51单片机串口应用实例
介绍
串口通信是51单片机中非常重要的一种通信方式，它允许单片机与其他设备（如电脑、传感器、显示屏等）进行数据交换。串口通信通过两根线（TX 和 RX）实现数据的发送和接收，具有简单、可靠的特点。本文将逐步讲解51单片机串口通信的基本原理，并通过实际案例展示其应用。
串口通信的基本概念
串口通信是一种异步通信方式，数据以字节为单位进行传输。每个字节由起始位、数据位、校验位和停止位组成。常见的波特率（Baud Rate）有9600、19200、38400等，表示每秒传输的位数。
在51单片机中，串口通信通常通过UART（通用异步收发传输器）模块实现。UART模块负责将并行数据转换为串行数据，并通过TX引脚发送出去；同时，它也能通过RX引脚接收串行数据，并将其转换为并行数据。
51单片机串口通信的实现
1. 配置串口
在使用串口通信之前，需要对51单片机的串口进行配置。主要包括设置波特率、数据位、校验位和停止位。
以下是一个配置串口的代码示例：
#include <reg51.h>
void UART_Init() {
SCON = 0x50; // 8位数据位，1位停止位，无校验位
TMOD |= 0x20; // 定时器1工作在模式2（8位自动重装）
TH1 = 0xFD; // 波特率9600
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1; // 启动定时器1
ES = 1; // 使能串口中断
EA = 1; // 使能总中断
}
2. 发送数据
配置好串口后，可以通过SBUF寄存器发送数据。以下是一个发送数据的代码示例：
void UART_SendByte(unsigned char byte) {
SBUF = byte; // 将数据写入SBUF寄存器
while (!TI); // 等待发送完成
TI = 0; // 清除发送标志位
}
3. 接收数据
接收数据时，可以通过SBUF寄存器读取接收到的数据。以下是一个接收数据的代码示例：
unsigned char UART_ReceiveByte() {
while (!RI); // 等待接收完成
RI = 0; // 清除接收标志位
return SBUF; // 返回接收到的数据
}
4. 串口中断
为了实时处理接收到的数据，可以使用串口中断。以下是一个串口中断处理的代码示例：
void UART_ISR() interrupt 4 {
if (RI) {
RI = 0; // 清除接收标志位
unsigned char receivedData = SBUF; // 读取接收到的数据
// 处理接收到的数据
}
if (TI) {
TI = 0; // 清除发送标志位
}
}
实际应用案例
案例1：单片机与PC通信
假设我们需要通过串口将51单片机采集的温度数据发送到PC，并在PC上显示。以下是实现该功能的代码示例：
#include <reg51.h>
void UART_Init() {
SCON = 0x50; // 8位数据位，1位停止位，无校验位
TMOD |= 0x20; // 定时器1工作在模式2（8位自动重装）
TH1 = 0xFD; // 波特率9600
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1; // 启动定时器1
ES = 1; // 使能串口中断
EA = 1; // 使能总中断
}
void UART_SendByte(unsigned char byte) {
SBUF = byte; // 将数据写入SBUF寄存器
while (!TI); // 等待发送完成
TI = 0; // 清除发送标志位
}
void UART_SendString(char *str) {
while (*str) {
UART_SendByte(*str++);
}
}
void main() {
UART_Init();
while (1) {
unsigned char temperature = 25; // 假设采集到的温度为25度
UART_SendString("Temperature: ");
UART_SendByte(temperature + '0'); // 发送温度数据
UART_SendString(" C\n");
// 延时一段时间
for (int i = 0; i < 10000; i++);
}
}
在PC端，可以使用串口调试工具（如Tera Term、Putty等）接收并显示单片机发送的温度数据。
案例2：单片机与LCD显示屏通信
假设我们需要通过串口将51单片机采集的光强数据发送到LCD显示屏上显示。以下是实现该功能的代码示例：
#include <reg51.h>
void UART_Init() {
SCON = 0x50; // 8位数据位，1位停止位，无校验位
TMOD |= 0x20; // 定时器1工作在模式2（8位自动重装）
TH1 = 0xFD; // 波特率9600
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1; // 启动定时器1
ES = 1; // 使能串口中断
EA = 1; // 使能总中断
}
void UART_SendByte(unsigned char byte) {
SBUF = byte; // 将数据写入SBUF寄存器
while (!TI); // 等待发送完成
TI = 0; // 清除发送标志位
}
void UART_SendString(char *str) {
while (*str) {
UART_SendByte(*str++);
}
}
void main() {
UART_Init();
while (1) {
unsigned char lightIntensity = 80; // 假设采集到的光强为80
UART_SendString("Light Intensity: ");
UART_SendByte(lightIntensity / 10 + '0'); // 发送十位数
UART_SendByte(lightIntensity % 10 + '0'); // 发送个位数
UART_SendString("\n");
// 延时一段时间
for (int i = 0; i < 10000; i++);
}
}
在LCD显示屏上，可以通过串口接收并显示单片机发送的光强数据。
总结
本文详细介绍了51单片机串口通信的基本概念、实现方法以及实际应用案例。通过配置串口、发送和接收数据，以及使用串口中断，我们可以实现单片机与其他设备之间的数据交换。串口通信在嵌入式系统中有着广泛的应用，掌握这一技术对于初学者来说非常重要。
附加资源与练习
- 练习1：修改案例1中的代码，使其能够发送更多的传感器数据（如湿度、气压等）。
- 练习2：尝试使用不同的波特率进行串口通信，并观察通信效果。
- 附加资源：可以参考51单片机的数据手册，了解更多关于UART模块的详细信息。
在实际项目中，串口通信可能会受到电磁干扰的影响，建议在硬件设计时采取适当的抗干扰措施，如使用屏蔽线、增加滤波电容等。