使用微控制器普通IO口模擬串列埠的三種方法
隨著微控制器的使用日益頻繁，用其作前置機進行採集和通訊也常見於各種應用，一般是利用前置
機採集各種終端資料後進行處理、儲存，再主動或被動上報給管理站。這種情況下下，採集會需
要一個串列埠，上報又需要另一個串列埠，這就要求微控制器具有雙串列埠的功能，但我們知道一般的51
系列只提供一個串列埠，那麼另一個串列埠只能靠程式模擬。
本文所說的模擬串列埠， 就是利用51的兩個輸入輸出引腳如P1.0和P1.1，置1或0分別代表高低電
平，也就是串列埠通訊中所說的位，如起始位用低電平，則將其置0，停止位為高電平，則將其置
1，各種資料位和校驗位則根據情況置1或置0。至於串列埠通訊的波特率，說到底只是每位電平持續
的時間，波特率越高，持續的時間越短。如波特率為9600BPS，即每一位傳送時間為
1000ms/9600=0.104ms，即位與位之間的延時為為0.104毫秒。微控制器的延時是通過執行若干條
指令來達到目的的，因為每條指令為1-3個指令週期，可即是通過若干個指令週期來進行延時的，
微控制器常用11.0592M的的晶振，現在我要告訴你這個奇怪數字的來歷。用此頻率則每個指令週期
的時間為(12/11.0592)us，那麼波特率為9600BPS每位要間融多少個指令週期呢？
指令週期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，剛好為一整數，如果為4800BPS則為
96x2=192，如為19200BPS則為48，別的波特率就不算了，都剛好為整數個指令週期，妙吧。至於
別的晶振頻率大家自已去算吧。
現在就以11.0592M的晶振為例，談談三種模擬串列埠的方法。
方法一：延時法
通過上述計算大家知道，串列埠的每位需延時0.104秒，中間可執行96個指令週期。
#define uchar unsigned char
sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //寫延時
#define RDDYN 43 //讀延時
//往串列埠寫一個位元組
void WByte(uchar input)
{
uchar i=8;
TXD=(bit)0; //傳送啟始
位
Delay2cp(39);
//傳送8位資料位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位
Delay2cp(36);
input=input>>1;
}
//傳送校驗位(無)
TXD=(bit)1; //傳送結束
位
Delay2cp(46);
}
//從串列埠讀一個位元組
uchar RByte(void)
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
uchar temp=RDDYN;
//傳送8位資料位
Delay2cp(RDDYN*1.5); //此處注意，等過起始位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
Delay2cp(35); //(96-26)/2，迴圈共
佔用26個指令週期
}
while(--temp) //在指定的
時間內搜尋結束位。
{
Delay2cp(1);
if(RXD)break; //收到結束位便退出
}
return Output;
}
//延時程式*
void Delay2cp(unsigned char i)
{
while(--i); //剛好兩個
指令週期。
}
此種方法在接收上存在一定的難度，主要是取樣定位存在需較準確，另外還必須知道
每條語句的指令週期數。此法可能模擬若干個串列埠，實際中採用它的人也很多，但如果你用Keil
C，本人不建議使用此種方法，上述程式在P89C52、AT89C52、W78E52三種微控制器上實驗通過。
方法二：計數法
51的計數器在每指令週期加1，直到溢位，同時硬體置溢位標誌位。這樣我們就可以
通過預置初值的方法讓機器每96個指令週期產生一次溢位，程式不斷的查詢溢位標誌來決定是否
傳送或接收下一位。
//計數器初始化
void S2INI(void)
{
TMOD |=0x02; //計數器0，方式2
TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進位制A0
TL0=TH0;
TR0=1; //開始計數
TF0=0;
}
void WByte(uchar input)
{
//傳送啟始位
uchar i=8;
TR0=1;
TXD=(bit)0;
WaitTF0();
//傳送8位資料位
while(i--)
{
TXD=(bit)(input&0x01); //先傳低位
WaitTF0();
input=input>>1;
}
//傳送校驗位(無)
//傳送結束位
TXD=(bit)1;
WaitTF0();
TR0=0;
}
//查詢計數器溢位標誌位
void WaitTF0( void )
{
while(!TF0);
TF0=0;
}
接收的程式，可以參考下一種方法，不再寫出。這種辦法個人感覺不錯，接收和傳送
都很準確，另外不需要計算每條語句的指令週期數。
方法三：中斷法
中斷的方法和計數器的方法差不多，只是當計算器溢位時便產生一次中斷，使用者可以
在中斷程式中置標誌，程式不斷的查詢該標誌來決定是否傳送或接收下一位，當然程式中需對中
斷進行初始化，同時編寫中斷程式。本程式使用Timer0中斷。
#define TM0_FLAG P1_2 //設傳輸標誌位
//計數器及中斷初始化
void S2INI(void)
{
TMOD |=0x02; //計數器0，方式2
TH0=0xA0; //預值為256-96=140，十六進位制A0
TL0=TH0;
TR0=0; //在傳送或
接收才開始使用
TF0=0;
ET0=1; //允許定時
器0中斷
EA=1; //中斷允許
總開關
}
//接收一個字元
uchar RByte()
{
uchar Output=0;
uchar i=8;
TR0=1; //啟動Timer0
TL0=TH0;
WaitTF0(); //等過起始
位
//傳送8位資料位
while(i--)
{
Output >>=1;
if(RXD) Output |=0x80; //先收低位
WaitTF0(); //位間延時
}
while(!TM0_FLAG) if(RXD) break;
TR0=0; //停止
Timer0
return Output;
}
//中斷1處理程式
void IntTimer0() interrupt 1
{
TM0_FLAG=1; //設定標誌位。
}
//查詢傳輸標誌位
void WaitTF0( void )
{
while(!TM0_FLAG);
TM0_FLAG=0; //清標誌位
}
中斷法也是我推薦的方法，和計數法大同小異。傳送程式參考計數法，相信是件很容
易的事。
另外還需註明的是本文所說的串列埠就是通常的三線制非同步通訊串列埠（UART），只用RXD、TXD、
GND。
附：51 IO口模擬串列埠通訊C源程式（定時器計數法）
#include
sbit BT_SND =P1^0;
sbit BT_REC =P1^1;
/**********************************************
IO 口模擬232通訊程式
使用兩種方式的C程式 佔用定時器0
**********************************************/
#define MODE_QUICK
#define F_TM F0
#define TIMER0_ENABLE TL0=TH0; TR0=1;
#define TIMER0_DISABLE TR0=0;
sbit ACC0= ACC^0;
sbit ACC1= ACC^1;
sbit ACC2= ACC^2;
sbit ACC3= ACC^3;
sbit ACC4= ACC^4;
sbit ACC5= ACC^5;
sbit ACC6= ACC^6;
sbit ACC7= ACC^7;
void IntTimer0() interrupt 1
{
F_TM=1;
}
//傳送一個字元
void PSendChar(unsigned char inch)
{
#ifdef MODE_QUICK
ACC=inch;
F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //啟動
while(!F_TM);
BT_SND=ACC0; //先送出低位
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC2;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC3;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC4;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC5;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC6;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=ACC7;
F_TM=0;
while(!F_TM);
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
TIMER0_DISABLE; //停止timer
#else
unsigned char ii;
ii=0;
F_TM=0;
BT_SND=0; //start bit
TIMER0_ENABLE; //啟動
while(!F_TM);
while(ii<8)
{
if(inch&1)
{
BT_SND=1;
}
else
{
BT_SND=0;
}
F_TM=0;
while(!F_TM);
ii++;
inch>>=1;
}
BT_SND=1;
F_TM=0;
while(!F_TM);
#endif
TIMER0_DISABLE; //停止timer
}
//接收一個字元
unsigned char PGetChar()
{
#ifdef MODE_QUICK
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
while(!F_TM); //等過起始位
ACC0=BT_REC;
TL0=TH0;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC1=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC2=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC3=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC4=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC5=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC6=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM);
ACC7=BT_REC;
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return ACC;
#else
unsigned char rch,ii;
TIMER0_ENABLE;
F_TM=0;
ii=0;
rch=0;
while(!F_TM); //等過起始位
while(ii<8)
{
rch>>=1;
if(BT_REC)
{
rch|=0x80;
}
ii++;
F_TM=0;
while(!F_TM);
}
F_TM=0;
while(!F_TM)
{
if(BT_REC)
{
break;
}
}
TIMER0_DISABLE; //停止timer
return rch;
#endif
}
//檢查是不是有起始位
bit StartBitOn()
{
return (BT_REC==0);
}
void main()
{
unsigned char gch;
TMOD=0x22; /*定時器1為工作模式2(8位自動重灌)，0為模式2(8位
自動重灌) */
PCON=00;
TR0=0; //在傳送或接收才開始使用
TF0=0;
TH0=(256-96); //9600bps 就是 1000000/9600=104.167微秒 執行的
timer是
//
104.167*11.0592/12= 96
TL0=TH0;
ET0=1;
EA=1;
PSendChar(0x55);
PSendChar(0xaa);
PSendChar(0x00);
PSendChar(0xff);
while(1)
{
if(StartBitOn())
{
gch=PGetChar();
PSendChar(gch);
}
}
}