89C51 單片機 I/O 口模擬串行通信的實現方法
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。本文介紹一種用單片機普通 I/O 口實現串行通信的方法，可
在單片機的最小應用系統中實現與兩個以上串行接口設備的多機通信。
1．串行接口的基本通信方式 ．串行接口的基本通信方式 ．串行接口的基本通信方式 ．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
①
電平），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。
根據數據傳送的波特率即字節中每一位的傳送時間，我們便可用普通 I/O 口
來模擬實現串行通信的時序。
2．硬件電路 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～
2
15V）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。
②
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，如有
則按低位在先的順序接收 8 位數，最后判斷 P1.1 口是否有停止高電平出現，
如有則完成一個數據接收，否則繼續等待。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
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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，實踐證明能可靠地傳送和接收數據。
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