5.3.1 硬件电路与工作原理
1. 硬件电路
图 5.12
2. 工作原理
单片机扫描到S1(P3.2)键合上后，即启动串行发送，将01H这个数发送给对方单片机，对方单片机收到数据后，再从P1口送出来显示。
5.3.2 控制程序
1. 程序流程图
图 5.13 串行发送程序流程 图 5.14 串行接收程序流程
2. 控制程序
;发送程序段
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN: MOV SCON,#40H ;串口初始化，设置工作方式1
MOV PCON,#80H ;波特率加倍
MOV TMOD,#20H ;定时器1工作在方式2
MOV TH1,#0FDH ;设置波特率为9600
SETB TR1
LOOP: JB P3.2,$ ;判键是否合上?
LCALL DELAY ;延时10MS去抖
JB P3.2,LOOP
MOV SBUF,#01H ;启动串行发送
JNB TI,$ ;判断是否发送完毕?
CLR TI
SJMP $
DELAY: MOV R3,#100
DEL: MOV R4,#50
DJNZ R4,$
DJNZ R3,DEL
RET
END
;接收程序段
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN: MOV SCON,#40H ;串口初始化，设置工作方式1
MOV PCON,#80H ;波特率加倍
MOV TMOD,#20H ;定时器1工作在方式2
MOV TH1,#0FDH ;设置波特率为9600
SETB TR1
SETB REN ;允许接收
LOOP: JB RI,$ ;判键是否合上?
CLR RI ;延时10MS去抖
MOV P1,SBUF
SJMP $
END
5.3.3 源程序的编辑、编译、下载
5.3.4 相关知识
1. 单片机如何能收、发数据?
MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器(SBUF)，这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。
(1) 基本概念
1) 数据通信的传输方式
常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。
【单工方式】 ： 数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。
【半双工方式】：数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。
【全双工方式】：允许双方同时进行数据双向传送,但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。
【多工方式】： 以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分地利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们盛之为多工传输方式。
2) 串行数据通信两种形式
【异步通信】
在这种通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，仅接着是若干个数据位，见图5.15。
【同步通信】
同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步通信中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送数据量较大的场合，速度就慢得多。同步传输方式去掉了这些起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头(字符)标志即可。
同步传输方式比异步传输方式速度快，这是它的优势。但同步传输方式也有其缺点，即它必须要用一个时钟来协调收发器的工作，所以它的设备也较复杂。
图5.15
3) 串行数据通信的传输速率
串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps(Bit per second)和每秒符号数—波特率(Band rate)，在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。
(2) MCS-51的串行口和控制寄存器
1) 串行口控制寄存器
MCS-51单片机串行口寄存器结构如图5.16所示。SBUF为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发送器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址(99H)。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向发送缓冲器写入数据即可发送数据。而从接收缓冲器读出数据即可接收数据。
此外，从图中可看出，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构目的在于接收数据时避免发生数据帧重叠现象，以免出错，部分文献称这种结构为双缓冲器结构。而发送数据时就不需要这样设置，因为发送时，CPU是主动的，不可能出现这种现象。
图5.16串行口寄存器结构
2) 串行通信控制寄存器
在上一节我们已经分析了SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据的通信控制，单元地址是98H，其结构格式如下：
表5.6 SCON寄存器结构
下面我们对各控制位功能介绍如下：
① SM0、SM1：串行口工作方式控制位。
SM0，SM1 工作方式
00 方式0
01 方式1
10 方式2
11 方式3
② SM2：多机通信控制位。
多机通信是工作于方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。接收状态，当串行口工作于方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据(RB8)为1时，才把接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0时，就不管第位数据是0还是1，都难得数据送入SBUF，并发出中断申请。
工作于方式0时，SM2必须为0。
③ REN：允许接收位。
REN用于控制数据接收的允许和禁止，REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。
④ TB8：发送接收数据位8。
在方式2和方式3中，TB8是要发送的——即第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位，并且它代表传输的地址还是数据，TB8=0为数据，TB8=1时为地址。
⑤ RB8：接收数据位8。
在方式2和方式3中，RB8存放接收到的第9位数据，用以识别接收到的数据特征。
⑥ TI：发送中断标志位。
可寻址标志位。方式0时，发送完第8位数据后，由硬件置位，其它方式下，在发送或停止位之前由硬件置位，因此，TI=1表示帧发送结束，TI可由软件清“0”。
⑦ RI：接收中断标志位。
可寻址标志位。接收完第8位数据后，该位由硬件置位，在其他工作方式下，该位由硬件置位，RI=1表示帧接收完成。
3) 电源管理寄存器PCON
PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址是87H，其结构格式如下：
表5.7 PCON电源管理寄存器结构
在CHMOS型单片机中，除SMOD位外，其他位均为虚设的，SMOD是串行口波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复位默认为SMOD=0。
4) 中断允许寄存器IE
中断允许寄存器在前一节中已阐述，这里重述一下对串行口有影响的位ES。ES为串行中断允许控制位，ES=1允许串行中断，ES=0，禁止串行中断。
表5.8 IE中断允许控制寄存器结构
2. 单片机怎样通过程序控制收发数据?
串口程序的编制和定时、计数器以及中断程序编制一样，首先也应该初始化，
(1) 先设定SCON，设定好串口工作方式
如：任务程序中的 MOV SCON,#40H 设定串口工作方式一。
(2) 如果用到中断的，还必须设定IE或IP。
如：任务中的接收程序可以改成：
……
ORG 0023H
LJMP P_JS
ORG 0030H
……
SETB EA
SETB ES
P_JS: CLR RI
……
RETI
(3) 然后设定波特率，即根据工作方式设置定时计数器T1、以及PCON寄存器。
如任务中的 MOV PCON,#80H ;波特率加倍
MOV TMOD,#20H ;定时器1工作在方式2
MOV TH1,#0FDH ;设置波特率为9600
值得注意的是，由于串行发送、接收标志不能硬件自动清除，所以，不管是中断方式还是查询方式编程时都必须用软件方式清除TI、RI。