1
第 6章 80C51的串行口
6.1 计算机串行通信基础
6.2 80C51的串行口
6.3 单片机串行口应用举例
2
6.1 计算机串行通信基础
?随着多微机系统的广泛应用和计算机网络
技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得
重要。 计算机通信是指计算机与外部设备或
计算机与计算机之间的信息交换 。
?通信有 并行通信 和 串行通信 两种方式。在
多微机系统以及现代测控系统中信息的交换
多采用串行通信方式。
?计算机通信 是将计算机技术和通信技术的相结合，
完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信
息交换 。可以 分为两大类：并行通信与串行通信。
?并行通信 通常是将数据字节的各位用多条数据线同
时进行传送 。
接
收
设
备
发
送
设
备
询 问
应 答
1
0
1
0
1
1
0
0
8 位 同 时 传 送
并行通信 控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离
传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。
4
串行通信 是将数据字节分成一位一位的形
式在一条传输线上逐个地传送。
串行通信的特点,传输线少，长距离传送时
成本低，且可以利用电话网等现成的设备，
但数据的传送控制比并行通信复杂。
接
收
设
备
发
送
设
备
8 位 顺 次 传 送
D 0
D 7
5
6.1.1 串行通信的基本概念
一、异步通信与同步通信
1、异步通信
异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制
数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送
和接收设备的时钟尽可能一致。
1 1 1 0 0 1 1 0
0
1 0 1 0 0 1 0 0
1
发
送
设
备
接
收
设
备
1 0 1 0 0 1 0 0
0 1
1 1 1 0 0 1 1 0
0 1
间 隙 任 意
6
异步通信是以字符（构成的帧）为
单位进行传输,字符与字符之间的间
隙（时间间隔）是任意的，但每个字
符中的各位是以固定的时间传送的，
即 字符之间是异步的 （字符之间不一
定有“位间隔”的整数倍的关系），
但 同一字符内的各位是同步的 （各位
之间的距离均为“位间隔”的整数
倍）。
7
异步通信的数据格式,
一帧包含内容：
起始位（ 1位，低电平）；数据位（ 5～ 8位）；
奇偶校验位（ 1位）；停止位（ 1～ 2位，高电平）
从起始位到停止位结束的时间周期称为 1帧。
例如：用 ASCII码编码传送，数据位为 7位，加一个奇
偶校验位、一个起始位及一个停止位，每帧共 10位。
停
止
位
数 据 位
校
验
位
起
始
位
L S B M S B
空
闲
下 一 字 符
起 始 位
空
闲
一 个 字 符 帧
低位 高位
8
相邻两个字符之间的间隔可以是任意长度的，两个相邻字
符之间根据需要插入任意个高电平的空闲位。
例如, 字符 A（ ASCII码）异步通信的帧格式，设采用偶校
验,1位停止位。
异步通信的特点,不要求收发双方时钟的严格一致，实现
容易，设备开销较小，但每个字符要附加 2～ 3位用于起止
位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
0 1 0 0 0 0 0 1 0 1
数据位起始位 偶校验位
停止位
9
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，
使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均
为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即
保持位同步 关系,也保持字符同步 关系。发送方对接收方
的同步可以通过两种方法实现。
计
算
机
乙
计
算
机
甲
0 1 1 0 1
数 据
时 钟
计
算
机
乙
计
算
机
甲
0 1 1 0 1
数 据
时 钟
数 据 + 时 钟
外同步 自同步
10
面向字符的同步格式,
此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集
（如 ASCII码）中的字符所组成。图中帧头为 1个或 2个同
步字符 SYN（ ASCII码为 16H）。 SOH为序始字符
（ ASCII码为 01H），表示标题的开始，标题中包含源地
址、目标地址和路由指示等信息。 STX为文始字符
（ ASCII码为 02H），表示传送的数据块开始。数据块是
传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是组终
字符 ETB（ ASCII码为 17H）或文终字符 ETX（ ASCII码
为 03H）。然后是校验码。典型的面向字符的同步规程
如 IBM的二进制同步规程 BSC。
S Y N S Y N S O H S T X E T B / E T X
块 校 验
标 题 数 据 块
11
面向位的同步格式,
此时，将数据块看作数据流，并用序列 01111110作为开始和
结束标志。为了避免在数据流中出现序列 01111110时引起的
混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现 5个连续的 1就
插入一个附加的 0；接收方则每检测到 5个连续的 1并且其后有
一个 0时，就删除该 0。
典型的面向位的同步协议如国际标准化组织 ISO的高级数据
链路控制规程 HDLC和 IBM的同步数据链路控制规程 SDLC。
同步通信的特点 是以特定的位组合,01111110”作为帧的开始
和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的
效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。
8 位 8 位 8 位 8 位1 6 位≥ 0 位
0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0校 验 场信 息 场
控 制 场地 址 场
12
二、串行通信的传输方向
1、单工
单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。
2、半双工
半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
3、全双工
全双工是指数据可以同时进行双向传输。
接 收发 送
时 间 1
时 间 2
发 送
接 收 发 送
接 收
发 送
接 收 发 送
接 收
单工 半双工 全双工
13
三、信号的调制与解调
利用调制器（ Modulator）把数字信号转换成模
拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器
（ Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信
号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器
和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器
MODEM。
D C E
D T E
电 话 网
D C E
D T E
R S - 2 3 2 C R S - 2 3 2 C
14
四、串行通信的错误校验
1、奇偶校验
在发送数据时，数据位尾随的 1位为奇偶校验位（ 1或 0）。
奇校验时，数据中,1”的个数与校验位,1”的个数之和应为
奇数；偶校验时，数据中,1”的个数与校验位,1”的个数之
和应为偶数。接收字符时，对,1”的个数进行校验，若发现
不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
2、代码和校验
代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），
产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接
收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字
节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，
相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。
3、循环冗余校验
这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的
循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验
等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。
15
五、传输速率与传输距离
1、传输速率
比特率 是 每秒钟传输二进制代码的位数,单位是：
位／秒（ bps）。如每秒钟传送 240个字符，而每
个字符格式包含 10位 (1个起始位,1个停止位,8
个数据位 )，这时的比特率为：
10位 × 240个 /秒 = 2400 bps
波特率 表示 每秒钟调制信号变化的次数,单位是：
波特（ Baud）。波特率和比特率不总是相同的，
对于将数字信号 1或 0直接用两种不同电压表示的
所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。 所以，
我们也经常用波特率表示数据的传输速率。
16
2、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
最大距离与传输速率及传输线的电气特性
有关。当传输线使用每 0.3m（约 1英尺）有
50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距
离随传输速率的增加而减小。当比特率超
过 1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，
如 9600 bps 时最大距离下降到只有 76m
（约 250英尺）。
17
6.1.2 串行通信接口标准
一,RS-232C接口
RS-232C是 EIA（美国电子工业协会） 1969年修订 RS-232C
标准。 RS-232C定义了数据终端设备（ DTE）与数据通信设
备（ DCE）之间的物理接口标准。
1、机械特性
RS-232C接口规定使用 25针连接器，连接器的尺寸及每个
插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
96
51
2 5
1 4
1 31
18
2、功能特性
19
4、过程特性
过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地
接收和发送数据 。
远程通信连接
计
算
机
计
算
机
M
O
D
E
M
M
O
D
E
M
T X D
R X D
R T S
T X D
R X D
R T S
D S R
电 话 线
D S R
20
近程通信连接
计
算
机
乙
计
算
机
甲
TXD TXD
RXD
RXD
计
算
机
乙
计
算
机
甲
TXD TXD
RXD
RXD
4
5
6
20
4
5
6
20
21
5,RS-232C电平与 TTL电平转换驱动电路
1
2
3
4
5
6
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 1 2 V
－ 1 2 V
R S 2 3 2
电 平
T T L
电 平
1
2
4
5
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 5 V
T T L
电 平
R S 2 3 2
电 平
1 4
6
3
M C 1 4 8 8
M C 1 4 8 9
1
2
3
4
5
6
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 1 2 V
－ 1 2 V
T T L
电 平
1
2
4
5
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 5 V
1 4
6
3
T T L
电 平
R S 2 3 2
电 平
地
M C 1 4 8 8
M C 1 4 8 9
22
6、采用 RS-232C接口存在的问题
1、传输距离短，传输速率低
RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离
一般不要超过 15米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传
送速率为 20Kbps。
2、有电平偏移
RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，
收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流
并产生压降。
3、抗干扰能力差
RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中
当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比,RS-232C
总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
23
二, RS-422A接口
RS-422A是 平衡型电压数字接口电路 的电气标准,输出驱动器为双端平
衡驱动器。如果其中一条线为逻辑,1”状态，另一条线就为逻辑,0”，
比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。
差分电路 能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨 200mV以
上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用，
可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。
RS-422A传输速率（ 90Kbps）时，传输距离可达 1200米 。
S N 7 5 1 7 4
S N 7 5 1 7 5
S N 7 5 1 7 4S N 7 5 1 7 5
电 平
T T L
电 平
T T L
双 向 需 4 条 线
+ 5 V
+ 5 V
24
三, RS-485接口
RS-485是 RS-422A的变型,RS-422A用于全双工，而 RS-
485则用于半双工。 RS-485是一种多发送器标准，在通信线
路上最多可以使用 32 对差分驱动器 /接收器。如果在一个网络
中连接的设备超过 32个，还可以使用中继器。
RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑 1和逻辑 0。
由于发送方需要 两根传输线,接收方也需要两根传输线。传
输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的
阻抗低，无接地问题，所以 传输距离可达 1200米,传输速率
可达 1Mbps。
电 平
T T L
电 平
T T L
双 向 仅 需 2 条 线
25
RS-485是一点对多点的通信接口，一
般采用双绞线的结构。普通的 PC机一般不
带 RS485接口，因此要使用 RS-232C/RS-
485转换器。对于单片机可以通过芯片
MAX485来完成 TTL/RS-485的电平转换。
在计算机和单片机组成的 RS-485通信系统
中，下位机由单片机系统组成，主要完成工
业现场信号的采集和控制，上位机为普通的
PC机，负责监视下位机的运行状态，并对
其状态信息进行集中处理，以图文方式显示
下位机的工作状态以及工业现场被控设备的
工作状况。系统中各节点（包括上位机）的
识别是通过设置不同的站地址来实现的。
26
6.2 80C51的串行口
6.2.1 80C51串行口的结构
≥ 1
S B U F
发 送 控 制 器
接 收 控 制 器
移 位 寄 存 器
控 制 门
T I
R I
A
T X D
R X D
去 串 口 中 断
S M O D
0
1
T H 1 T L 1
÷ 2
÷ 1 6
S B U F
T 1 溢 出 率
(P3.1)
(P3.0)
27
有两个物理上独立的接收、发送缓冲器 SBUF，它们占用同
一地址 99H ；一个用来发送，一个用来接收。发送缓冲器只
能写不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入。
在进行异步通信时，数据的发送和接收分别在各自的时钟
（ TCLK和 RCLK）控制下进行，但必须与字符位数的波特率保
持一致。
MCS-51串行口的发送和接收时钟可由两种方式产生：
一种：由主机频率 fOSC经分频后产生。
一种：是由内部定时器 T1或 T2的溢出率经 16分频后提供。
28
串行口的发送过程由指令 MOV SBUF,A启动，即 CPU由一
条写发送缓冲器的指令把数据（字符）写入串行口的
发送缓冲器 SBUF中；再由硬件电路自动在字符的始、
末加上起始位（低电平）、停止位（高电平）及其它
控制位（奇偶位）；然后在移位脉冲的控制下，低位
在前，高位在后，从 TXD端（方式 0除外）一位位地向
外发送。
串行口的接收与否受制于允许接收位 REN的状态，当
REN被软件臵, 1”后，允许接收器接收。接收端 RXD一
位位接收数据，直到收到一个完整的字符数据后，控
制电路进行最后一次移位，自动去掉起始位，使接收
中断标志位 RI臵, 1”,并向 CPU申请中断。 CPU响应中断，
用一条指令 MOV A,SBUF把接收缓冲器 SBUF的内容读入
累加器 A。
29
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口
的工作方式、接收 /发送控制以及设置状态标志：
6.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SM0和 SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
30
● SM2，多机通信控制位,主要用于方式 2和方式 3。
当 接收机的 SM2=1时可以利用收到的 RB8来控制是否
激活 RI（ RB8＝ 0时不激活 RI，收到的信息丢弃；
RB8＝ 1时收到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在
中断服务中将数据从 SBUF读走）。 当 SM2=0时，不
论收到的 RB8为 0和 1，均可以使收到的数据进入
SBUF，并激活 RI（即此时 RB8不具有控制 RI激活的
功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。
在方式 0时,SM2必须是 0。在方式 1时，若 SM2=1，
则只有接收到有效停止位时,RI才置 1。
● REN，允许串行接收位 。由软件置 REN=1，则启动
串行口接收数据；若软件置 REN=0，则禁止接收。
31
● TB8，在方式 2或方式 3中，是发送数据的第九位,可以
用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多
机通信中，作为地址帧 /数据帧的标志位。
在方式 0和方式 1中，该位未用。
● RB8，在方式 2或方式 3中，是接收到数据的第九位,作
为奇偶校验位或地址帧 /数据帧的标志位。在方式 1时，若
SM2=0，则 RB8是接收到的停止位。
● TI，发送中断标志位 。在方式 0时，当串行发送第 8位数
据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由
内部硬件使 TI置 1，向 CPU发中断申请。在中断服务程序中，
必须用软件将其清 0，取消此中断申请。
● RI，接收中断标志位 。在方式 0时，当串行接收第 8位数
据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由
内部硬件使 RI置 1，向 CPU发中断申请。也必须在中断服务
程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。
32
特殊功能寄存器 PCON中只有一位 SMOD与串行口工
作有关,无位寻址功能：
SMOD（ PCON.7） 波特率倍增位。在串行口方式 1、方
式 2、方式 3时，波特率与 SMOD有关，当 SMOD=1时，波
特率提高一倍。复位时,SMOD=0。
33
6.2.3 80C51串行口的工作方式
一、方式 0
方式 0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用
于扩展并行输入或输出口。数据由 RXD（ P3.0）引脚输入或
输出，同步移位脉冲由 TXD（ P3.1）引脚输出。发送和接收
均为 8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为 fosc/12。
1、方式 0输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
R X D （ 数 据 ）
T X D （ 移 位 脉 冲 ）
T I （ 中 断 标 志 ）
发送操作在 TI＝ 0的情况下开始，由指令 MOV SBUF,A启动，
8位数据发送完后，由硬件自动臵 TI=1,并向 CPU发出中断请求。
34
2、方式 0输入
R E N = 1
R X D （ 数 据 输 入 ）
T X D （ 移 位 脉 冲 ）
R I = 0
D 0 D 1 D 2 D 3
D 4
D 5 D 6 D 7
满足 REN=1和 RI=0的条件下，串行口处于方式 0输入。
当接收完 8位数据后，通过指令 MOV A,SBUF将接收的数据
传送给累加器 A。在再次接收之前，必须用软件将 RI清 0。
35
8031的串行口外接串行输入并行输出移位寄存器 74LS164，
并行输入串行输出移位寄存器 74LS165。
工作于方式 0的接收和发送电路
7 4 L S 1 6 4
R X D
T X D
P 1, 0
8 0 C 5 1
C L RC L K
A
B
G N D
7 4 L S 1 6 5
R X D
T X D
P 1, 0
8 0 C 5 1
S / LC L K
Q
G N D
36
二、方式 1
方式 1是 10位数据的异步通信口。 TXD为数据发送引脚，
RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中 1
位起始位,8位数据位,1位停止位。
停
止
位
数 据 位 8 位
起
始
位
L S B M S B
空
闲
空
闲
D 0
D 7
1 帧 共 1 0 位
1、方式 1输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
停 止 位
T X D
T I （ 中 断 标 志 ）
起 始
在 TI＝ 0的条件下，由指令 MOV SBUF,A启动，发送电路自动
在 8位数据前后加一位起始、停止位，发送完成后臵 TI=1。
37
2、方式 1输入
用软件置 REN为 1时，接收器以所选择波特率的 16倍速率
采样 RXD引脚电平，检测到 RXD引脚输入电平发生负跳变时，
则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收
这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器
右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路
进行最后一次移位。当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位
为 1）时，将接收到的 9位数据的前 8位数据装入接收 SBUF，
第 9位（停止位）进入 RB8，并置 RI=1，向 CPU请求中断。
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
停 止 位
R X D
R I （ 中 断 标 志 ）
起 始
位 采 样 脉 冲
38
三、方式 2和方式 3
方式 2或方式 3时为 11位数据的异步通信口。 TXD为数据发送
引脚,RXD为数据接收引脚 。
方式 2和方式 3时起始位 1位，数据 9位（含 1位附加的第 9位，
发送时为 SCON中的 TB8，接收时为 RB8），停止位 1位，一
帧数据为 11位。方式 2的波特率固定为晶振频率的 1/64或 1/32，
方式 3的波特率由定时器 T1的溢出率决定。
停
止
位
数 据 位 9位
起
始
位
LSB MSB
空
闲
空
闲
D0
D7
1帧 共 11位
RB8/TB8
39
1、方式 2和方式 3输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
停 止 位
T X D
T I （ 中 断 标 志 ）
起 始
T B 8
发送开始时，先把起始位 0输出到 TXD引脚，然后发送移
位寄存器的输出位（ D0）到 TXD引脚。每一个移位脉冲
都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由 TXD引脚输出。
第一次移位时，停止位,1”移入输出移位寄存器的第 9位
上,以后每次移位，左边都移入 0。当停止位移至输出位
时，左边其余位全为 0，检测电路检测到这一条件时，使
控制电路进行最后一次移位，并置 TI=1，向 CPU请求中
断。
40
2、方式 2和方式 3输入
接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起
始位 0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。
当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的第 9位数据为 1）时，
接收到的数据装入接收缓冲器 SBUF和 RB8（接收数
据的第 9位），置 RI=1，向 CPU请求中断。如果条件
不满足，则数据丢失，且不置位 RI，继续搜索 RXD
引脚的负跳变。
R I （ 中 断 标 志 ）
位 采 样 脉 冲
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
停 止 位
R X D
起 始
R B 8
41
四、波特率的计算
在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率
要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种
工作方式，其中方式 0和方式 2的波特率是固定的，
而方式 1和方式 3的波特率是可变的，由定时器 T1
的溢出率来决定。
串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入
的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率
计算公式也不相同。
方式 0的波特率 = fosc/12
方式 2的波特率 =（ 2SMOD/64） · fosc
方式 1的波特率 =（ 2SMOD/32） ·（ T1溢出率）
方式 3的波特率 =（ 2SMOD/32） ·（ T1溢出率）
42
定时器 T1溢出率的计算公式：
T1溢出率＝
式中,K为定时器 T1的位数，它和定时器 T1的设定方式有
关：
T1为方式 0,K=13
T1为方式 1,K=16
T1为方式 2或 3,K=8
)2 1(12f kos c 初值??
43
当 T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使 T1工作在自动再装入的 8
位定时器方式（即方式 2，且 TCON的 TR1=1，以启动定时器）。这时溢
出率取决于 TH1中的计数值。
T1 溢出率 = fosc /{12× [256 －（ TH1） ]}
在单片机的应用中，常用的晶振频率为,12MHz和 11.0592MHz。所以，
选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表
所示。
44
串行口之前，应对其进行初始化，主要是设
置产生波特率的定时器 1、串行口控制和中
断控制。具体步骤如下：
?确定 T1的工作方式（编程 TMOD寄存器）；
?计算 T1的初值，装载 TH1,TL1；
?启动 T1（编程 TCON中的 TR1位）；
?确定串行口控制（编程 SCON寄存器）；
串行口在中断方式工作时，要进行中断设置
（编程 IE,IP寄存器）。
45
串行口发送程序
将片内 RAM40H－ 4FH中的数据串行发送，串行口设定为工作方式 2，
TB8作奇偶校验位。在写入发送 SBUF之前，先将数据的奇偶位 P写入
TB8，第 9位数据作奇偶校验位用。
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN,MOV SCON,#80H ;方式设定
MOV PCON,#80H ；取波特率为 fosc/32
MOV R0,#40H ；首地址 40H送 R0
MOV R7,#10H ；数据长度送 R7
LOOP:MOV A,@R0 ；取数据送 A
MOV C,PSW.0 ； P写入 TB8
MOV TB8,C
MOV SBUF,A ；启动发送
WAIT,JBC TI,NEXT ；判断发送中断标志 TI
SJMP WAIT
NEXT,INC R0
DJNZ R7,LOOP
RET
46
串行口接收程序
将接收的 16个字节数据送片内 RAM40H－ 4FH单元中。设串行
口以方式 3状态工作，波特率为 2400。 T1用作波特率发生器，
工作于方式 2,SMOD=0,计数常数为 F4H，见表 2
REV,MOV TMOD,#20H； T1方式 2，定时模式
MOV TH1,#F4H ；装入初值
MOV TL1,#F4H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV R0,#40H ； R0臵地址初值
MOV R7,#10H ；数据长度至 R7
MOV PCON,#00H ；臵 SMOD＝ 0
MOV SCON,#BOH ；串行口编程方式 3接收
47
WAIT:JBC RI,PR ；等待接收到数据
SJMP WAIT
PR,MOV A,SBUF ；奇偶校验位判别,RB8=1?
JNB PSW.0,PNP
JNB RB8,ERR
SJMP RIGHT
PNP:JB RB8,PER
RIGHT,MOV @R0,A ;数据至缓冲器
INC R0
DJNZ R7,WAIT ；判断数据块接收完否？
CLR PSW.5 ；正确接收 16个字节臵标志位 F0=0
RET
ERR:SETB PSW.5 ;臵奇校验出错标志 F0=1
RET
48
6.3 单片机串行口应用举例
在计算机分布式测控系统中，经常要利用
串行通信方式进行数据传输。 80C51单片机的
串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条
件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键
盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里
仅介绍单片机串行口在通信方面的应用，关于
键盘和显示器的扩展将在下一章介绍。
49
6.3.1 单片机与单片机的通信
一、点对点的通信
1、硬件连接
R 2 I N
T 2 O U T
T X D
R X D
M A X 2 3 2 A
T 1 I N
G N D
R 2 O U T
T 1 O U T
8 0 C 5 1
T X D
R X D
8 0 C 5 1
G N D
R 1 I N
T 2 O U T
M A X 2 3 2 A
G N D
R 2 I N
R 1 O U T
系 统 1 系 统 2
T 2 I N
50
二、应用程序
设 置 波 特 率
启 动 定 时 器 T1
开 始
设 置 串 口 工 作 方 式
2号 机 允 许 发 送？
N
发 送, E1” 联 络 信 号
指 针 初 始 化
校 验 和 清 0
发 送 1个 数 据 字 节
求 校 验 和
数 据 块 发 送 完 毕？
N
Y
Y
发 送 校 验 和
2号 机 接 收 正 确？
N
Y
返 回
设 置 波 特 率
启 动 定 时 器 T1
开 始
设 置 串 口 工 作 方 式
1号 机 请 求 发 送？
N
等 待 1号 机 联 络
指 针 初 始 化
校 验 和 清 0
接 收 1个 数 据 字 节
求 校 验 和
数 据 块 接 收 完 毕？
N
Y
Y
比 较 校 验 和
2号 机 接 收 正 确？
N
Y
返 回
发 送 应 答 信 号
发 送 出 错 标 志
51
设 1号机是发送方,2号机是接收方。当 1号机发送时，先发送
一个,E1”联络信号,2号机收到后回答一个,E2”应答信号，
表示同意接收。当 1号机收到应答信号,E2”后，开始发送数
据，每发送一个数据字节都要计算“校验和”，假定数据块长
度为 16个字节，起始地址为 40H，一个数据块发送完毕后立即
发送“校验和”。 2号机接收数据并转存到数据缓冲区，起始
地址也为 40H，每接收到一个数据字节便计算一次“校验和”，
当收到一个数据块后，再接收 1号机发来的“校验和”，并将
它与 2号机求出的校验和进行比较。若两者相等，说明接收正
确,2号机回答 00H；若两者不相等，说明接收不正确,2号机
回答 0FFH，请求重发。 1号机接到 00H后结束发送。若收到的
答复非零，则重新发送数据一次。双方约定采用串行口方式 1
进行通信，一帧信息为 10位，其中有 1个起始位,8个数据位
和一个停止位；波特率为 2400波特,T1工作在定时器方式 2，
振荡频率选用 11.0592MHZ，查表可得 TH1=TL1=0F4H，
PCON寄存器的 SMOD位为 0。
52
发送程序清单如下：
ASTART,CLR EA
MOV TMOD,#20H ；定时器 1置为方式 2
MOV TH1,#0F4H ；装载定时器初值，波特率 2400
MOV TL1,#0F4H
MOV PCON,#00H
SETB TR1 ；启动定时器
MOV SCON,#50H ；设定串口方式 1，且准备接收应答信号
ALOOP1,MOV SBUF,#0E1H ；发联络信号
JNB TI,$ ；等待一帧发送完毕
CLR TI ；允许再发送
JNB RI,$ ；等待 2号机的应答信号
CLR RI ；允许再接收
MOV A,SBUF ； 2号机应答后，读至 A
XRL A,#0E2H ；判断 2号机是否准备完毕
JNZ ALOOP1 ； 2号机未准备好，继续联络
ALOOP2,MOV R0,#40H ； 2号机准备好，设定数据块地址指针初值
MOV R7,#10H ；设定数据块长度初值
MOV R6,#00H ；清校验和单元
53
ALOOP3,MOV SBUF,@R0 ；发送一个数据字节
MOV A,R6
ADD A,@R0 ；求校验和
MOV R6,A ；保存校验和
INC R0
JNB TI,$
CLR TI
DJNZ R7,ALOOP3 ；整个数据块是否发送完毕
MOV SBUF,R6 ；发送校验和
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待 2号机的应答信号
CLR RI
MOV A,SBUF ； 2号机应答，读至 A
JNZ ALOOP2 ； 2号机应答“错误”，转重新发送
RET ； 2号机应答“正确”，返回
54
接收程序清单如下：
BSTART,CLR EA
MOV TMOD,#20H
MOV TH1,#0F4H
MOV TL1,#0F4H
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#50H ；设定串口方式 1，且准备接收
BLOOP1,JNB RI,$ ；等待 1号机的联络信号
CLR RI
MOV A,SBUF ；收到 1号机信号
XRL A,#0E1H ；判是否为 1号机联络信号
JNZ BLOOP1 ；不是 1号机联络信号，再等待
MOV SBUF,#0E2H ；是 1号机联络信号，发应答信号
JNB TI,$
CLR TI
MOV R0,#40H ；设定数据块地址指针初值
MOV R7,#10H ；设定数据块长度初值
MOV R6,#00H ；清校验和单元
55
BLOOP2,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A ；接收数据转储
INC R0
ADD A,R6 ；求校验和
MOV R6,A
DJNZ R7,BLOOP2 ；判数据块是否接收完毕
JNB RI,$ ；完毕，接收 1号机发来的校验和
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R6 ；比较校验和
JZ END1 ；校验和相等，跳至发正确标志
MOV SBUF,#0FFH ；校验和不相等，发错误标志
JNB TI,$ ；转重新接收
CLR TI
END1,MOV SBUF,#00H
RET
56
二、多机通信
1、硬件连接
单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从
式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机
要服从主机的调度、支配。 80C31单片机的串行口方式 2和方
式 3适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时，
还需进行相应的电平转换，有时还要对信号进行光电隔离。在
实际的多机应用系统中，常采用 RS-485串行标准总线进行数
据传输。
T X D
R X D
主 机
T X DR X D
1 号 从 机
T X DR X D
2 号 从 机
T X DR X D
N 号 从 机
? ?
57
2、通信协议
?所有从机的 SM2位置 1，处于接收地址帧状态。
?主机发送一地址帧，其中 8位是地址，第 9位为地址 /数据的区
分标志，该位置 1表示该帧为地址帧。
?所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。
对于地址相符的从机，使自己的 SM2位置 0（以接收主机随后
发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址
不符的从机，仍保持 SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予
理睬。
?从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第 9位（ TB8）
为 1，作为从机数据传送结束的标志。
58
?主机接收数据时先判断数据接收标志（ RB8），若 RB8=1，
表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信
号 00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校
验和出错，则发送 0FFH，命令该从机重发数据。若接收帧的
RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。
?主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不
符，发复位信号（数据帧中 TB8=1）；如果地址相符，则清
TB8，开始发送数据。
?从机收到复位命令后回到监听地址状态（ SM2=1）。否则开
始接收数据和命令。
59
3、应用程序
?主机发送的地址联络信号为,00H,01H,02H, … … （即从机设备地
址），地址 FFH为命令各从机复位，即恢复 SM2=1。
?主机命令编码为,01H，主机命令从机接收数据； 02H，主机命令从机发
送数据。其它都按 02H对待。
RRDY=1：表示从机准备好接收。
TRDY=1：表示从机准备好发送。
ERR=1,表示从机接收的命令是非法的。
程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据
为 16个字节，以 01H地址的从机为例 。
60
主机程序清单：
设从机地址号存于 40H单元，命令存于 41H单元。
MAIN,MOV TMOD,#20H ； T1方式 2
MOV TH1,#0FDH ；初始化波特率 9600
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0F0H ；串口方式 3，多机，准备接收应答
LOOP1,SETB TB8
MOV SBUF,40H ；发送预通信从机地址
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待从机对联络应答
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收应答，读至 A
XRL A,40H ；判应答的地址是否正确
JZ AD_OK
61
AD_ERR,MOV SBUF,#0FFH ；应答错误，发命令 FFH
JNB TI,$
CLR TI
SJMP LOOP1 ；返回重新发送联络信号
AD_OK,CLR TB8 ；应答正确
MOV SBUF,41H ；发送命令字
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待从机对命令应答
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收应答，读至 A
XRL A,#80H ；判断应答是否正确
JNZ CO_OK
SETB TB8
SJMP AD_ERR ；错误处理
62
CO_OK,MOV A,SBUF ；应答正确，判是发送还是接收命令
XRL A,#01H
JZ SE_DATA ；从机准备好接收，可以发送
MOV A,SBUF
XRL A,#02H
JZ RE_DATA ；从机准备好发送，可以接收
LJMP SE_DATA
RE_DATA,MOV R6,#00H ；清校验和接收 16个字节数据
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
63
LOOP2,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP2
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收校验和并判断
XRL A,R6
JZ XYOK ；校验正确
MOV SBUF,#0FFH ；校验错误
JNB TI,$
CLR TI
LJMP RE_DATA
64
XYOK, MOV SBUF,#00H ；校验和正确，发 00H
JNB TI,$
CLR TI
SETB TB8 ；置地址标志
LJMP RETEND
SE_DATA,MOV R6,#00H ；发送 16个字节数据
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
LOOP3, MOV A,@R0
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP3
65
MOV A,R6
MOV SBUF,A ；发校验和
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,#00H
JZ RET_END ；从机接收正确
SJMP SE_DATA ；从机接收不正确，重新发送
RET_END,RET
66
从机程序清单：
设本机号存于 40H单元,41H单元存放“发送”命令,42H单元存放
“接收”命令。
MAIN,MOV TMOD,#20H ；初始化串行口
MOV TH1,#0FDH
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0F0H
LOOP1,SETB EA ；开中断
SETB ES
SETB RRDY ；发送与接收准备就绪
SETB TRDY
SJMP LOOP1
67
SERVE,PUSH PSW ；中断服务程序
PUSH ACC
CLR ES
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,40H ；判断是否本机地址
JZ SER_OK
LJMP ENDI ；非本机地址，继续监听
SER_OK,CLR SM2 ；是本机地址，取消监听状态
MOV SBUF,40H ；本机地址发回
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8,ENDII ；是复位命令，恢复监听
MOV A,SBUF ；不是复位命令，判是“发送”还是“接收”
XRL A,41H
JZ SERISE ；收到“发送”命令，发送处理
MOV A,SBUF
XRL A,42H
JZ SERIRE ；收到“接收”命令，接收处理
SJMP FFML ；非法命令，转非法处理
68
SERISE,JB TRDY,SEND ；从机发送是否准备好
MOV SBUF,#00H
SJMP WAIT01
SEND,MOV SBUF,#02H ；返回“发送准备好”
WAIT01,JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8, ENDII ；主机接收是否准备就绪
LCALL SE_DATA ；发送数据
LJMP END
FFML,MOV SBUF,#80H ；发非法命令，恢复监听
JNB TI,$
CLR TI
LJMP ENDII
SERIRE,JB RRDY, RECE ；从机接收是否准备好
MOV SBUF,#00H
SJMP WAIT02
69
RECE,MOV SBUF,#01H ；返回“接收准备好”
WEIT02,JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8,ENDII ；主机发送是否就绪
LCALL RE_DATA ；接收数据
LJMP END
ENDII,SETB SM2
ENDI,SETB ES
END,POP ACC
POP PSW
RETI
70
SE_DATA,CLR TRDY ；发送数据块子程序
MOV R6,#00H
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
LOOP2,MOV A,@R0
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP2 ；数据块发送完毕？
MOV A,R6
MOV SBUF,A
JNB TI,$ ；发送校验和
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,#00H ；判发送是否正确
JZ SEND_OK
SJMP SE_DATA ；发送错误，重发
71
SEND_OK,SETB SM2 ；发送正确，继续监听
SETB ES
RET
RE_DATA,CLR RRDY ；接收数据块子程序
MOV R6,#00H
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
72
LOOP3,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP3 ；接收数据块完毕？
JNB RI,$ ；接收校验和
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R6 ；判断校验和是否正确
JZ RECE_OK
MOV SBUF,#0FFH ；校验和错误，发 FFH
JNB TI,$
CLR TI
LJMP RE_DATA ；重新接收
73
RECE_OK,MOV A,#00H ；校验和正确，发 00H
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
SETB SM2 ；继续监听
SETB ES
RET
74
6.3.2 单片机与 PC机的通信
在工控系统（尤其是多点现场工控系统）设计实践中，单片
机与 PC机组合构成分布式控制系统是一个重要的发展方向。
分布式系统主从管理，层层控制。主控计算机监督管理各子
系统分机的运行状况。子系统与子系统可以平等信息交换，
也可以有主从关系。分布式系统最明显的特点是可靠性高，
某个子系统的故障不会影响其它子系统的正常工作。
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
R S 2 3 2 / R S 4 8 5
0 #
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
1 #
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
N #
? ?
75
1台 PC机即可以与 1个 80C31单片机应用系统通信，也可以
与多个 80C31单片机应用系统通信；可以近距离也可以远距
离。单片机与 PC机通信时，其硬件接口技术主要是电平转
换、控制接口设计和远近通信接口的不同处理技术。
在 DOS操作环境下，要实现单片机与微机的通信，只要
直接对微机接口的通信芯片 8250进行口地址操作即可。在
WINDOWS的环境下，由于系统硬件的无关性，不再允许用
户直接操作串口地址。如果用户要进行串行通信，可以调用
WINDOWS的 API应用程序接口函数，但其使用较为复杂，
而使用 VB通信控件（ Mscomm）却可以很容易的解决这一
问题。
VB是 WINDOWS图形工作环境与 Basic语言编程简便性
的完美结合。它简明易用，实用性强。 VB提供一个名为
MSCOMM32.OCX的通信控件，它具备基本的串行通信能力：
即通过串行口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功
能。
76
MSComm控件有许多属性，主要的几个如下：
CommPort：设置并返回通信端口号；
Settings,以字符串的方式设置并返回波特率、
奇偶校验、数据位、停止位；
PortOpen：设置并返回端口的状态，也可以打开
和关闭端口；
Input,从接收缓冲区返回字符和删除字符；
Output,向传输缓冲区写一个字符。
77
单片机程序清单如下：
ORG 3000H
MAIN,MOV TMOD,#20H ；在 11.0592MHz下，串行口波特率
MOV TH1,#0FDH ； 9600bps，方式 3
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0D8H
LOOP,JBC RI,RECEIVE ；接收到数据后立即发出去
SJMP LOOP
RECEIVE,MOV A,SBUF
MOV SBUF,A
SEND,JBC TI,SENDEND
SJMP SEND
SENDEND,SJMP LOOP
78
PC机程序清单：（ VB语言）
Sub Form_Load（）
MSComm1.CommPort=2
MSComm1.PortOpen=TURE
MSComm1.Settings=“9600,N,8,1”
End Sub
Sub command1_Click（）
Instring as string
MSComm1.InBufferCount=0
MSComm1.Output="A"
Do
Dummy=DoEvents（）
Loop Until（ MSComm1.InBufferCount>2）
Instring=MSComm1.Input
End Sub
Sub command2_Click（）
MSComm1.PortOpen=FALSE
UnLoad Me
End Sub
79
思考题及习题
1,80C51单片机串行口有几种工作方式？如何选择？简述其特
点？
2、串行通信的接口标准由那几种？
3、在串行通信中通信速率与传输距离之间的关系如何？
4、在利用 RS-422/RS-485通信的过程如果通信距离（波特率固
定）过长，应如何处理？
5、利用单片机串行口扩展 24个发光二极管和 8个按键，要求画
出电路图并编写程序使 24个发光二极管按照不同的顺序发光
（发光的时间间隔为 1S）。
6、编制图 6-30的中断方式的数据接收程序。
7、简述 80C51单片机多机通信的特点。
8、在微机与单片机构成的测控网络中，要提高通信的可靠性要
注意哪些问题？
第 6章 80C51的串行口
6.1 计算机串行通信基础
6.2 80C51的串行口
6.3 单片机串行口应用举例
2
6.1 计算机串行通信基础
?随着多微机系统的广泛应用和计算机网络
技术的普及，计算机的通信功能愈来愈显得
重要。 计算机通信是指计算机与外部设备或
计算机与计算机之间的信息交换 。
?通信有 并行通信 和 串行通信 两种方式。在
多微机系统以及现代测控系统中信息的交换
多采用串行通信方式。
?计算机通信 是将计算机技术和通信技术的相结合，
完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信
息交换 。可以 分为两大类：并行通信与串行通信。
?并行通信 通常是将数据字节的各位用多条数据线同
时进行传送 。
接
收
设
备
发
送
设
备
询 问
应 答
1
0
1
0
1
1
0
0
8 位 同 时 传 送
并行通信 控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离
传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。
4
串行通信 是将数据字节分成一位一位的形
式在一条传输线上逐个地传送。
串行通信的特点,传输线少，长距离传送时
成本低，且可以利用电话网等现成的设备，
但数据的传送控制比并行通信复杂。
接
收
设
备
发
送
设
备
8 位 顺 次 传 送
D 0
D 7
5
6.1.1 串行通信的基本概念
一、异步通信与同步通信
1、异步通信
异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制
数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送
和接收设备的时钟尽可能一致。
1 1 1 0 0 1 1 0
0
1 0 1 0 0 1 0 0
1
发
送
设
备
接
收
设
备
1 0 1 0 0 1 0 0
0 1
1 1 1 0 0 1 1 0
0 1
间 隙 任 意
6
异步通信是以字符（构成的帧）为
单位进行传输,字符与字符之间的间
隙（时间间隔）是任意的，但每个字
符中的各位是以固定的时间传送的，
即 字符之间是异步的 （字符之间不一
定有“位间隔”的整数倍的关系），
但 同一字符内的各位是同步的 （各位
之间的距离均为“位间隔”的整数
倍）。
7
异步通信的数据格式,
一帧包含内容：
起始位（ 1位，低电平）；数据位（ 5～ 8位）；
奇偶校验位（ 1位）；停止位（ 1～ 2位，高电平）
从起始位到停止位结束的时间周期称为 1帧。
例如：用 ASCII码编码传送，数据位为 7位，加一个奇
偶校验位、一个起始位及一个停止位，每帧共 10位。
停
止
位
数 据 位
校
验
位
起
始
位
L S B M S B
空
闲
下 一 字 符
起 始 位
空
闲
一 个 字 符 帧
低位 高位
8
相邻两个字符之间的间隔可以是任意长度的，两个相邻字
符之间根据需要插入任意个高电平的空闲位。
例如, 字符 A（ ASCII码）异步通信的帧格式，设采用偶校
验,1位停止位。
异步通信的特点,不要求收发双方时钟的严格一致，实现
容易，设备开销较小，但每个字符要附加 2～ 3位用于起止
位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。
0 1 0 0 0 0 0 1 0 1
数据位起始位 偶校验位
停止位
9
2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，
使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均
为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即
保持位同步 关系,也保持字符同步 关系。发送方对接收方
的同步可以通过两种方法实现。
计
算
机
乙
计
算
机
甲
0 1 1 0 1
数 据
时 钟
计
算
机
乙
计
算
机
甲
0 1 1 0 1
数 据
时 钟
数 据 + 时 钟
外同步 自同步
10
面向字符的同步格式,
此时，传送的数据和控制信息都必须由规定的字符集
（如 ASCII码）中的字符所组成。图中帧头为 1个或 2个同
步字符 SYN（ ASCII码为 16H）。 SOH为序始字符
（ ASCII码为 01H），表示标题的开始，标题中包含源地
址、目标地址和路由指示等信息。 STX为文始字符
（ ASCII码为 02H），表示传送的数据块开始。数据块是
传送的正文内容，由多个字符组成。数据块后面是组终
字符 ETB（ ASCII码为 17H）或文终字符 ETX（ ASCII码
为 03H）。然后是校验码。典型的面向字符的同步规程
如 IBM的二进制同步规程 BSC。
S Y N S Y N S O H S T X E T B / E T X
块 校 验
标 题 数 据 块
11
面向位的同步格式,
此时，将数据块看作数据流，并用序列 01111110作为开始和
结束标志。为了避免在数据流中出现序列 01111110时引起的
混乱，发送方总是在其发送的数据流中每出现 5个连续的 1就
插入一个附加的 0；接收方则每检测到 5个连续的 1并且其后有
一个 0时，就删除该 0。
典型的面向位的同步协议如国际标准化组织 ISO的高级数据
链路控制规程 HDLC和 IBM的同步数据链路控制规程 SDLC。
同步通信的特点 是以特定的位组合,01111110”作为帧的开始
和结束标志，所传输的一帧数据可以是任意位。所以传输的
效率较高，但实现的硬件设备比异步通信复杂。
8 位 8 位 8 位 8 位1 6 位≥ 0 位
0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0校 验 场信 息 场
控 制 场地 址 场
12
二、串行通信的传输方向
1、单工
单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。
2、半双工
半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。
3、全双工
全双工是指数据可以同时进行双向传输。
接 收发 送
时 间 1
时 间 2
发 送
接 收 发 送
接 收
发 送
接 收 发 送
接 收
单工 半双工 全双工
13
三、信号的调制与解调
利用调制器（ Modulator）把数字信号转换成模
拟信号，然后送到通信线路上去，再由解调器
（ Demodulator）把从通信线路上收到的模拟信
号转换成数字信号。由于通信是双向的，调制器
和解调器合并在一个装置中，这就是调制解调器
MODEM。
D C E
D T E
电 话 网
D C E
D T E
R S - 2 3 2 C R S - 2 3 2 C
14
四、串行通信的错误校验
1、奇偶校验
在发送数据时，数据位尾随的 1位为奇偶校验位（ 1或 0）。
奇校验时，数据中,1”的个数与校验位,1”的个数之和应为
奇数；偶校验时，数据中,1”的个数与校验位,1”的个数之
和应为偶数。接收字符时，对,1”的个数进行校验，若发现
不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
2、代码和校验
代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），
产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接
收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字
节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，
相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。
3、循环冗余校验
这种校验是通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的
循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验
等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。
15
五、传输速率与传输距离
1、传输速率
比特率 是 每秒钟传输二进制代码的位数,单位是：
位／秒（ bps）。如每秒钟传送 240个字符，而每
个字符格式包含 10位 (1个起始位,1个停止位,8
个数据位 )，这时的比特率为：
10位 × 240个 /秒 = 2400 bps
波特率 表示 每秒钟调制信号变化的次数,单位是：
波特（ Baud）。波特率和比特率不总是相同的，
对于将数字信号 1或 0直接用两种不同电压表示的
所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。 所以，
我们也经常用波特率表示数据的传输速率。
16
2、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
最大距离与传输速率及传输线的电气特性
有关。当传输线使用每 0.3m（约 1英尺）有
50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距
离随传输速率的增加而减小。当比特率超
过 1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，
如 9600 bps 时最大距离下降到只有 76m
（约 250英尺）。
17
6.1.2 串行通信接口标准
一,RS-232C接口
RS-232C是 EIA（美国电子工业协会） 1969年修订 RS-232C
标准。 RS-232C定义了数据终端设备（ DTE）与数据通信设
备（ DCE）之间的物理接口标准。
1、机械特性
RS-232C接口规定使用 25针连接器，连接器的尺寸及每个
插针的排列位置都有明确的定义。（阳头）
96
51
2 5
1 4
1 31
18
2、功能特性
19
4、过程特性
过程特性规定了信号之间的时序关系，以便正确地
接收和发送数据 。
远程通信连接
计
算
机
计
算
机
M
O
D
E
M
M
O
D
E
M
T X D
R X D
R T S
T X D
R X D
R T S
D S R
电 话 线
D S R
20
近程通信连接
计
算
机
乙
计
算
机
甲
TXD TXD
RXD
RXD
计
算
机
乙
计
算
机
甲
TXD TXD
RXD
RXD
4
5
6
20
4
5
6
20
21
5,RS-232C电平与 TTL电平转换驱动电路
1
2
3
4
5
6
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 1 2 V
－ 1 2 V
R S 2 3 2
电 平
T T L
电 平
1
2
4
5
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 5 V
T T L
电 平
R S 2 3 2
电 平
1 4
6
3
M C 1 4 8 8
M C 1 4 8 9
1
2
3
4
5
6
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 1 2 V
－ 1 2 V
T T L
电 平
1
2
4
5
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
7
＋ 5 V
1 4
6
3
T T L
电 平
R S 2 3 2
电 平
地
M C 1 4 8 8
M C 1 4 8 9
22
6、采用 RS-232C接口存在的问题
1、传输距离短，传输速率低
RS-232C总线标准受电容允许值的约束，使用时传输距离
一般不要超过 15米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传
送速率为 20Kbps。
2、有电平偏移
RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，
收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流
并产生压降。
3、抗干扰能力差
RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中
当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比,RS-232C
总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。
23
二, RS-422A接口
RS-422A是 平衡型电压数字接口电路 的电气标准,输出驱动器为双端平
衡驱动器。如果其中一条线为逻辑,1”状态，另一条线就为逻辑,0”，
比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。
差分电路 能从地线干扰中拾取有效信号，差分接收器可以分辨 200mV以
上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声，由于差分放大器的作用，
可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。
RS-422A传输速率（ 90Kbps）时，传输距离可达 1200米 。
S N 7 5 1 7 4
S N 7 5 1 7 5
S N 7 5 1 7 4S N 7 5 1 7 5
电 平
T T L
电 平
T T L
双 向 需 4 条 线
+ 5 V
+ 5 V
24
三, RS-485接口
RS-485是 RS-422A的变型,RS-422A用于全双工，而 RS-
485则用于半双工。 RS-485是一种多发送器标准，在通信线
路上最多可以使用 32 对差分驱动器 /接收器。如果在一个网络
中连接的设备超过 32个，还可以使用中继器。
RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑 1和逻辑 0。
由于发送方需要 两根传输线,接收方也需要两根传输线。传
输线采用差动信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的
阻抗低，无接地问题，所以 传输距离可达 1200米,传输速率
可达 1Mbps。
电 平
T T L
电 平
T T L
双 向 仅 需 2 条 线
25
RS-485是一点对多点的通信接口，一
般采用双绞线的结构。普通的 PC机一般不
带 RS485接口，因此要使用 RS-232C/RS-
485转换器。对于单片机可以通过芯片
MAX485来完成 TTL/RS-485的电平转换。
在计算机和单片机组成的 RS-485通信系统
中，下位机由单片机系统组成，主要完成工
业现场信号的采集和控制，上位机为普通的
PC机，负责监视下位机的运行状态，并对
其状态信息进行集中处理，以图文方式显示
下位机的工作状态以及工业现场被控设备的
工作状况。系统中各节点（包括上位机）的
识别是通过设置不同的站地址来实现的。
26
6.2 80C51的串行口
6.2.1 80C51串行口的结构
≥ 1
S B U F
发 送 控 制 器
接 收 控 制 器
移 位 寄 存 器
控 制 门
T I
R I
A
T X D
R X D
去 串 口 中 断
S M O D
0
1
T H 1 T L 1
÷ 2
÷ 1 6
S B U F
T 1 溢 出 率
(P3.1)
(P3.0)
27
有两个物理上独立的接收、发送缓冲器 SBUF，它们占用同
一地址 99H ；一个用来发送，一个用来接收。发送缓冲器只
能写不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入。
在进行异步通信时，数据的发送和接收分别在各自的时钟
（ TCLK和 RCLK）控制下进行，但必须与字符位数的波特率保
持一致。
MCS-51串行口的发送和接收时钟可由两种方式产生：
一种：由主机频率 fOSC经分频后产生。
一种：是由内部定时器 T1或 T2的溢出率经 16分频后提供。
28
串行口的发送过程由指令 MOV SBUF,A启动，即 CPU由一
条写发送缓冲器的指令把数据（字符）写入串行口的
发送缓冲器 SBUF中；再由硬件电路自动在字符的始、
末加上起始位（低电平）、停止位（高电平）及其它
控制位（奇偶位）；然后在移位脉冲的控制下，低位
在前，高位在后，从 TXD端（方式 0除外）一位位地向
外发送。
串行口的接收与否受制于允许接收位 REN的状态，当
REN被软件臵, 1”后，允许接收器接收。接收端 RXD一
位位接收数据，直到收到一个完整的字符数据后，控
制电路进行最后一次移位，自动去掉起始位，使接收
中断标志位 RI臵, 1”,并向 CPU申请中断。 CPU响应中断，
用一条指令 MOV A,SBUF把接收缓冲器 SBUF的内容读入
累加器 A。
29
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口
的工作方式、接收 /发送控制以及设置状态标志：
6.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SM0和 SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
30
● SM2，多机通信控制位,主要用于方式 2和方式 3。
当 接收机的 SM2=1时可以利用收到的 RB8来控制是否
激活 RI（ RB8＝ 0时不激活 RI，收到的信息丢弃；
RB8＝ 1时收到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在
中断服务中将数据从 SBUF读走）。 当 SM2=0时，不
论收到的 RB8为 0和 1，均可以使收到的数据进入
SBUF，并激活 RI（即此时 RB8不具有控制 RI激活的
功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。
在方式 0时,SM2必须是 0。在方式 1时，若 SM2=1，
则只有接收到有效停止位时,RI才置 1。
● REN，允许串行接收位 。由软件置 REN=1，则启动
串行口接收数据；若软件置 REN=0，则禁止接收。
31
● TB8，在方式 2或方式 3中，是发送数据的第九位,可以
用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多
机通信中，作为地址帧 /数据帧的标志位。
在方式 0和方式 1中，该位未用。
● RB8，在方式 2或方式 3中，是接收到数据的第九位,作
为奇偶校验位或地址帧 /数据帧的标志位。在方式 1时，若
SM2=0，则 RB8是接收到的停止位。
● TI，发送中断标志位 。在方式 0时，当串行发送第 8位数
据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由
内部硬件使 TI置 1，向 CPU发中断申请。在中断服务程序中，
必须用软件将其清 0，取消此中断申请。
● RI，接收中断标志位 。在方式 0时，当串行接收第 8位数
据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由
内部硬件使 RI置 1，向 CPU发中断申请。也必须在中断服务
程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。
32
特殊功能寄存器 PCON中只有一位 SMOD与串行口工
作有关,无位寻址功能：
SMOD（ PCON.7） 波特率倍增位。在串行口方式 1、方
式 2、方式 3时，波特率与 SMOD有关，当 SMOD=1时，波
特率提高一倍。复位时,SMOD=0。
33
6.2.3 80C51串行口的工作方式
一、方式 0
方式 0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用
于扩展并行输入或输出口。数据由 RXD（ P3.0）引脚输入或
输出，同步移位脉冲由 TXD（ P3.1）引脚输出。发送和接收
均为 8位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为 fosc/12。
1、方式 0输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
R X D （ 数 据 ）
T X D （ 移 位 脉 冲 ）
T I （ 中 断 标 志 ）
发送操作在 TI＝ 0的情况下开始，由指令 MOV SBUF,A启动，
8位数据发送完后，由硬件自动臵 TI=1,并向 CPU发出中断请求。
34
2、方式 0输入
R E N = 1
R X D （ 数 据 输 入 ）
T X D （ 移 位 脉 冲 ）
R I = 0
D 0 D 1 D 2 D 3
D 4
D 5 D 6 D 7
满足 REN=1和 RI=0的条件下，串行口处于方式 0输入。
当接收完 8位数据后，通过指令 MOV A,SBUF将接收的数据
传送给累加器 A。在再次接收之前，必须用软件将 RI清 0。
35
8031的串行口外接串行输入并行输出移位寄存器 74LS164，
并行输入串行输出移位寄存器 74LS165。
工作于方式 0的接收和发送电路
7 4 L S 1 6 4
R X D
T X D
P 1, 0
8 0 C 5 1
C L RC L K
A
B
G N D
7 4 L S 1 6 5
R X D
T X D
P 1, 0
8 0 C 5 1
S / LC L K
Q
G N D
36
二、方式 1
方式 1是 10位数据的异步通信口。 TXD为数据发送引脚，
RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中 1
位起始位,8位数据位,1位停止位。
停
止
位
数 据 位 8 位
起
始
位
L S B M S B
空
闲
空
闲
D 0
D 7
1 帧 共 1 0 位
1、方式 1输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
停 止 位
T X D
T I （ 中 断 标 志 ）
起 始
在 TI＝ 0的条件下，由指令 MOV SBUF,A启动，发送电路自动
在 8位数据前后加一位起始、停止位，发送完成后臵 TI=1。
37
2、方式 1输入
用软件置 REN为 1时，接收器以所选择波特率的 16倍速率
采样 RXD引脚电平，检测到 RXD引脚输入电平发生负跳变时，
则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收
这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器
右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路
进行最后一次移位。当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位
为 1）时，将接收到的 9位数据的前 8位数据装入接收 SBUF，
第 9位（停止位）进入 RB8，并置 RI=1，向 CPU请求中断。
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
停 止 位
R X D
R I （ 中 断 标 志 ）
起 始
位 采 样 脉 冲
38
三、方式 2和方式 3
方式 2或方式 3时为 11位数据的异步通信口。 TXD为数据发送
引脚,RXD为数据接收引脚 。
方式 2和方式 3时起始位 1位，数据 9位（含 1位附加的第 9位，
发送时为 SCON中的 TB8，接收时为 RB8），停止位 1位，一
帧数据为 11位。方式 2的波特率固定为晶振频率的 1/64或 1/32，
方式 3的波特率由定时器 T1的溢出率决定。
停
止
位
数 据 位 9位
起
始
位
LSB MSB
空
闲
空
闲
D0
D7
1帧 共 11位
RB8/TB8
39
1、方式 2和方式 3输出
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
写 入 S B U F
停 止 位
T X D
T I （ 中 断 标 志 ）
起 始
T B 8
发送开始时，先把起始位 0输出到 TXD引脚，然后发送移
位寄存器的输出位（ D0）到 TXD引脚。每一个移位脉冲
都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由 TXD引脚输出。
第一次移位时，停止位,1”移入输出移位寄存器的第 9位
上,以后每次移位，左边都移入 0。当停止位移至输出位
时，左边其余位全为 0，检测电路检测到这一条件时，使
控制电路进行最后一次移位，并置 TI=1，向 CPU请求中
断。
40
2、方式 2和方式 3输入
接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起
始位 0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。
当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的第 9位数据为 1）时，
接收到的数据装入接收缓冲器 SBUF和 RB8（接收数
据的第 9位），置 RI=1，向 CPU请求中断。如果条件
不满足，则数据丢失，且不置位 RI，继续搜索 RXD
引脚的负跳变。
R I （ 中 断 标 志 ）
位 采 样 脉 冲
D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7
停 止 位
R X D
起 始
R B 8
41
四、波特率的计算
在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率
要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种
工作方式，其中方式 0和方式 2的波特率是固定的，
而方式 1和方式 3的波特率是可变的，由定时器 T1
的溢出率来决定。
串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入
的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率
计算公式也不相同。
方式 0的波特率 = fosc/12
方式 2的波特率 =（ 2SMOD/64） · fosc
方式 1的波特率 =（ 2SMOD/32） ·（ T1溢出率）
方式 3的波特率 =（ 2SMOD/32） ·（ T1溢出率）
42
定时器 T1溢出率的计算公式：
T1溢出率＝
式中,K为定时器 T1的位数，它和定时器 T1的设定方式有
关：
T1为方式 0,K=13
T1为方式 1,K=16
T1为方式 2或 3,K=8
)2 1(12f kos c 初值??
43
当 T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使 T1工作在自动再装入的 8
位定时器方式（即方式 2，且 TCON的 TR1=1，以启动定时器）。这时溢
出率取决于 TH1中的计数值。
T1 溢出率 = fosc /{12× [256 －（ TH1） ]}
在单片机的应用中，常用的晶振频率为,12MHz和 11.0592MHz。所以，
选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系如表
所示。
44
串行口之前，应对其进行初始化，主要是设
置产生波特率的定时器 1、串行口控制和中
断控制。具体步骤如下：
?确定 T1的工作方式（编程 TMOD寄存器）；
?计算 T1的初值，装载 TH1,TL1；
?启动 T1（编程 TCON中的 TR1位）；
?确定串行口控制（编程 SCON寄存器）；
串行口在中断方式工作时，要进行中断设置
（编程 IE,IP寄存器）。
45
串行口发送程序
将片内 RAM40H－ 4FH中的数据串行发送，串行口设定为工作方式 2，
TB8作奇偶校验位。在写入发送 SBUF之前，先将数据的奇偶位 P写入
TB8，第 9位数据作奇偶校验位用。
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN,MOV SCON,#80H ;方式设定
MOV PCON,#80H ；取波特率为 fosc/32
MOV R0,#40H ；首地址 40H送 R0
MOV R7,#10H ；数据长度送 R7
LOOP:MOV A,@R0 ；取数据送 A
MOV C,PSW.0 ； P写入 TB8
MOV TB8,C
MOV SBUF,A ；启动发送
WAIT,JBC TI,NEXT ；判断发送中断标志 TI
SJMP WAIT
NEXT,INC R0
DJNZ R7,LOOP
RET
46
串行口接收程序
将接收的 16个字节数据送片内 RAM40H－ 4FH单元中。设串行
口以方式 3状态工作，波特率为 2400。 T1用作波特率发生器，
工作于方式 2,SMOD=0,计数常数为 F4H，见表 2
REV,MOV TMOD,#20H； T1方式 2，定时模式
MOV TH1,#F4H ；装入初值
MOV TL1,#F4H
SETB TR1 ；启动 T1
MOV R0,#40H ； R0臵地址初值
MOV R7,#10H ；数据长度至 R7
MOV PCON,#00H ；臵 SMOD＝ 0
MOV SCON,#BOH ；串行口编程方式 3接收
47
WAIT:JBC RI,PR ；等待接收到数据
SJMP WAIT
PR,MOV A,SBUF ；奇偶校验位判别,RB8=1?
JNB PSW.0,PNP
JNB RB8,ERR
SJMP RIGHT
PNP:JB RB8,PER
RIGHT,MOV @R0,A ;数据至缓冲器
INC R0
DJNZ R7,WAIT ；判断数据块接收完否？
CLR PSW.5 ；正确接收 16个字节臵标志位 F0=0
RET
ERR:SETB PSW.5 ;臵奇校验出错标志 F0=1
RET
48
6.3 单片机串行口应用举例
在计算机分布式测控系统中，经常要利用
串行通信方式进行数据传输。 80C51单片机的
串行口为计算机间的通信提供了极为便利的条
件。利用单片机的串行口还可以方便地扩展键
盘和显示器，对于简单的应用非常便利。这里
仅介绍单片机串行口在通信方面的应用，关于
键盘和显示器的扩展将在下一章介绍。
49
6.3.1 单片机与单片机的通信
一、点对点的通信
1、硬件连接
R 2 I N
T 2 O U T
T X D
R X D
M A X 2 3 2 A
T 1 I N
G N D
R 2 O U T
T 1 O U T
8 0 C 5 1
T X D
R X D
8 0 C 5 1
G N D
R 1 I N
T 2 O U T
M A X 2 3 2 A
G N D
R 2 I N
R 1 O U T
系 统 1 系 统 2
T 2 I N
50
二、应用程序
设 置 波 特 率
启 动 定 时 器 T1
开 始
设 置 串 口 工 作 方 式
2号 机 允 许 发 送？
N
发 送, E1” 联 络 信 号
指 针 初 始 化
校 验 和 清 0
发 送 1个 数 据 字 节
求 校 验 和
数 据 块 发 送 完 毕？
N
Y
Y
发 送 校 验 和
2号 机 接 收 正 确？
N
Y
返 回
设 置 波 特 率
启 动 定 时 器 T1
开 始
设 置 串 口 工 作 方 式
1号 机 请 求 发 送？
N
等 待 1号 机 联 络
指 针 初 始 化
校 验 和 清 0
接 收 1个 数 据 字 节
求 校 验 和
数 据 块 接 收 完 毕？
N
Y
Y
比 较 校 验 和
2号 机 接 收 正 确？
N
Y
返 回
发 送 应 答 信 号
发 送 出 错 标 志
51
设 1号机是发送方,2号机是接收方。当 1号机发送时，先发送
一个,E1”联络信号,2号机收到后回答一个,E2”应答信号，
表示同意接收。当 1号机收到应答信号,E2”后，开始发送数
据，每发送一个数据字节都要计算“校验和”，假定数据块长
度为 16个字节，起始地址为 40H，一个数据块发送完毕后立即
发送“校验和”。 2号机接收数据并转存到数据缓冲区，起始
地址也为 40H，每接收到一个数据字节便计算一次“校验和”，
当收到一个数据块后，再接收 1号机发来的“校验和”，并将
它与 2号机求出的校验和进行比较。若两者相等，说明接收正
确,2号机回答 00H；若两者不相等，说明接收不正确,2号机
回答 0FFH，请求重发。 1号机接到 00H后结束发送。若收到的
答复非零，则重新发送数据一次。双方约定采用串行口方式 1
进行通信，一帧信息为 10位，其中有 1个起始位,8个数据位
和一个停止位；波特率为 2400波特,T1工作在定时器方式 2，
振荡频率选用 11.0592MHZ，查表可得 TH1=TL1=0F4H，
PCON寄存器的 SMOD位为 0。
52
发送程序清单如下：
ASTART,CLR EA
MOV TMOD,#20H ；定时器 1置为方式 2
MOV TH1,#0F4H ；装载定时器初值，波特率 2400
MOV TL1,#0F4H
MOV PCON,#00H
SETB TR1 ；启动定时器
MOV SCON,#50H ；设定串口方式 1，且准备接收应答信号
ALOOP1,MOV SBUF,#0E1H ；发联络信号
JNB TI,$ ；等待一帧发送完毕
CLR TI ；允许再发送
JNB RI,$ ；等待 2号机的应答信号
CLR RI ；允许再接收
MOV A,SBUF ； 2号机应答后，读至 A
XRL A,#0E2H ；判断 2号机是否准备完毕
JNZ ALOOP1 ； 2号机未准备好，继续联络
ALOOP2,MOV R0,#40H ； 2号机准备好，设定数据块地址指针初值
MOV R7,#10H ；设定数据块长度初值
MOV R6,#00H ；清校验和单元
53
ALOOP3,MOV SBUF,@R0 ；发送一个数据字节
MOV A,R6
ADD A,@R0 ；求校验和
MOV R6,A ；保存校验和
INC R0
JNB TI,$
CLR TI
DJNZ R7,ALOOP3 ；整个数据块是否发送完毕
MOV SBUF,R6 ；发送校验和
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待 2号机的应答信号
CLR RI
MOV A,SBUF ； 2号机应答，读至 A
JNZ ALOOP2 ； 2号机应答“错误”，转重新发送
RET ； 2号机应答“正确”，返回
54
接收程序清单如下：
BSTART,CLR EA
MOV TMOD,#20H
MOV TH1,#0F4H
MOV TL1,#0F4H
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#50H ；设定串口方式 1，且准备接收
BLOOP1,JNB RI,$ ；等待 1号机的联络信号
CLR RI
MOV A,SBUF ；收到 1号机信号
XRL A,#0E1H ；判是否为 1号机联络信号
JNZ BLOOP1 ；不是 1号机联络信号，再等待
MOV SBUF,#0E2H ；是 1号机联络信号，发应答信号
JNB TI,$
CLR TI
MOV R0,#40H ；设定数据块地址指针初值
MOV R7,#10H ；设定数据块长度初值
MOV R6,#00H ；清校验和单元
55
BLOOP2,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A ；接收数据转储
INC R0
ADD A,R6 ；求校验和
MOV R6,A
DJNZ R7,BLOOP2 ；判数据块是否接收完毕
JNB RI,$ ；完毕，接收 1号机发来的校验和
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R6 ；比较校验和
JZ END1 ；校验和相等，跳至发正确标志
MOV SBUF,#0FFH ；校验和不相等，发错误标志
JNB TI,$ ；转重新接收
CLR TI
END1,MOV SBUF,#00H
RET
56
二、多机通信
1、硬件连接
单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。所谓主从
式，即在数个单片机中，有一个是主机，其余的是从机，从机
要服从主机的调度、支配。 80C31单片机的串行口方式 2和方
式 3适于这种主从式的通信结构。当然采用不同的通信标准时，
还需进行相应的电平转换，有时还要对信号进行光电隔离。在
实际的多机应用系统中，常采用 RS-485串行标准总线进行数
据传输。
T X D
R X D
主 机
T X DR X D
1 号 从 机
T X DR X D
2 号 从 机
T X DR X D
N 号 从 机
? ?
57
2、通信协议
?所有从机的 SM2位置 1，处于接收地址帧状态。
?主机发送一地址帧，其中 8位是地址，第 9位为地址 /数据的区
分标志，该位置 1表示该帧为地址帧。
?所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。
对于地址相符的从机，使自己的 SM2位置 0（以接收主机随后
发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址
不符的从机，仍保持 SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予
理睬。
?从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第 9位（ TB8）
为 1，作为从机数据传送结束的标志。
58
?主机接收数据时先判断数据接收标志（ RB8），若 RB8=1，
表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信
号 00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校
验和出错，则发送 0FFH，命令该从机重发数据。若接收帧的
RB8=0，则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。
?主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不
符，发复位信号（数据帧中 TB8=1）；如果地址相符，则清
TB8，开始发送数据。
?从机收到复位命令后回到监听地址状态（ SM2=1）。否则开
始接收数据和命令。
59
3、应用程序
?主机发送的地址联络信号为,00H,01H,02H, … … （即从机设备地
址），地址 FFH为命令各从机复位，即恢复 SM2=1。
?主机命令编码为,01H，主机命令从机接收数据； 02H，主机命令从机发
送数据。其它都按 02H对待。
RRDY=1：表示从机准备好接收。
TRDY=1：表示从机准备好发送。
ERR=1,表示从机接收的命令是非法的。
程序分为主机程序和从机程序。约定一次传递数据
为 16个字节，以 01H地址的从机为例 。
60
主机程序清单：
设从机地址号存于 40H单元，命令存于 41H单元。
MAIN,MOV TMOD,#20H ； T1方式 2
MOV TH1,#0FDH ；初始化波特率 9600
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0F0H ；串口方式 3，多机，准备接收应答
LOOP1,SETB TB8
MOV SBUF,40H ；发送预通信从机地址
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待从机对联络应答
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收应答，读至 A
XRL A,40H ；判应答的地址是否正确
JZ AD_OK
61
AD_ERR,MOV SBUF,#0FFH ；应答错误，发命令 FFH
JNB TI,$
CLR TI
SJMP LOOP1 ；返回重新发送联络信号
AD_OK,CLR TB8 ；应答正确
MOV SBUF,41H ；发送命令字
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$ ；等待从机对命令应答
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收应答，读至 A
XRL A,#80H ；判断应答是否正确
JNZ CO_OK
SETB TB8
SJMP AD_ERR ；错误处理
62
CO_OK,MOV A,SBUF ；应答正确，判是发送还是接收命令
XRL A,#01H
JZ SE_DATA ；从机准备好接收，可以发送
MOV A,SBUF
XRL A,#02H
JZ RE_DATA ；从机准备好发送，可以接收
LJMP SE_DATA
RE_DATA,MOV R6,#00H ；清校验和接收 16个字节数据
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
63
LOOP2,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP2
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF ；接收校验和并判断
XRL A,R6
JZ XYOK ；校验正确
MOV SBUF,#0FFH ；校验错误
JNB TI,$
CLR TI
LJMP RE_DATA
64
XYOK, MOV SBUF,#00H ；校验和正确，发 00H
JNB TI,$
CLR TI
SETB TB8 ；置地址标志
LJMP RETEND
SE_DATA,MOV R6,#00H ；发送 16个字节数据
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
LOOP3, MOV A,@R0
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP3
65
MOV A,R6
MOV SBUF,A ；发校验和
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,#00H
JZ RET_END ；从机接收正确
SJMP SE_DATA ；从机接收不正确，重新发送
RET_END,RET
66
从机程序清单：
设本机号存于 40H单元,41H单元存放“发送”命令,42H单元存放
“接收”命令。
MAIN,MOV TMOD,#20H ；初始化串行口
MOV TH1,#0FDH
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0F0H
LOOP1,SETB EA ；开中断
SETB ES
SETB RRDY ；发送与接收准备就绪
SETB TRDY
SJMP LOOP1
67
SERVE,PUSH PSW ；中断服务程序
PUSH ACC
CLR ES
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,40H ；判断是否本机地址
JZ SER_OK
LJMP ENDI ；非本机地址，继续监听
SER_OK,CLR SM2 ；是本机地址，取消监听状态
MOV SBUF,40H ；本机地址发回
JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8,ENDII ；是复位命令，恢复监听
MOV A,SBUF ；不是复位命令，判是“发送”还是“接收”
XRL A,41H
JZ SERISE ；收到“发送”命令，发送处理
MOV A,SBUF
XRL A,42H
JZ SERIRE ；收到“接收”命令，接收处理
SJMP FFML ；非法命令，转非法处理
68
SERISE,JB TRDY,SEND ；从机发送是否准备好
MOV SBUF,#00H
SJMP WAIT01
SEND,MOV SBUF,#02H ；返回“发送准备好”
WAIT01,JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8, ENDII ；主机接收是否准备就绪
LCALL SE_DATA ；发送数据
LJMP END
FFML,MOV SBUF,#80H ；发非法命令，恢复监听
JNB TI,$
CLR TI
LJMP ENDII
SERIRE,JB RRDY, RECE ；从机接收是否准备好
MOV SBUF,#00H
SJMP WAIT02
69
RECE,MOV SBUF,#01H ；返回“接收准备好”
WEIT02,JNB TI,$
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
JB RB8,ENDII ；主机发送是否就绪
LCALL RE_DATA ；接收数据
LJMP END
ENDII,SETB SM2
ENDI,SETB ES
END,POP ACC
POP PSW
RETI
70
SE_DATA,CLR TRDY ；发送数据块子程序
MOV R6,#00H
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
LOOP2,MOV A,@R0
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP2 ；数据块发送完毕？
MOV A,R6
MOV SBUF,A
JNB TI,$ ；发送校验和
CLR TI
JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,#00H ；判发送是否正确
JZ SEND_OK
SJMP SE_DATA ；发送错误，重发
71
SEND_OK,SETB SM2 ；发送正确，继续监听
SETB ES
RET
RE_DATA,CLR RRDY ；接收数据块子程序
MOV R6,#00H
MOV R0,#30H
MOV R7,#10H
72
LOOP3,JNB RI,$
CLR RI
MOV A,SBUF
MOV @R0,A
INC R0
ADD A,R6
MOV R6,A
DJNZ R7,LOOP3 ；接收数据块完毕？
JNB RI,$ ；接收校验和
CLR RI
MOV A,SBUF
XRL A,R6 ；判断校验和是否正确
JZ RECE_OK
MOV SBUF,#0FFH ；校验和错误，发 FFH
JNB TI,$
CLR TI
LJMP RE_DATA ；重新接收
73
RECE_OK,MOV A,#00H ；校验和正确，发 00H
MOV SBUF,A
JNB TI,$
CLR TI
SETB SM2 ；继续监听
SETB ES
RET
74
6.3.2 单片机与 PC机的通信
在工控系统（尤其是多点现场工控系统）设计实践中，单片
机与 PC机组合构成分布式控制系统是一个重要的发展方向。
分布式系统主从管理，层层控制。主控计算机监督管理各子
系统分机的运行状况。子系统与子系统可以平等信息交换，
也可以有主从关系。分布式系统最明显的特点是可靠性高，
某个子系统的故障不会影响其它子系统的正常工作。
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
R S 2 3 2 / R S 4 8 5
0 #
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
1 #
R S C S T R R D T D C DT A L K / D A T AT A L K
N #
? ?
75
1台 PC机即可以与 1个 80C31单片机应用系统通信，也可以
与多个 80C31单片机应用系统通信；可以近距离也可以远距
离。单片机与 PC机通信时，其硬件接口技术主要是电平转
换、控制接口设计和远近通信接口的不同处理技术。
在 DOS操作环境下，要实现单片机与微机的通信，只要
直接对微机接口的通信芯片 8250进行口地址操作即可。在
WINDOWS的环境下，由于系统硬件的无关性，不再允许用
户直接操作串口地址。如果用户要进行串行通信，可以调用
WINDOWS的 API应用程序接口函数，但其使用较为复杂，
而使用 VB通信控件（ Mscomm）却可以很容易的解决这一
问题。
VB是 WINDOWS图形工作环境与 Basic语言编程简便性
的完美结合。它简明易用，实用性强。 VB提供一个名为
MSCOMM32.OCX的通信控件，它具备基本的串行通信能力：
即通过串行口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功
能。
76
MSComm控件有许多属性，主要的几个如下：
CommPort：设置并返回通信端口号；
Settings,以字符串的方式设置并返回波特率、
奇偶校验、数据位、停止位；
PortOpen：设置并返回端口的状态，也可以打开
和关闭端口；
Input,从接收缓冲区返回字符和删除字符；
Output,向传输缓冲区写一个字符。
77
单片机程序清单如下：
ORG 3000H
MAIN,MOV TMOD,#20H ；在 11.0592MHz下，串行口波特率
MOV TH1,#0FDH ； 9600bps，方式 3
MOV TL1,#0FDH
MOV PCON,#00H
SETB TR1
MOV SCON,#0D8H
LOOP,JBC RI,RECEIVE ；接收到数据后立即发出去
SJMP LOOP
RECEIVE,MOV A,SBUF
MOV SBUF,A
SEND,JBC TI,SENDEND
SJMP SEND
SENDEND,SJMP LOOP
78
PC机程序清单：（ VB语言）
Sub Form_Load（）
MSComm1.CommPort=2
MSComm1.PortOpen=TURE
MSComm1.Settings=“9600,N,8,1”
End Sub
Sub command1_Click（）
Instring as string
MSComm1.InBufferCount=0
MSComm1.Output="A"
Do
Dummy=DoEvents（）
Loop Until（ MSComm1.InBufferCount>2）
Instring=MSComm1.Input
End Sub
Sub command2_Click（）
MSComm1.PortOpen=FALSE
UnLoad Me
End Sub
79
思考题及习题
1,80C51单片机串行口有几种工作方式？如何选择？简述其特
点？
2、串行通信的接口标准由那几种？
3、在串行通信中通信速率与传输距离之间的关系如何？
4、在利用 RS-422/RS-485通信的过程如果通信距离（波特率固
定）过长，应如何处理？
5、利用单片机串行口扩展 24个发光二极管和 8个按键，要求画
出电路图并编写程序使 24个发光二极管按照不同的顺序发光
（发光的时间间隔为 1S）。
6、编制图 6-30的中断方式的数据接收程序。
7、简述 80C51单片机多机通信的特点。
8、在微机与单片机构成的测控网络中，要提高通信的可靠性要
注意哪些问题？
