《单片机串口通信及测控应用实战详解》——6.2 单片机端程序设计
2023-09-11 14:17:47 时间
本节书摘来自异步社区《单片机串口通信及测控应用实战详解》一书中的第6章，第6.2节，作者 李江全，聂晶，梁习卉子，刘新英，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
6.2 单片机端程序设计 6.2.1 使用查询方式C51程序设计串口在发送数据和接收数据完成时均会引起串口中断，从而使接收标志位RI和发送标志位TI置1。查询方式和中断方式的区别就在于CPU查看RI和TI方式不同，以及处理数据的效率不同。
查询方式是指通过CPU定时的查询SCON串口控制寄存器中的接收标志位RI和发送标志位TI来接收和发送数据。此种方式下，当串口发送数据或接收数据完成时，仅仅将相应的标志位置1而不会以任何形式通知主程序。主程序只能通过定时查询发现标志位状态的改变，从而进行相应的处理，如标志位的清0。这种方式下数据的发送和接收是半双工的，占用CPU时间长，工作效率低。
中断方式是在接收和发送数据时，CPU不必连续地查询接收标志位RI和发送标志位TI。当串口发送数据或接收数据完成时，CPU自动转入中断服务程序对接收到的数据进行处理，只需要在中断服务程序中通过查看是RI还是TI来判断数据是接收还是发送，从而跳转至相应的处理部分。这种方式下可以实现全双工通信，CPU可以腾出时间处理其他任务，效率高，速度快。
查询方式通信流程：当串口接收到数据时，硬件系统将RI置1。在主程序中当CPU首次查询到RI = 1时，首先判断接收的首字节是否为本机地址，如果不是则将接收缓冲区里的数据清0返回重新查询接收；如果是则驱动继电器动作、通过数码管显示数据和地址，并将数据返回给上位机；然后继续下一次循环。
各个单片机开发板C51程序基本相同，只是地址不同，在常量声明“#define”语句中体现。
#include reg51.h
#include string.h
#define addr 01 //02号单片机板C51程序addr为02；03号单片机板C51程序addr为03
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit jdq1 = P2^0; //继电器1
sbit jdq2 = P2^1; //继电器2
/**********************数码显示 键盘接口定义**********************/
sbit PS0 = P2^4; //数码管个位
sbit PS1 = P2^5; //数码管十位
sbit PS2 = P2^6;//数码管百位
sbit PS3 = P2^7;//数码管千位
sfr P_data = 0x80;//P0口为显示数据输出口
sbit P_K_L = P2^2;//键盘列
//字段转换表
uchar tab[] = {0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,
0xee,0x3e,0x,0x,0x9e,0x8e};
uchar data_buf[2];
void init_serial(void);
bit recv_data(void);
void display(uchar a,uchar c);
void sw_out(unsigned char b);//开关量输出
void delay(unsigned int delay_time);
void main(void)
{ uint a;
init_serial();
EA = 0;
while(1)
if(recv_data() == 0)
{ data_buf[0] = 0;
data_buf[1] = 0;
continue;
sw_out(data_buf[1]);
TI = 0;
SBUF = data_buf[0];
while(!TI);
TI = 0;
TI = 0;
SBUF = data_buf[1];
while(!TI);
TI = 0;
for(a = 0;a a++)//显示,兼有延时的作用
display(data_buf[1],data_buf[0]);
/**************************串口初始化函数**************************/
/*函数原型:void init_serial(void)
/*函数功能:设置串口通信参数及方式
/******************************************************************/
void init_serial(void)
{ TMOD = 0X20;//定时器1方式2
TH1 = 0XFA;
TL1 = 0XFA;
PCON = 0X80;
SCON = 0X50;//串口方式1，允许接收，波特率9600bit/s
TR1 = 1; //开始计时
/**************************数据接收函数**************************/
/*函数原型:void recv_data(uint temp)
/*函数功能:数据发送
/*输入参数:temp
/******************************************************************/
bit recv_data(void)
{ uchar c0 = 0;
uchar tmp,i = 0;
while(c0 2)
{ RI = 0;
while(!RI);
tmp = SBUF;
RI = 0;
data_buf[i] = tmp;
i++;
c0++;
if(data_buf[0]! = addr)
return 0;
return 1;
/**************************数码管显示函数**************************/
/*函数原型:void display(void)
/*函数功能:数码管显示
/*调用模块:delay()
/******************************************************************/
void display(uchar a,uchar c)
bit b = P_K_L;
P_K_L = 1;//防止按键干扰显示
P_data = tab[a 0x0f]; //显示数据一位
PS0 = 0;
PS1 = 1;
PS2 = 1;
PS3 = 1;
delay(200);
P_data = tab[(a 4) 0x0f]; //显示数据十位
PS0 = 1;
PS1 = 0;
delay(200);
P_data = tab[c]; //显示地址一位
PS1 = 1;
PS2 = 0;
delay(200);
P_data = tab[0]; //显示地址十位
PS2 = 1;
PS3 = 0;
delay(200);
PS3 = 1;
P_K_L = b; //恢复按键
P_data = 0xff; //恢复数据口
/**************************数据输出函数**************************/
/*函数原型:void sw_out(uchar a)
/*函数功能:数据采集
/******************************************************************/
void sw_out(unsigned char b)
if(b = = 0x00)
jdq1 = 1; //接收到PC发来的数据00，关闭继电器1和2
jdq2 = 1;
else if(b == 0x01)
jdq1 = 1; //接收到PC发来的数据01，继电器1关闭，继电器2打开
jdq2 = 0;
else if(b == 0x10)
jdq1 = 0; //接收到PC发来的数据10，继电器1打开，继电器2关闭
jdq2 = 1;
else if(b == 0x11)
jdq1 = 0; //接收到PC发来的数据11，打开继电器1和2
jdq2 = 0;
/*******************************延时函数*********************************/
/*函数原型:delay(unsigned int delay_time)
/*输入参数:delay_time (输入要延时的时间)
/**********************************************************************/
void delay(unsigned int delay_time) //延时子程序
{for(;delay_time delay_time--)
}
将C51程序编译生成HEX文件，然后采用STC-ISP软件将HEX文件下载到单片机中。
打开“串口调试助手”程序（ScomAssistant.exe），首先设置串口号COM1、波特率9600、校验位NONE、数据位8、停止位1等参数（注意：设置的参数必须与单片机设置的一致），选择“十六进制显示”和“十六进制发送”，打开串口。
PC通过串行口将十六进制数发送给多个单片机，驱动地址吻合的单片机继电器动作，并在数码管显示接收的数。单片机接收到数据后，返回原数据给PC。
如PC发送十六进制数据“01 11”，驱动1号单片机板继电器1和2打开，单片机返回十六进制数据“01 11”。如图6-2所示。
各个单片机开发板汇编程序基本相同，只是地址不同。
/****************************************************************** ** 1号从机机程序（单片机与多个单片机串口通信） ** 晶 振 频 率:11.0592MHz ** 线 路：单片机实验开发板B ******************************************************************/ A_BYTE EQU 40H B_BYTE EQU 41H C_BYTE EQU 42H D_BYTE EQU 43H MCU_DATA EQU 45H MCU_ADDR EQU 01H PS0 BIT P2.4 //数码管个位 PS1 BIT P2.5 //数码管十位 PS2 BIT P2.6 //数码管百位 PS3 BIT P2.7 //数码管千位 jdq1 BIT P2.0 //继电器1 jdq2 BIT P2.1 //继电器2 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV SP,#60H ACALL init_serial LOOP:CLR RI JNB RI,$ MOV A,SBUF CLR RI CJNE A,#MCU_ADDR,LOOP JNB RI,$ //是本机地址 MOV MCU_DATA,SBUF CLR RI CLR TI MOV SBUF,#MCU_ADDR JNB TI,$ CLR TI MOV SBUF,MCU_DATA JNB TI,$ CLR TI MOV A,MCU_DATA SWAP A ANL A,#0FH MOV B_BYTE,A MOV A,MCU_DATA ANL A,#0FH MOV A_BYTE,A ACALL SW_OUT MOV C_BYTE,#MCU_ADDR MOV D_BYTE,#0H MOV R3,#10H RR1:ACALL DISPLAY DJNZ R3,RR1 SJMP LOOP SW_OUT:MOV A,MCU_DATA //数据输出 CJNE A,#00H,SS1 SETB jdq1 //接收到PC发来的数据00，关闭继电器1和2 SETB jdq2 SJMP SS0 SS1:CJNE A,#01H,SS2 SETB jdq1 //接收到PC发来的数据01，继电器1关闭，继电器2打开 CLR jdq2 SJMP SS0 SS2:CJNE A,#10H,SS3 CLR jdq1 //接收到PC发来的数据10，继电器1打开，继电器2关闭 SETB jdq2 SJMP SS0 SS3:CJNE A,#11H,SS0 CLR jdq1 //接收到PC发来的数据11，打开继电器1和2 CLR jdq2 SS0:RET init_serial: //串口初始化函数 MOV SCON,#50H ;设置成串口1方式 MOV TMOD,#20H ;波特率发生器T1工作在模式2上 MOV TH1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) MOV TL1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) ORL PCON, #80H;波特率加倍 现在的波特率为9600bit/s SETB TR1 ;启动定时器T1 DISPLAY: MOV A,R0 PUSH ACC MOV DPTR,#NUMTAB ;指定查表起始地址 MOV R0,#4 DPL1: MOV R1,#25 ;显示1000次 DPLOP: MOV A,A_BYTE ;取个位数 MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码 MOV P0,a ;送出个位的7段代码 CLR PS0 SETB PS1 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,B_BYTE ;取十位数 MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码 MOV P0,A ;送出十位的7段代码 SETB PS0 CLR PS1 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,C_BYTE ;取百位数 MOVC A,@A+DPTR ;查百位数的7段代码 MOV P0,A ;送出百位的7段代码 SETB PS1 CLR PS2 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,D_BYTE ;取千位数 MOVC A,@A+DPTR ;查千位数的7段代码 MOV P0,A ;送出千位的7段代码 SETB PS2 CLR PS3 ACALL D1MS ;显示1ms SETB PS3 DJNZ R1,DPLOP ;100次没完循环 DJNZ R0,DPL1 ;4个100次没完循环 POP ACC MOV R0,A D1MS: MOV R7,#80 ;1ms延时 DJNZ R7,$ ;实验板上的7段数码管0～9数字的共阴显示代码 numtab: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H END
将汇编程序编译生成HEX文件，然后采用STC-ISP软件将HEX文件下载到单片机中。
打开“串口调试助手”程序（ScomAssistant.exe），首先设置串口号COM1、波特率9600、校验位NONE、数据位8、停止位1等参数（注意：设置的参数必须与单片机设置的一致），选择“十六进制显示”和“十六进制发送”，打开串口。
PC通过串行口将十六进制数发送给多个单片机，驱动地址吻合的单片机继电器动作，并在数码管显示接收的数。单片机接收到数据后，返回原数据给PC。
如PC发送十六进制数据“01 11”，驱动1号单片机板继电器1和2打开，单片机返回十六进制数据“01 11”，如图6-3所示。
中断方式通信流程：当串口接收到数据时，硬件系统将RI置1，触发程序进入中断服务程序。由中断服务程序接收串口数据并将其保存至接收缓冲区。中断服务程序首先判断接收的首字节是否为本机地址，如果不是则清空接收缓冲区，计数变量清0，直接退出中断服务程序从新等待数据接收；否则继续接收数据，计数变量C0加1。当接收完数据后，计数变量清0以便于下一次数据的接收，驱动继电器动作并将数据返回给上位机。然后退出中断服务程序，在主程序中通过数码管显示缓冲区的内容。
各个单片机开发板C51程序基本相同，只是地址不同，在常量声明“#define”语句中体现。
#include reg51.h
#include string.h
#define addr 01 //02号单片机板C51程序addr为02；03号单片机板C51程序addr为03
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit jdq1 = P2^0;//继电器1
sbit jdq2 = P2^1;//继电器2
/***********************数码显示 键盘接口定义********************/
sbit PS0 = P2^4;//数码管个位
sbit PS1 = P2^5;//数码管十位
sbit PS2 = P2^6;//数码管百位
sbit PS3 = P2^7;//数码管千位
sfr P_data = 0x80;//P0口为显示数据输出口
sbit P_K_L = P2^2;//键盘列
uchar tab[] = {0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,
0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x,0x,0x9e,0x8e};//字段转换表
uchar data_buf[2];
void init_serial(void);
void display(uchar a,uchar c);
void sw_out(unsigned char b);//开关量输出
void delay(unsigned int delay_time);
void main(void)
{ uint a;
init_serial();
RI = 0;
while(1)
{ for(a = 0;a a++)//显示,兼有延时的作用
display(data_buf[1],addr);
/**************************串口初始化函数**************************/
/*函数原型:void init_serial(void)
/*函数功能:设置串口通信参数及方式
/******************************************************************/
void init_serial(void)
{ TMOD = 0X20;//定时器1方式2
TH1 = 0XFA;
TL1 = 0XFA;
PCON = 0X80;
SCON = 0X50;//串口方式1，允许接收，波特率9600bit/s
TR1 = 1; //开始计时
ES = 1;
EA = 1;
//串口中断处理函数
void serial_int() interrupt 4
{ uchar c0,i;
if(RI == 1)
{ data_buf[i] = SBUF;
RI = 0;
i++;
c0++;
if(data_buf[0]! = addr)
{ data_buf[0] = 0;
data_buf[1] = 0;
c0 = 0;
i = 0;
return;
if( c0 == 2)
{ c0 = 0;
sw_out(data_buf[1]);
TI = 0;
SBUF = data_buf[0];
while(!TI);
TI = 0;
TI = 0;
SBUF = data_buf[1];
while(!TI);
TI = 0;
i = 0;
/**************************数码管显示函数**************************/
/*函数原型:void display(void)
/*函数功能:数码管显示
/*调用模块:delay()
/******************************************************************/
void display(uchar a,uchar c)
bit b = P_K_L;
P_K_L = 1;//防止按键干扰显示
P_data = tab[a 0x0f];//显示数据一位
PS0 = 0;
PS1 = 1;
PS2 = 1;
PS3 = 1;
delay(200);
P_data = tab[(a 4) 0x0f]; //显示数据十位
PS0 = 1;
PS1 = 0;
delay(200);
P_data = tab[c];//显示地址一位
PS1 = 1;
PS2 = 0;
delay(200);
P_data = tab[0];//显示地址十位
PS2 = 1;
PS3 = 0;
delay(200);
PS3 = 1;
P_K_L = b;//恢复按键
P_data = 0xff;//恢复数据口
/**************************数据输出函数**************************/
/*函数原型:void sw_out(uchar a)
/*函数功能:数据采集
/******************************************************************/
void sw_out(unsigned char b)
if(b = = 0x00)
jdq1 = 1; //接收到发来的数据00，关闭继电器1和2
jdq2 = 1;
else if(b = = 0x01)
jdq1 = 1; //接收到发来的数据01，继电器1关闭，继电器2打开
jdq2 = 0;
else if(b = = 0x10)
jdq1 = 0; //接收到发来的数据10，继电器1打开，继电器2关闭
jdq2 = 1;
else if(b = = 0x11)
jdq1 = 0; //接收到发来的数据11，打开继电器1和2
jdq2 = 0;
/*******************************延时函数*********************************/
/*函数原型:delay(unsigned int delay_time)
/*函数功能:延时函数
/*输入参数:delay_time (输入要延时的时间)
/**********************************************************************/
void delay(unsigned int delay_time) //延时子程序
{for(;delay_time delay_time--)
}
6.2.4 使用中断方式汇编程序设计
各个单片机开发板汇编程序基本相同，只是地址不同。
/****************************************************************** ** 1号从机机程序（多个单片机与PC串口通信） ** 晶 振 频 率:11.0592MHz ** 线 路：单片机实验开发板B ******************************************************************/ A_BYTE EQU 40H B_BYTE EQU 41H C_BYTE EQU 42H D_BYTE EQU 43H RECV_NUM EQU 44H MCU_DATA EQU 45H MCU_ADDR EQU 01H PS0 BIT P2.4 //数码管个位 PS1 BIT P2.5 //数码管十位 PS2 BIT P2.6 //数码管百位 PS3 BIT P2.7 //数码管千位 jdq1 BIT P2.0 //继电器1 jdq2 BIT P2.1 //继电器2 ORG 0000H SJMP ORG 0023H AJMP UART ORG 0030H MAIN:MOV SP,#60H MOV RECV_NUM,#0 ACALL init_serial LOOP:MOV A,MCU_DATA SWAP A ANL A,#0FH MOV B_BYTE,A MOV A,MCU_DATA ANL A,#0FH MOV A_BYTE,A ACALL SW_OUT MOV C_BYTE,#MCU_ADDR MOV D_BYTE,#0H ACALL DISPLAY SJMP SW_OUT:MOV A,MCU_DATA //数据输出 CJNE A,#00H,SS1 SETB jdq1 //接收到PC发来的数据00，关闭继电器1和2 SETB jdq2 SJMP SS0 SS1:CJNE A,#01H,SS2 SETB jdq1 //接收到PC发来的数据01，继电器1关闭，继电器2打开 CLR jdq2 SJMP SS0 SS2:CJNE A,#10H,SS3 CLR jdq1 //接收到PC发来的数据10，继电器1打开，继电器2关闭 SETB jdq2 SJMP SS0 SS3:CJNE A,#11H,SS0 CLR jdq1 //接收到PC发来的数据11，打开继电器1和2 CLR jdq2 SS0:RET init_serial: //串口初始化函数 MOV SCON,#50H ;设置成串口1方式 MOV TMOD,#20H ;波特率发生器T1工作在模式2上 MOV TH1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) MOV TL1,#0FAH ;预置初值(按照波特率4800bit/s预置初值) ORL PCON, #80H;波特率加倍 现在的波特率为9600bit/s SETB TR1 ;启动定时器T1 SETB ES SETB EA DISPLAY: MOV A,R0 PUSH ACC MOV DPTR,#NUMTAB ;指定查表起始地址 MOV R0,#4 DPL1: MOV R1,#25 ;显示1000次 DPLOP: MOV A,A_BYTE ;取个位数 MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码 MOV P0,a ;送出个位的7段代码 CLR PS0 SETB PS1 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,B_BYTE ;取十位数 MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码 MOV P0,A ;送出十位的7段代码 SETB PS0 CLR PS1 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,C_BYTE ;取百位数 MOVC A,@A+DPTR ;查百位数的7段代码 MOV P0,A ;送出百位的7段代码 SETB PS1 CLR PS2 ACALL D1MS ;显示1ms MOV A,D_BYTE ;取千位数 MOVC A,@A+DPTR ;查千位数的7段代码 MOV P0,A ;送出千位的7段代码 SETB PS2 CLR PS3 ACALL D1MS ;显示1ms SETB PS3 DJNZ R1,DPLOP ;100次没完循环 DJNZ R0,DPL1 ;4个100次没完循环 POP ACC MOV R0,A D1MS: MOV R7,#80 ;1ms延时 DJNZ R7,$ UART:CLR TI CLR RI MOV A,RECV_NUM CJNE A,#0,UU1 MOV A,SBUF CJNE A,#MCU_ADDR,UU INC RECV_NUM SJMP UU UU1:CJNE A,#1,UU MOV MCU_DATA,SBUF ACALL SW_OUT MOV RECV_NUM,#0 CLR TI MOV SBUF,#MCU_ADDR JNB TI,$ CLR TI MOV SBUF,MCU_DATA JNB TI,$ CLR TI UU: RETI ;实验板上的7段数码管0～9数字的共阴显示代码 numtab: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H END
异步社区 异步社区(www.epubit.com)是人民邮电出版社旗下IT专业图书旗舰社区，也是国内领先的IT专业图书社区，致力于优质学习内容的出版和分享，实现了纸书电子书的同步上架，于2015年8月上线运营。公众号【异步图书】，每日赠送异步新书。
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