“串口”你已经不陌生了，在前面的章节中，你经常需要在调试终端上显示数据，这些 数据就是机器人的大脑——单片机AT89S52 通过串口向你的电脑传送的。
串口通讯UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一 种能够把二进制数据按位（bit）传送的通信方式。单片机 AT89S52 拥有 1 个串行通信接口。
该串口可在很宽频率范围内以多种模式工作，其主要功能如下：在输出数据时，把数据进行 并-串转换，即单片机将８位并行数据送到串口输出；在输入数据时，把数据进行串-并转换，
即从串口读入外部串行数据并将其转换为８位并行数据送到单片机。
第2 章的图 2-1 展示了 AT89S52 的各个引脚定义，大部分端口都有第 2 功能，串口就 用到了端口的第2 功能。端口 P3.0（RXD，第 10 号引脚）用来串口接收，端口 P3.1（TXD，
第11 号引脚）用来串口发送。
AT89S52 串口支持双全工模式（同时收发），并具有接收缓冲功能，即在接收第 2 个字 符时，将先前接收到的第1 个字符保存在缓冲区中，只要 CPU 在第 2 个字符接收完成之前 读取了第1 个字符，数据就不会丢失。
AT89S52 提供了两个特殊功能寄存器 SBUF 和 SCON 供软件访问和控制串口。
串口缓冲寄存器SBUF 实际上是 2 个寄存器。写 SBUF 的操作把待发送的数据送入，读 SBUF 的操作把接收到的数据取出。两个操作分别对应于两个不同的寄存器，见图 7-1。
CLK SBUF Q
波特率时钟
（发送）
D
移位寄存器 CLK
SBUF
波特率时钟
（接收）
TXD
（P3.1）
RXD
（P3.0）
AT89S52内部总线 图7-1 AT89S52 串口结构简图
串口控制寄存器 SCON 包含串口的状态位和控制位，可进行位操作。控制位决定串口 的工作模式，状态位代表数据发送和接收结束后的状态。可用软件来查询状态位，也可编程 使其触发中断。
串口的工作频率，即波特率，可以是固定的，也可以是变化的。如果使用可变的波特率，
波特率的时钟信号由定时器1 提供，而且必须对其作相应的编程。
串口控制寄存器SCON
AT89S52 串口的工作模式通过设置串口控制寄存器 SCON 来选择，见表 7-1。
表7-1 SCON 寄存器简表
位 符号 描述
SCON.7 SM0 串口模式位0（见表 7-2）
SCON.6 SM1 串口模式位1（见表 7-2）
SCON.5 SM2 串口模式位2。允许在模式 2 和模式 3 下进行多机通信；如果 接收到的第9 位数据为 0，则 RI（接收中断标志）不会被置 1 SCON.4 REN 接收使能位。必须置REN 为 1 才能接收数据
SCON.3 TB8 发送数据的第9 位。在模式 2 和 3 下，此位存放发送数据的第 9 位，利用软件置位或清除
SCON.2 RB8 接收数据的第9 位
SCON.1 TI 发送中断标志。字符发送结束时被置1，由软件清除 SCON.0 RI 接收中断标志。字符接收结束时被置1，由软件清除
表7-2 串口工作模式选择
SM0 SM1 模式 描述 波特率
0 0 0 移位寄存器 1/12 fosc 0 1 1 8 位 UART 可变（由定时器1 决定）
1 0 2 9 位 UART 1/64（1/32） fosc 1 1 3 9 位 UART 可变（由定时器1 决定）
什么是波特率？
这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的 bit 的个数。例如波特率 9600 表 示每秒钟发送9600 个 bit。
波特率的计算
在模式0 下，波特率是固定的，它的值为单片机的晶振频率（fosc）的 1/12。
在模式2 下，SMOD=0 时，波特率为 1/64 fosc；SMOD=1 时，波特率为 1/32 fosc。其 中，SMOD 是电源控制寄存器 PCON 的第 7 位——波特率倍增位。
在模式1 和模式 3 下，波特率按如下公式计算：
波特率= (2SMOD/32)·（fOSC/12）·[1/(2K-初值)]
在模式1 下，K=8；在模式 3 下，K=9。初值的计算见上章定时/计数器初值计算。
本章使用的是模式1 下的 8 位 UART 串口通信机制。
RS232电平与TTL电平转换
在数字电路中，只存在“1”和“0”两种逻辑状态，也就是“高电平”和“低电平”。
那么，多高的电压为高，多低的电压又是低呢？于是人们分了许多的电平标准，这里向你介 绍的是TTL 和 RS232 这两种标准。
TTL（Tansistor-Transistor Logic），是指三极管－三极管逻辑电路。很多单片机，包括你 所使用的AT89S52 都是用的这种标准。它的逻辑“1”电平是 5V，逻辑“0”电平是 0V。
RS232 标准是 1969 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及 计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的逻辑“1”电平是-5V－-15V，
逻辑“0”电平是+5V－+15V。
RS232的全称是EIA-RS-232C，其中EIA（Electronic Industry Association）代表美国电子 工业协会；RS（Recommend Standard）代表推荐标准；232是标识号；C代表RS232的最新 一次修改（1969），在这之前有RS232B、RS232A。
为了让单片机与PC 机能相互通信，必须让这两种电平相互转换，如图 7-2 所示。
图7-2 PC 机与单片机电平转换示意
图中的转换电路部分可采用机器人教学板所使用的电路，或者用专用转换芯片（如 MAX232）来进行，教材并不讲解该转换电路的具体工作原理。但不论是哪种方式，它们要 完成的工作是一致的：PC 机的 RS232 电平进入单片机之前变成 TTL 电平；单片机的 TTL 电平进入PC 机之前变成 RS232 电平。
串口总共由九个信号口组成，但要完成信号的收发，只需用RXD、TXD 和 GND 即可。
连接时需要注意：PC 机的接收端（RXD）与单片机的发送端（TXD）相连；PC 机的发送 端（TXD）与单片机的接收端（RXD）相连；两者的地端（GND）相连。
任务一 编写串口通信程序
本例程是在模式1 方式下进行通讯，设计成一个 uart.h 的头文件，以便机器人在前面章 节中的程序可以方便地调用。串口通讯程序要和串口调试窗口（如图7-3）配合适用。
注意
串口调试窗口的设置，如“串口选择”、“打开串口”等，是针对PC机串口而言，并不
是对单片机串口的设置。
图7-3 串口调试界面 例程：uart.h
z 确保 RS232 接口连接好 z 输入、保存程序 uart.h #include <AT89X52.h>
#include <stdio.h>
#define XTAL 11059200
#define baudrate 9600
#define OLEN 8 //串行发送缓冲区大小
unsigned char ostart; //发送缓冲区起始索引 unsigned char oend; //发送缓冲区结束索引 char idata outbuf[OLEN]; //发送缓冲区存储数组
#define ILEN 8 //串行接收缓冲区大小
unsigned char istart; //接收缓冲区起始索引 unsigned char iend; //接收缓冲区结束索引 char idata inbuf[ILEN]; //接收缓冲区存储数组
bit bdata sendfull; //发送缓冲区满标志 bit bdata sendactive; //发送有效标志
/*串行中断服务程序*/
static void com_isr(void) interrupt 4 using 1 {
//---接收数据--- char c;
if(RI) //接收中断置位
{ void putbuf(char c)
{
//printf函数使用putchar输出一个字符 char putchar (char c)
{
if (c=='\n') //增加新的行
{ //getchar和gets函数使用_getkey char _getkey(void)
{
void com_initialize(void) {
void uart_Init() {
com_initialize();
EA=1; //开总中断，见表6-2
}
uart.h 是如何工作的？
#define XTAL 11059200
#define baudrate 9600
声明你所使用的晶振频率为11.0592MHz 及串口使用的波特率为 9600。
#define OLEN 8
#define ILEN 8
输出和输入的位数均是8 位。
存储器结构
AT89S52 内部存储器由片上ROM 和片上 RAM 组成。片上 RAM 空间由各种用途的存 储器空间组成，包括通用 RAM、可位寻址 RAM（BDATA 区）、寄存器组以及特殊功能寄 存器（SFR）。
另外，AT89S52 有附加的 128 字节的内部 RAM，称为 IDATA 区，地址与 SFR 是重叠 的。这个空间通常用于存放使用频繁的数据。如：
char idata outbuf[OLEN]; //发送缓冲区存储数组 char idata inbuf[ILEN]; //接收缓冲区存储数组
BDATA 区允许软件以“位”为单位访问存储器，这是一项非常有用的功能，仅以一条 指令就可以实现对位进行置位、清除、与、或等操作，简化了设计。
bit bdata sendfull; //发送缓冲区满标志 bit bdata sendactive; //发送有效标志
函数 void com_initialize(void)对串口进行了初始化并设置了波特率 9600，串口将工作在 模式1 下；函数 void uart_Init( )调用了 com_initialize( )并打开了总中断。
参考前一章可知，TMOD |=0x20;让定时/计数器 1 工作在方式 2 下；SCON=0x50;设置 串口工作在模式1；根据波特率公式反推出初值为：
初值=2K-[(2SMOD/32)·(fOSC/12)/波特率]= 28-[(20/32)·(11.0592*106/12)/9600]=253=0XFD 使用函数 void putbuf(char c)写字符到 SBUF 或发送缓冲区；函数 char _getkey(void)从 AT89S52 的串口中读入一个字符，然后等待字符输入；而 char putchar(char c)则是通过调用 putbuf( )输出字符。注意，putchar( )只能输出一个字符，而你用到的 printf 则是通过调用 putchar( )可输出字符串。
函数 static void com_isr(void) interrupt 4 using 1 你不会陌生，它的样子和我们以前讲过 的定时/计数器 0 中断函数相似，它的作用就是进行串口中断服务，接收和发送数据。“4”
你可以在“C:\Program Files\Keil\C51\LIB”目录下找到这两个函数的定义。其中 getkey( ) 函数前面加了下划线“_”，表示该函数并不是标准的 C 库函数。uart.h 头文件修改了这两个 函数用来满足自己的需求。
例程 HelloRoBot.c——printf(“Hello,this is a message from your Robot\n”);
printf( )函数调用 putchar( )函数将第一个字符（字符‘H’）发送到寄存器 SBUF 中；SBUF 满，TI 置位，进入中断处理函数发送该字符；之后，字符‘H’通过串口线到达 PC 机串口，
串口调试窗口进行接收处理，并将字符‘H’在接收区内显示。
如此往复，直到 printf( )函数发送最后一个字符‘\n’——回车命令，将光标置位在下 一行，发送工作才结束。整个发射流程如示意图7-4。
图7-4 串口发射流程示意
例程 ControlServoWithComputer.c——scanf("%d",&PulseDuration);
当你在串口调试窗口“发送区”内写入整数1700 并点击“发送”按钮时，调试窗口会 将字符‘6’（整数 1700 在十六进制的表示下为 6A4，转换过程由调试窗口程序完成）通过 串口线发送到单片机的串口。
scanf( )函数通过调用 getkey( )函数从单片机串口处接收字符‘6’，接收缓冲寄存器 SBUF 满，RI 置位，进入中断处理函数，取出字符‘6’；如此循环，直到全部数据接收完。
最后，scanf( )函数再将接收到的数据，即 1700 赋给变量 PulseDuration。
串口接收流程如示意图7-5。
图7-5 串口接收流程示意
工程素质和技能归纳
1．51 单片机串口的概念和使用 2．波特率的简介及计算
3．单片机存储器结构 4．串口的工作流程
科学精神的培养
1．查找相关资料，学习串口控制寄存器 SCON 及特殊寄存器 PCON 的功能及用法 2．芯片 MAX232 也具有进行 RS232 与 TTL 电平转换功能，查阅相关资料，掌握它的 用法
3．在头文件 STDIO.H 中包含了我们常用的许多函数，了解这些函数的用法