MCS-51单片机的串行口具有两条独立的数据线——发送端TXD和接纳端RXD，它答应数据一起往两个相反的方向传输。一般通讯时发送数据由TXD端输出，接纳数据由RXD端输入。
MCS-51单片机的串行口既能够用于网络通讯，亦可完结串行异步通讯，还能够用作同步移位寄存器。假如在串行口的输入输出引脚上加上电平转化器，就可便利地构成规范的RS-232接口。
MCS-51单片机的串行接口是一个全双工通讯接口，它有两个物理上独立的接纳、发送缓冲器SBUF，能够一起发送和接纳数据。可是发送缓冲器只能写入，不能读出；接纳缓冲器只能读出，不能写入。两个缓冲器共用一个地址（99H）。
1 数据通讯的基本概念
常用于数据通讯的传输办法有单工、半双工、全双工和多工办法。
Ø 单工办法：数据仅按一个固定方向传送。因此这种传输办法的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简略体系间的数据收集。
Ø 半双工办法：数据可完结双向传送，但不能一起进行，实践的运用选用某种协议完结收/发开关转化。
Ø 全双工办法：答应两边一起进行数据双向传送,但一般全双工传输办法的线路和设备较杂乱。
Ø 多工办法：以上三种传输办法都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分地运用线路资源，可经过运用多路复用器或多路集线器，选用频分、时分或码分复用技能，即可完结在同一线路上资源共享功用。
依据同步办法，串行数据通讯有两种办法，如图5-5所示。
Ø异步通讯。在这种通讯办法中，接纳器和发送器有各自的时钟，它们的作业对错同步的。异步通讯用一帧来表明一个字符，其内容是一个开端位，紧接着是若干个数据位。
Ø同步通讯。同步通讯格局中，发送器和接纳器由同一个时钟源操控，在异步通讯中，每传输一帧字符都有必要加上开端位和中止位，占用了传输时刻，若要求传送数据量较大，速度就会慢得多。同步传输办法去掉了这些开端位和中止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。
同步传输办法比异步传输办法速度快，这是它的优势。但同步传输办法也有其缺陷，即它有必要要用一个时钟来和谐收发器的作业，所以它的设备也较杂乱。
2 MCS-51的串行口操控寄存器
在完结串行口初始化后，发送数据时，选用MOV SBUF,A指令，即将发送的数据写入SBUF，则CPU主动发动和完结串行数据的输出；接纳数据时，选用MOV A,SBUF指令，CPU就主动将接纳到的数据从SBUF中读出。
操控MCS-51单片机串行接口的操控寄存器有两个——特别功用寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的作业办法、接纳/发送的运转状况、接纳/发送数据的特征、数据传输率的巨细，以及作为运转的中止标志等，其格局如下：
① 串行口操控寄存器SCON。SCON的字节地址是98H，位地址（由低位到高位）分别是98H一9FH。SCON的格局如下：
Ø SM0、SMl：串行口作业办法操控位。
n 00——办法0；01——办法1；
n 10——办法2；11——办法3。
Ø SM2：仅用于办法2和办法3的多机通讯操控位。
发送机SM2＝1（要求程控设置）。在办法1或0种，应该将SM2写入0，表明不参加多及通讯。
当为办法2或办法3时：
接纳机 SM2＝1时，若RB8＝1，可引起串行接纳中止；若RB8＝0，不引起串行接纳中止。SM2＝0时，若RB8＝1，可引起串行接纳中止；若RB8＝0，亦可引起串行接纳中止。
ØREN串行接纳答应位：0——制止接纳；1——答应接纳。
Ø TB8：在办法2、3中，TB8是发送机要发送的第9位数据。
Ø RB8：在办法2、3中，RB8是接纳机接纳到的第9位数据，该数据正好来自发送机的TB8。
Ø TI：发送中止标志位。发送前有必要用软件清零，发送进程中TI坚持零电平，发送完一帧数据后，由硬件主动置1。如要再发送，有必要用软件再清零。
Ø RI：接纳中止标志位。接纳前，有必要用软件清零，接纳进程中RI坚持零电平，接纳完一帧数据后，由片内硬件主动置1。如要再接纳，有必要用软件再清零。
② 电源操控寄存器PCON。PCON的字节地址为87H，无位地址，其格局如下：
PCON是为在CMOS结构的MCS-51单片机上完结电源操控而附加的，关于HMOS结构的MCS-51系列单片机，除了第7位外，其他都是虚设的。与串行通讯有关的也便是第7位，称作SMOD，它的用途是使数据传输率加倍。
SMOD：数据传输率加倍位。在核算串行办法1，2，3的数据传输率时；0表明不加倍；1表明加倍。
其他有用位阐明如下。
GF1、GF2：通用标志位。
PD：掉电操控位，0表明正常办法，1表明掉电办法。
IDL：闲暇操控位，0表明正常办法，1表明闲暇办法。
除了以上两个操控寄存器外，中止答应寄存器IE中的ES位也用来作为串行I/O中止答应位。当ES＝1，答应串行I/O中止；当ES＝0，制止串行I/O中止。中止优先级寄存器IP的PS位则用作串行I/O中止优先级操控位。当PS=1，设定为高优先级；当PS=0，设定为低优先级。
3 作业办法
MCS-51 单片机能够经过软件设置串行口操控寄存器SCON中SM0（SCON.7）和SMl（SCON.6）来指定串行口的4种作业办法。串行口操作形式挑选如表5-2所示。
表5-2 串行口操作形式挑选表
|
SM0 SM1 |
模 式 |
功 能 |
波 特 率 |
|
0 0 |
0 |
同步移位寄存器 |
fOSC/12 |
|
0 1 |
1 |
8位UART |
可变（T1溢出率） |
|
1 0 |
0 |
9位UART |
fOSC/64或fOSC/32 |
|
1 1 |
1 |
9位UART |
可变（T1溢出率） |
其间，fOSC是振动器的频率，UART为通用异步接纳和发送器的英文缩写。下面临这4种作业形式作进一步介绍。
1．办法0
当设定SM1、SM0为00时，串行口作业于办法0，它又名同步移位寄存器输出办法。在办法0下，数据从RXD（P3.0）端串行输出或输入，同步信号从TXD（P3.1）端输出，发送或接纳的数据为8位，低位在前，高位在后，没有开端位和中止位。数据传输率固定为振动器的频率1/12，也便是每一机器周期传送一位数据。办法0能够外接移位寄存器，将串行口扩展为并行口，也能够外接同步输入/输出设备。
履行任何一条以SBUF为意图的寄存器指令，就开端发送。
2．办法1
当设定SM1、SM0为01时，串行口作业于办法1。办法1为数据传输率可变的8位异步通讯办法，由TXD发送，RXD接纳，一帧数据为10位，1位开端位（低电平），8位数据位（低位在前）和1位中止位（高电平）。数据传输率取决于定时器1或2的溢出速率（1/溢出周期）和数据传输率是否加倍的挑选位SMOD。
关于有定时器/计数器2的单片机，当T2CON寄存器中RCLK和TCLK置位时，用定时器2作为接纳和发送的数据传输率发生器，而RCLK=TCLK=0时，用定时器1作为接纳和发送的数据传输率发生器。两者还能够穿插运用，即发送和接纳选用不同的数据传输率。
相似于形式0，发送进程是由履行任何一条以SBUF为意图的寄存器指令引起的。
3．办法2
当设定SM0、SM1二位为10时，串行口作业于办法2，此刻串行口被界说为9位异步通讯接口。选用这种办法可接纳或发送 11 位数据，以 11 位为一帧，比办法 1 增加了一个数据位，其他相同。第 9 个数据即 D8 位用作奇偶校验或地址/数据挑选，能够经过软件来操控它，再加特别功用寄存器 SCON 中的 SM2 位的合作，可使 MCS-51 单片机串行口适用于多机通讯。发送时，第9位数据为TB8，接纳时，第9位数据送入RB8。办法 2 的数据传输率固定，只要两种挑选，为振动率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位挑选。
4．办法3
当设定SM0、SM1二位为11时，串行口作业于办法3。办法3与办法2相似，仅有的区别是办法3的数据传输率是可变的。而帧格局与办法2相同为11位一帧。所以办法3也适合于多机通讯。
4 数据传输率的确认
串行口每秒钟发送（或接纳）的位数便是数据传输率。
对办法0来说，数据传输率已固定成fosc/12，跟着外部晶振的频率不同，数据传输率亦不相同。常用的fosc有12MHz和6MHz，所以数据传输率相应为1000×103和500×103bit/s。在此办法下，数据将主动地按固定的数据传输率发送/接纳，彻底不用设置。
对办法2而言，数据传输率的核算式为2SMOD·fosc/64。当SMOD＝0时，数据传输率为fm/64；当SMOD＝1时，数据传输率为fosc/32。在此办法下，程控设置SMOD位的状况后，数据传输率就确认了，不需要再作其他设置。
对办法1和办法3来说，数据传输率和定时器1的溢出率有关，定时器1的溢出率为：
定时器1的溢出率=定时器1的溢出次数/秒
办法1和办法3的数据传输率核算式为：
2SMOD/32×T1溢出率
依据SMOD状况位的不同，数据传输率有Tl/32溢出率和T1/16溢出率两种。因为T1溢出率的设置是便利的，因此数据传输率的挑选将非常灵敏。
前已叙及，定时器Tl有4种作业办法，为了得到其溢出率，而又不用进入中止服务程序，往往使T1设置在作业办法2的运转状况，也便是8位主动参加时刻常数的办法。
表5-3所示常用数据传输率的设置办法。
表5-3 常用数据传输率设置办法
|
数据传输率/Hz |
fOSC/MHz |
SMOD |
定时器1 |
||
|
C/ |
方 式 |
从头装入值 |
|||
|
办法0最大：1M 办法2最大：375k 办法1、3：62.5k 19.2k 9.6k 4.8k 2.4k 1.2k 110 |
12 12 12 11.0592 11.0592 11.0592 11.0592 11.0592 12 |
X 1 1 1 0 0 0 0 0 |
X X 0 0 0 0 0 0 0 |
X X 2 2 2 2 2 2 1 |
X X FFH FDH FDH FAH F4H E8H 0FEEH |
5 串行通讯实例
这是一个单片机C51串口接纳（中止）和发送例程，能够用来测验51单片机的中止接纳和查询发送。
#include
#include
#define length 4 //数据长度
unsigned char inbuf[length];
unsigned char checksum,counter;
bit flag = 0; //取数符号
main()
{
init_serial(); //串行口初始化
while (1)
{
if (flag!=0) //假如取数标志已置位，就将读到的数从串口宣布
{
flag= 0; //取数标志清0
send_string(inbuf,length); //向串口发送字符串
}
}
}
/* 串行口初始化 */
void init_serial( void )
{
SCON = 0x50; //串行作业办法1, 8位异步通讯办法
TMOD |= 0x20; //定时器1, 办法 2, 8位主动重装
PCON |= 0x80; //SMOD=1，表明数据传输率加倍
TH1 = 0xF4; //数据传输率:4800 fosc=11.0592MHz
IE |= 0x90; //答应串行中止
TR1 = 1; //发动定时器1
}
/* 向串口发送一个字符 */
void send_char( unsigned char x)
{
SBUF=x;
while (TI== 0 );
TI= 0;
}
/* 向串口发送一个字符串，string_length为该字符串长度 */
void send_string( unsigned char *s, unsigned int string_length)
{
unsigned int i= 0;
do
{
send_char(*(s + i)); //向串口发送一个字符
i++;
}
while ( i } /* 串口接纳中止函数 */ void serial () interrupt 4 using 3 { if (RI) { unsigned char x; RI = 0; x=SBUF; //接纳字符 if ( x> 127 ) { counter= 0; inbuf[counter]=x; checksum= x- 128; } else { counter++; inbuf[counter]=x; checksum ^= x; if ((counter==(length- 1)) && (!checksum)) { flag= 1; //假如串口接纳的数据到达length个，且校验没错， //就置位取数标志 } } } }
