指令时，就启动串行数据的发
送。在执行写入 SBUF的指令时，也将 1写入发送移位寄存器的
第 9位，并通知发送控制器有发送请求。实际上发送过程开始于
16分频计数器下次满度翻转（由全 1变全 0）后的那个机器周期
的开始。所以每位的发送过程与 16分频计数器同步，而不是与
,写 SBUF”同步。
开始发送后的一个位周期，发送信号有效，开始将起始
位送 TXD引脚。一位时间后，数据信号有效。发送移位寄存器
将数据由低位到高位顺序输出至 TXD引脚。一位时间后，第一
个移位脉冲出现将最低数据位从右边移出，同时 0从左边挤入。
当最高数据位移至发送移位寄存器的输出端时，先前装入的第
9位的 1，正好在最高数据位的左边，而它的右边全部为 0。在
第 10个位周期间 (16分频计数器回 0时），发送控制器进行最后
一次移位，清除发送信号，同时使 TI置位。
⑵ 接收
当 REN＝ l且清除 RI后, 若在 RXD引脚上检测到一个 l到 0
的跳变, 立即启动一次接收 。 同时, 复位 16分频计数器, 使输
入位的边沿与时钟对齐, 并将 1FFH（ 即 9个 1） 写入接收移位寄
存器 。 接收控制器以波特率的 16倍的速率继续对 RXD引脚进行
检测, 对每一位时间的第 7,8,9个计数状态的采样值用多数表
决法, 当两次或两次以上的采样值相同时, 采样值予以接受 。
如果在第 1个时钟周期中接收到的不是 0，就复位接收电
路，继续检测 RXD引脚上 1到 0的跳变。如果接收到的是起始位，
就将其移入接收移位寄存器，然后接该帧的其它位。接收到的
位从右边移入，原来写入的 1，从左边移出，当起始位移到最左
边时，接收控制器将控制进行最后一次移位，把接收到的 9位数
据送入接收数据缓冲器 SBUF和 RB8，而且置位 RI。
在进行最后一次移位时, 能将数据送入接收数据缓冲器
SBUF和 RB8,而且置位 RI的条件是：
·RI＝ 0；
·SM2＝ 0或接收到的停止位＝ 1。
若以上两个条件中有一个不满足，将不可恢复地丢失接
收到的这一帧信息。
7.4 多处理机通信方式
某些应用系统中，往往需要对多个对象进行控制，采用
一个单片微机来控制系统中一个对象，然后采用多处理机通信
方式实现应用系统的整个功能。
在串行口控制寄存器 SCON中, 设有多处理机通信位 SM2
（ SCON,5） 。
当串行口以方式 2或方式 3接收时, 若 SM2＝ 1,只有当接
收到的第 9位数据 （ RB8） 为 1时, 才将数据送入接收缓冲器
SBUF,并使 RI置 1,申请中断, 否则数据将丢失；若 SM2＝ 0，
则无论第 9位数据 （ RB8） 是 1还是 0,都能将数据装入 SBUF，
并且发中断 。 利用这一特性, 便可实现主机与多个从机之间的
串行通信 。 图 7－ 6为多机通信连线示意图, 系统中左边的 80C51
为主机, 其余的为 1～ n号从机, 并保证每台从机在系统中的编
号是惟一的 。
系统初始化时, 将所有从机中的 SM2位均设置为 1,并处于
允许串行口中断接收状态 。
主机欲与某从机通信，先向所有从机发出所选从机的地址，
从机地址符合后，接着才发送命令或数据。
·在主机发地址时, 置第 9位数据 （ RB8） 为 1,表示主机发送
的是地址帧；
·当主机呼叫某从机联络正确后, 主机发送命令或数据帧时,
将第 9位数据 （ RB8） 清 0。
各从机由于 SM2置 1,将响应主机发来的第 9位数据 （ RB8）
为 1的地址信息 。 从机响应中断后, 有两种不同的操作：
·若从 机的地址与主机点名的地址不相同, 则该从机将
继续维持 SM2为 l,从而拒绝接收主机后面发来的命令或数据
信息, 等待主机的下一次点名 。
·若从机的地址与主机点名的地址相同，该从机将本机
的 SM2清 0，继续接收主机发来的命令或数据，响应中断。
7.5串行口的应用
7.5.1串行口的波特率发生器及波特率计算
串行口的波特率发生器如 图 7-7所示 。
·方式 0时的波特率由振荡器的频率 （ fosc） 所确定：波特
率为 fosc/12。
·方式 2时的波特率由振荡器的频率（ fosc）和 SMOD位
（ PCON,7）所确定：
当 SMOD位＝ 1时, 波特率＝ fosc/32；当 SMOD＝ 0时,
波特率＝ fosc/64。
·方式 1和 3时的波特率由定时器 T1和 T2的溢出率和 SMOD
（ PCON,7）所确定。
（ 1）用定时器 T1（＝ 0）产生波特率
定时器 T1的溢出率与它的工作方式有关：
·定时器 T1工作于方式 0：此时定时器 T1相当于一个 13位
的计数器。
式中,TC——13位计数器初值；
X——中断服务程序的机器周期数, 在中断服务程序中
重新对定时器置数 。
·定时器 T1工作于方式 1：此时定时器 T1相当于一个 16位
的计数器 。
式中,TC——16位计数器初值；
X——中断服务程序的机器周期数，在中断服务程序中
重新对定时器置数。
·定时器 Tl工作于方式 2：此时定时器 T1工作于一个 8位可
重装的方式，用 TL1计数，用 TH1装初值。
（ 2）用 T2产生波特率
（ RCAP2H,RCAP2L）为 16位寄存器的初值（定时常数）。
7.5.2 方式 0的编程和应用
应用方式 0可以扩展并行 I/O口 。
例,使用 74LS164的并行输出瑞接 8只发光二极管，利用
它的串入并出功能，把发光二极管从左向右依次点亮，并不断
循环之。电路连接图见 图 7-8。
MOV SCON,#00H ；设串行口为方式 0，
CLR ES ；禁止串行口中断
MOV A,#80H ；先显示最左边发光二极管
LED,MOV SBUF,A ；串行输出
JNB TI,$ ；输出等待
CLR TI
ACALL DELAY ；轮显间隔
RR A ；发光右移
AJMP LED ；循环
7.5.3 方式 1的编程和应用
例：试编写双机通信程序 。 甲, 乙双机均为串行口方式 1，
并以定时器 T1的方式 2为波特率发生器, 波特率为 2400。
波特率的计算：这里使用 6MHz晶振, 以 T1的方式 2制定
波特率 。 此时 T1相当于一个 8位的计数器 。
计算定时器 T1的计数初值：
2smod fosc 1
波特率 = × ×
32 12 28－ TH1
TH1=28－ (2SMOD× fosc)÷ (波特率 × 32× 12)
=256－ (20× 6× 106)÷ (2400× 32× 12)
=256－ 6.5=249.5=FAH
⑴ 甲机发送：
将以片内 RAM的 78H及 77H的内容为首地址, 以 76H及
75H的内容减 1为末地址的数据块内容, 通过串行口传至乙机 。
例,(78H) ＝ 20H ；首地址高位
（ 77H） ＝ 00H
（ 76H） ＝ 20H ；末地址高位
（ 75H） ＝ 20H
即要求程序将片外 RAM的 2000H～ 20lFH中的内容输出
到串行口。对数据块首、末地址的传送以查询方式进行，而数
据的传送以中断方式进行。
ORG 0000H
SJMP TRANS
ORG 0023H ；串行口中断入口
AJMP SINT
ORG 0030H
TRANS,MOV TMOD,＃ 20H ；置 T1为定时器方式 2
MOV TL1,＃ 0FAH ；置 T1定时常数
MOV TH1,＃ 0FAH
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；关串行口中断
MOV PCON,#00H ；波特率不倍增
CLR TI ；清发送中断
MOV PCON,#00H ；波特率不倍增
MOV SCON,＃ 40H ；置串行口方式 1
MOV SBUF,78H ；输出首地址
WAIT1,JNB TI,WAITI ；查询等待发送结束
CLR TI
MOV SBUF,77H
WAIT2,JNB TI,WAIT2 ；查询等待发送结束
CLR TI
MOV SBUF,76H ；输出末地址
WAIT3,JNB TI,WAIT3
CLR TI
MOV SBUF,75H
WAIT4,JNB TI,WAIT4
CLR TI
SETB ES ；允许串行口中断
MOV DPH,78H ；输出数据块中第 1个数据
MOV DPL,77H
MOVX A,＠ DPTR
CLR TI
MOV SBUF,A
SJMP $ ；中断等待
ORG 0200H ；串行口中断服务程序
SINT,PUSH DPL ；保护现场
PUSH DPH
PUSH A
INC 77H ；地址加 1
MOV A,77H
JNZ JP1
INC 78H
JP1,MOV A,78H
CJNE A,76H,END1 ；判数据传送是否结束, 未；结束则转 END1
MOV A,77H
CJNE A,75H,END1
CLR ES ；结束, 关串行口中断
ESCOM,POP A ；恢复现场
POP DPH
POP DPL
RETI
END1,MOV DPH,78H；数据输出未结束, 则继续发送
MOV DPL,77H
MOVX A,＠ DPTR
CLR TI
MOV SBUF,A
RETI
⑵ 乙机接收
乙机通过 RXD引脚接收甲机发来的数据，接收波特率与甲
机一样。接收的第 1,2字节是数据块的首地址，第 3,4字节是数
据块的末地址减 1，第 5字节开始是数据，接收到的数据依次存入
数据块首地址开始的存储器中。
ORG 0000H
SJMP RECEIVE ；乙机接收
ORG 0023H
AJMP RSINT ；串行口中断入口
ORG 0030H
RECEIVE,MOV TMOD,#20H；设 T1为定时器方式 2
MOV TL1,＃ 0FAH ；置 T1定时常数
MOV TH1，＃ 0FAH
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；关串行口中断
CLR TI ；清发送中断
MOV SCON,＃ 50H ；置串行口方式 1,接收
CLR 20H ；置地址标志 (20H＝ 0,为；地址； 20H＝ 1,为数据 )
MOV 70H,＃ 78H
SJMP $ ；中断等待
ORG 0200H
RSINT,PUSH DPL ；保护现场
PUSH DPH
PUSH ACC
MOV A,R0
PUSH ACC
JB 20H,DATA ；判别接收的是地址还是数据, 是数；据, 转移
MOV R0,70H ；是地址, 分别送入 78H～ 75H中去
MOV A,SBUF
MOV ＠ R0,A
DEC 70H
CLR RI
MOV A,＃ 74H
CJNE A,70H,RETURN ；是地址, 转结束
SETB 20H ；地址已接收完，置接收数据标志
RETURN,POP ACC ；恢复现场
MOV R0,A
POP ACC
POP DPH
POP DPL
RETI
DATA,MOV DPH,78H ；接收数据
MOV DPL,77H
MOV A,SBUF
MOVX ＠ DPTR,A ；将数据送入片外 RAM
CLR RI
INC 77H ；地址加 1
MOV A,77H
JNZ DATA1
INC 78H
DATA1∶ MOV A,76H
CJNZ A,78H,RETURN
MOV A,75H
CJNE A,77H,RETURN
CLR ES ；结束, 关串行口中断
AJMP RETURN
例,通过串行口发送带奇偶校验位的数据块
ASCII码由 7位组成, 其最高位可作为奇偶校验位用 。 数
据块通过串行口发送和接收, 采用 8位异步通信, 波特率为 1200，
已知 fosc＝ 11.0592MHz。
从内部 RAM单元 20H～ 3FH中取出 ASCII码加上奇偶校
验位之后发出 。 设串行口为方式 1,定时器 /计数器 T1为方式 2作
为串行口的波特率发生器 。
∵ SMOD＝ 0 ∴ TH1＝ 232＝ E8H
ORG 0000H
MOV TMOD,#20H ；设 T1为方式 2
MOV TL1,#0E8H ； T1定时常数
MOV TH1,#0E8H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV SCON,#01000000B ；设串行口为方式 1
MOV R0,#20H ；设发送数据区首址
MOV R7,#32 ；发送 32个 ASCII码数据
LOOP,MOV A,@R0 ；取 ASCII码数据
ACALLSP-OUT ；调用串行口发送子程序
INC R0 ；未发送完, 则继续
DJNZ R7,LOOP
…
串行口发送子程序
SP-OUT,MOVC,P ；设奇校验位
CPL C
MOV ACC.7,C
MOV SBUF,A ；带校验位发送
JNB TI,$ ；发送等待
CLR TI
RET
例 通过串行口接收带奇偶校验位的数据块 。 把接收到的 32个字
节数据存放到 20H～ 3FH中, 波特率仍为 1200,若奇校验出错,
将进位标志 C置 1。
ORG 0000H
MOV TMOD,#20H ；设 T1 为 定 时 器 方 式 2
MOV TL1,#0E8H ；设 T1时间常数
MOV TH1,#0E8H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV R0,#20H ；接收缓冲区首址
MOV R7,#32 ；接收字节计数器
LOOP,ACALL SP-IN ；调用带奇校验的串行口接； 收子程序
JC ERROR ；校验错, 转出错处理
MOV @R0,A ；存入
INC R0
DJNZ R7,LOOP ；未接收完, 则继续
ERROR,… ；校验错, 处理
SP-IN,MOV SCON,#01010000B ；设串行口为方式 1,启动接收
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收一个字节
MOV C,P ；检查奇校验位, 若出错, C=1
CPL C
ANL A,#7FH ；去掉校验位后的 ASCII码数据
RET
7.5.4 方式 2和 3的编程和应用
方式 2接收／发送的一帧信息是 11位：第 0位是起始位
（ 0） ；第 1～ 8位是数据位；第 9位是程控位, 可由用户置 TB8
决定；第 10位是停止位 。
· 方式 2的波特率为：
波特率＝振荡器频率 /n
其中：当 SMOD＝ 0时, n＝ 64；
当 SMOD＝ l时, n＝ 32。
由于方式 2和方式 3基本一样，仅波特率设置不同，所以具体使
用方法见方式 3的编程。
例,试编写串行接口以工作方式 2发送数据的中断服务程序 。
串行接口发送数据时由 TXD端输出；工作方式 2发送的一帧信
息为 11位,1位起始位, 8位数据位, 1位可编程为 1或 0的第 9位
（ 可用作奇偶校验位或数据／地址标志位 ） 和 1位停止位 。 在串
行数据传送时, 设工作寄存器区 2的 R0作为发送数据区的地址指
示器 。 奇偶校验位的发送是在将发送数据写入发送缓冲器 SBUF
之前, 先将奇偶标志写入 SCON的 TB8位 。 程序设计如下：
ORG 0023H
AJMP SPINT
SPINT,CLR 0AFH ；关中断 (EA)
PUSH PSW ；保护现场
PUSH ACC
SETB 0AFH ；开中断
SETB PSW.4 ；切换寄存器工作组
CLR TI ；清除发送中断请求标志
MOV A,＠ R0 ；取数据, 置奇偶标志位
MOV C,P ；奇偶标志位 P送 TB8
MOV TB8,C
MOV SBUF,A ；数据写入发送缓冲器, 启动发送
INC R0 ；数据地址指针加 1
CLR 0AFH ；恢复现场
POP ACC
POP PSW
SETB 0AFH
CLR PSW,4 ；切换寄存器工作组
RETI ；中断返回
例,方式 3和方式 1的不同在于接收／发送的信息位数不同, 而
与方式 2的不同仅在于波特率设置不同 。
这里以双机通信为例 。 串行口以方式 3进行接收和发送,
以 T1为波特率发生器, 选择定时器方式 2。
程序首先发送数据存放地址，而地址的高位存放在 78H中，
地址的低位存放在 77H中；然后发送 00H,01H,02H,…,
FEH，共 255个数据以后结束。
甲机的发送程序,
ORG 0023H
CLR TI
RETI
TRANSFER,MOV TMOD,＃ 20H ；置定时器 T1为定时；方式 2
MOV TL1,＃ 0F0H ；置 T1定时常数
MOV TH1,＃ 0F0H
SETB EA ；允许中断
CLR ES ；禁止串行口中断
CLR ET1 ；禁止定时器 T1中断
MOV SCON,＃ 0E0H ；置串行口方式 3
SETB TB8 ；表示发送的是地址
MOV SBUF,78H ；发送地址
JNB TI，＄
CLR TI
MOV SBUF,77H
JNB TI,$
CLR TI
MOV IE,＃ 90H ；允许串行口中断
CLR SM2 ；以后发送的是数据
MOV A，＃ 00H ；发送数据
LOOP,MOV SBUF,A
INC A
JNB TI,$
CLR TI
CJNZ A,＃ 0FFH,LOOP ；判是否结束
CLR ES ；禁止串行口中断
CLR EA ；关中断
HERE,AJMP HERE
乙机接收程序：把接收到的头两个字节作为存放数据的
首地址, 再接收到的 255个字节的数据存放入相应的单元中 。
ORG 0023H
AJMP SINT ；串行口中断入口
RECEIVE,MOV TL1,＃ 0F0H ；置定时常数
MOV TH1,＃ 0F0H
MOV TMOD,＃ 20H ；置定时方式 2
SETB ES ；允许串行口中断
CLR ET1 ；禁止定时器 T1中断
SETB EA ；开中断
MOV SCON,＃ 0F0H ；置串行口方式 3接收
MOV R0,＃ 0FEH ；数据个数
RWAIT,AJMP RWAIT
ORG 1000H
SINT,MOV C,SM2
JNC PD＋ 2 ；输入是否为地址
INC R0
NOP
MOV A,R0
JZ PD
MOV DPH,SBUF ；输入的是高位地址
AJMP PD＋ 1
PD,MOV DPL,SBUF ；输入的是低位地址
CLR SM2 ；下一次输入是数据
PD＋ l,CLR RI
RETI
PD＋ 2,MOV A,SBUF ；是数据
MOVX ＠ DPTR,A
INC DPTR
CLR RI
CJNZ A,＃ 0FEH,RETURN ；判是否结束
CLR ES ；结束, 关中断
RETURN,RETI
例,多机通信
在集散式分布系统中, 往往采用一台主机和多台从机 。 系
统连接图请参考 图 7-6。 主机串行帧的第 9数据位为 1,表示地址
帧；若为 0,表示命令 /数据帧 。
多机通信过程简述如下：
① 所有从机的 SM2=1,只响应主机的地址帧 。
② 主机发送地址帧,
③ 所有从机接收到地址帧后, 均中断各自 CPU,并与本
从机地址比较 。
④ 被寻址的从机, 清其 SM2,其余从机 SM2仍为 1,对主
机发出的命令 /数据帧不予理睬 。
⑤ 主机与被寻址的从机进行命令或数据的传送。通信结束
后，该从机又重设 SM2=1。
本例只规定以下几条：
① 系统中允许接有 255台从机, 它们的地址分别为 00H—
FEH。
② 地址 FFH是对所有从机都起作用的一条控制命令：命令各
从机恢复 SM2=1的状态 。
③ 主机发送的控制命令代码为：
00H–要求从机接收数据块
01H–要求从机发送数据块
其它 –非法命令
④ 数据块长度, 16个字节
⑤ 从机状态字格式为：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
ERR 0 0 0 0 0 TRDY RRDY
其中：若 ERR=1,从机接收到非法命令
若 TRDY=1,从机发送准备就绪
若 RRDY=1,从机接收准备就绪
主机在接收或发送完一个数据块后可返回主程序，完成
其它任务。从机部分以串行口中断服务程序的方式给出。若从
机未作好接收或发送数据的准备，就从中断程序中返回，在主
程序中作好准备。系统采用 T1作为波特率发生器，主机和从机
中对定时器初始化的程序从略。 图 7－ 9是多机串行通信主机程
序的流程图,图 7－ 10是多机串行通信从机程序的流程图。
⑴ 主机串行通信子程序
入口参数,(R0)——主机发送的数据块首址
(R1)——主机接收的数据块首址
(R2)——被寻址从机地址
(R3)——主机命令
(R4)一一数据块长度
MSIO,MOV SCON,#0D8H ；设串行口模式 3,允许接收,； TB8置 1
MSIO1,MOV A,R2 ；发送地址帧
MOV SBUF,A
JNB RI,$ ；等待从机应答
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R2 ；判应答地址是否相符
JZ MSIO3
MSIO2,MOV SBUF,#0FFH ；重新联络
SETB TB8
SJMP MSIO_1
MSIO3,CLR TB8 ；地址符合, 准备送命令
MOV SBUF,R3 ；送命令
JNB RI,$ ；等待从机应答
CLR RI
MOV A,SBUF
JNB ACC,7,MSI04 ；判命令是否出错
SJMP MSIO2 ；若从机接收命令出错, 重; 新联络
MSIO4,CJNE R3,#00,MSIO_5；不是要求从机接收数据,; 则跳转
JNB ACC,0,MSIO2 ；从机接收数据准备就绪否？
LP–TX,MOV SBUF,@R0 ；主机发送数据块
JNB TI,$ ；等待发送完一帧
CLR TI
INC R0
DJNZ R4,LP–TX
RET
MSIO5,JNB ACC.1,MSIO2 ；从机发送数据准备就绪否?
LP–RX,JNB RI,$ ；主机接收数据块
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R1,A
INC R1
DJNZ R4,LP–RX
RET
若主机向 10号从机发送数据块, 数据块放置在内部 RAM
区的 40H～ 4FH单元中, 则调用上述子程序 MSIO的方法是：
MOV R2,#0AH
MOV R3,#0
MOV R4,#10H
MOV R0,#40H
LCALL MSIO
⑵ 从机串行通信子程序
从机的串行通信采用中断控制起动方式 。
在串行通信起动后, 仍采用查询方式来接收或发送数据块 。 从机
的程序中还包括定时器 1和串行口的初始化以及开中断程序 。
程序中用 F0作发送准备就绪标志, PSW.l作接收准备就绪标
志 。 背景程序的其它有关部分如下
MOV SP,#1FH ；设置堆栈指针
MOV SCON,#0F0H ；置串行口方式 3,SM2=1，；允许接收
MOV 08H,#40H ； 接收缓 冲区起 址送 1区 R0
MOV 09H,#50H ；发送缓冲区起址送 1区 R1
MOV 0AH,＃ 10H ；发送或接收字节数送 1区 R2
… … …
ORG 0023H
AJMP SSIO ；串行口中断服务程序入口
SSIO,CLR RI
PUSH A ；保护现场
PUSH PSW
SETB RSl ；选 2区工作寄存器
ClR RS0
MOV A,SBUF
XRL A,#SLAVE ； SLAVE为本从机地址
JZ SSIO1
RETURN,POP PSW ；不是呼叫本从机, 恢复现; 场后返回
POP A
RETI
SSIO1,CLR SM2 ；地址符合,与主机继续通信
MOV SBUF,#SLAVE ；从机地址送回主机
JNB RI,$ ；等待接收 1帧完
CLR RI
JNB RB8,SSIO2 ；是命令帧, 跳 SSIO2
SETB SM2 ；是复位, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
SSIO2,MOV A,SBUF ；分折命令
CJNE A,#02H,00H
JC SSIO3
MOV SBUF,#80H ；非法命令, 置 ERR位为 1
SJMP RETURN
SSIO3,JZ CMD0
CMD1,JB F0,SSIO4
MOV SBUF,#00H ；未准备好, 返回
SJMP RETURN
SSIO4,MOV SBUF,#02H ； TRDY=1,发送准备就绪
CLR F0
SLP1,MOV SBUF,@R0 ；发送数据块
JNB TI,$
CLR TI
INC R0 ；发送循环
DJNZ R2,SLP1
SETB SM2 ；发送完, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
CMD0,JB PSW.1,SSIO5
MOV SBUF,#00H ；未准备好, 返回
SJMP RETURN
SSIO5,MOV SBUF,#01H ； RRDY=1,接收准备就绪
CLR PSW,1
SLP2,JNB RI,$ ；接收数据块
CLR RI
MOV @R1,SBUF
INC R1 ；接收循环
DJNZ R2,SLP2
SETB SM2 ；接收完, 置 SM2=1后返回
SJMP RETURN
程序描述了多机串行通信中从机的基本工作过程, 在实
际系统中还应考虑更多的因素, 如：制定完善的通信规约, 通
信的可靠性设计 (比如：数据校验, 防通信, 死机, )等等 。
图 7–1 80C51串行口结构图
图 7–2 串行口工作方式 0工作原理图
图 7–3 串行口方式 1接收工作原理图
图 7–4 串行口方式 1接收工作原理图
图 7－ 5 串行口工作方式 2工作原理图
图 7－ 6 80C51多机分布式系统示意图
图 7－ 7 串行口的波特率发生器
图 7–8 串行口方式 0同步移位输出电路
图 7–9 多机通信的主机程序流程图
图 7–10 多机通信的从机程序流程图
表 7–1 串行口工作方式选择
SM0 SM1 工作方
式
特 点 波 特 率
0 0 方式 0 8 位移位寄存
器
fosc/12
0 1 方式 1 10位 UART 可变
1 0 方式 2 11位 UART fosc/64或 fosc/32
1 1 方式 3 11位 UART 可变
