基于串口通信的单片机仿真和C语言开发

平转换电路，即单片机的串口要外接电平转换电路芯片把与TTL兼容的CMOS 高电平表示的1 转换成RS232 的负电压信号，把低电平转换成RS-232 的正电压信号。典型的转换电路给出-9V 和+9V.

本设计中实现逻辑电平转换可以采用MAX232 芯片的转换接口：MAX232 是MAXIM公司生产的，包含两路驱动器和接收器的RS-232 转换芯片。MAX232 芯片内部有一个电压转换器，可以把输人的+5V 电压转换为RS-232 接口所需的±10V 电压，尤其适用于没有±12V 的单电源系统。与此原理相同的芯片还有MAX202、AD 公司的ADDt101 以及SIL 公司的IC1232 芯片。

图 4.6 MAX232 芯片引脚

由于 protues仿真时不需进行电平转换，所以仿真时没有用上MAX232 芯片电路，但做实物时需进行电平转换，其硬件连线图如图4.7 所示。MAX232 芯片的T1in 引脚连接AT89C51 单片机的P3.1（TXD）引脚，MAX232 芯片的R1out 引脚连接AT89C51 单片机的P3.0（RXD）引脚；MAX232 芯片的T1out 引脚连接DB9 针接口的第2 引脚，MAX232 芯片的R1in 引脚连接DB9 针接口的第3 引脚。

图4.7 电平转换硬件连接图

4.5 系统原理图

由以上模块化设计可得整个系统原理图如图4.8 所示：

图4.8 系统原理图

5 软件设计

5.1 算法设计

编写单片机异步通信程序步骤如下：

1. 设置串口工作方式

此时需对串行控制器SCON 中的SM0、SM1 进行设置。PC 机与单片机的通信中一般选择串口工作在方式1 下。

串行控制器 SCON（98H）的格式如表1 所示：

表1串行控制器格式

2. 选择波特率发生器

选择定时器1或定时器2 做为其波特率发生器。

3. 设置定时器工作方式

当选择定时器1 做为波特率发生器时，需设置其方式寄存器TMOD 为计数方式并选择相应的工作方式（一般选择方式2 以避免重装定时器初值）；当选择定时器2 做为波特率发生器时，需将T2CON 设置为波特率发生器工作方式。

4. 设置波特率参数

影响波特率的参数有二，一是特殊寄存器PCON 的SMOD 位，另一个是相应定时器初值。

5. 允许串行中断

因在程序中我们一般采有中断接收方式，故应设EA=1、ES=1.

6. 允许接收数据

设置 SCON 中的REN 为1.表示允许串行口接收数据。

7. 允许定时/计数器工作

此时开启定时/计数器，使其产生波特率8. 编写串行中断服务程序。

当有数据到达串口时，系统将自动执行所编写的中断服务程序。

9. 收/发相应数据

注意的是发送操作完成需将T1清零，接收工作完成后需将R1清零。

5.2 程序设计

5.2.1 主程序设计

主程序主要完成硬件初始化、子程序调用等功能。

1. 初始化。

首先调用 LCD 初始化程序，在LCD 上显示数据RECEIVE:和TEMP is: *C.

然后调用中断及串口初始化子程序程序，把串口接收数据单元RECDATA 清零。设置寄存器SCON 的SM0、SM1 位定义串口工作方式，选择波特率发生器为定时器T1;设定定时器T1 工作方式为方式2;设置波特率参数为9600bps;允许串行中断及总中断；允许串口接收数据，定义REN=1;启动定时/计数器T1 工作，定义TR1=1.

2. 串口收发数据。

判断串口成功接收数据标志位flag_uart 是否为0,若flag_uart 为0,表明串口未接收到数据，则继续等待串口接收数据；若flag_uart 为1,表明串口成功接收或发送数据，进入串口中断服务子程序，单片机接收数据，并将串口成功接收数据标志位flag_uart 清零，调用LCD 显示接收数据子程序，在LCD 上显示单片机从串口接收到的数据，同时回传温度值给PC机显示。主程序设计流程图如图5.1 所示。

图 5.1 主程序流程图

5.2.2 串口中断服务子程序

判断串口发送标志位TI 是否为1,若TI 为1,则把数据从单片机发给PC 机，并把TI清零，中断子程序返回；若TI为0,表明RI=0,则把串口接收标志位RI清零，把串口接收缓冲器SBUF 中的数据写入串口接收数据单元RECDATA,再把该数据送到串口发送缓冲器SBUF 中，传给PC 机，置串口成功接收数据标志位RECOKBIT 为1,表明串口成功接收发送数据，最后中断子程序返回。串口收发数据中断服务子程序设计流程图如图5.2 所示。

图5.2 串口中断服务子程序

5.2.3 读温子程序

读出温度子程序的主要功能是读出RAM 中的9 字节，在读出时需进行CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图5.3 示。

图5.3 读温子程序

5.2.4 温度转换命令子程序

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12 位分辨率时转换时间约为750ms,在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图5.4 所示。

图5.4 温度转换流程图

5.2.5 计算温度子程序

计算温湿度子程序将RAM 中读取值进行BCD 码的转换运算，并进行温度值