单片机串行口的使用与“蓝牙”电测系统

一、系统构成与功能

　　本系统由测量发射和接收显示两部分构成。测量发射部分完成对模拟电量的采样和模数转换，并将转换后的数据通过串行口送出，调制无线发射电路将其发射出去。接收部分将无线信息接收下来，经放大整形后将串行数据信号送到接收部分的单片机串行口，单片机按约定的格式将数据信息成功接收后，经显示代码转换送LED显示出来，其测量和显示部分是分离的。

二、电量测量及数据发送原理

　　测量发送电原理见图1。被测模拟量自IC1（AT89C2051）的P1.1输入。系统完成测量后将数据存于累加器A中，然后将A中的数据送串行口，通过P3.1（TXD）输出，经过调制无线发射电路，将数据信息发射出去。

　　测量过程中的模数转换，我们在上一期已经讲过。无线发射电路及调制原理，我们可以从其他书上或以其他方式学到，这里不再赘述。以下着重讲一下单片机串行口的设置和串行口数据输出格式。

　　AT89C51和AT89C2051内部皆设有性能优良的可编程全双工串行通讯接口,简称串行口。利用此串行口发送和接收数据是十分方便的。用于发送和接收数据的寄存器有两个,分别是发送SBUF和接收SBUF。这两个寄存器使用同一个地址99H,但收发并不会冲突,因为收发指令是可以将其区别的。当CPU执行MOV SBUF，A时，累加器A中的数据便写入发送SBUF中；而当执行 MOV A,SBUF时，CPU就将接收SBUF中的数据读入累加器A中。当将需要发送的数据写入SBUF后,串行口发送控制器便自动按一定的格式和波特率将数据从P3.1串行输出。最常用的串行输出格式是11位格式。这种格式规定，串行口输出的完整的数据帧由11位二进制数据构成。帧结构示意图见图2（a）。开始先发送1位数据 “0”作为发送数据的起始符，然后发送8位被发送字节的各个数据位，低位在前。也就是先发送D0，再依次发送D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，然后发送一个可以定义的特殊位，比如奇偶校验位“P”或有其他意义的数据位。这个特殊位是整个数据帧的第10位。第10位发送完毕，接着输出1位数据“1”，作为数据帧的结束符。若以11位串行格式发送值为#87H的数据，P3.1输出的方波见图2（b）。此方波控制VT1的导通与截止，将数据调制到发射电路上。为了大家制作方便，本例将发射数据信息的红外线发射电路接在串行口上，使红外发光管VD1受VT1的调制。这样，P3.1输出的数据信息就被调制到红外线载波上了。VT1集电极波形见图2 （c），调制后的红外光载波序列见图2（d）。

　　串行口的工作方式和工作状态是可以通过程序来定义的。决定串行口输出格式及工作状态的寄存器是串行口控制寄存器SCON，其地址是98H。SCON各位定义见附表。

附表

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

　　SM0、SM1是串行口工作模式选择位，对SM0、SM1进行定义，可决定串行口的模式0（00）、模式1 （01）、模式2（10）、模式3（11）等4种工作模式。由于本例采用的是11位串行格式，选择串行口工作于模式2，所以将SM0置“1”、 SM1置“0”即可。程序清单中0000H处的MOV SCON，#80H，就完成了上述设置。在串行口工作于模式2的简单通讯实验中，SM2、TB8和RB8可不必关心。REN和RI分别是接收允许位和接收中断标志位，其功用将在接收部分加以说明。TI为发送中断标志。当发送控制器发送完一帧数据后，自动将TI置“1”。程序发现TI置“1”后，确认数据已经发完，将TI清“0”后，去执行其他程序。见程序清单000AH处。而0005H至 0007H处暂放置3条空操作指令，大家可将调用测量子程序指令放于此，这样，测量发射部分的程序就完整了。从程序中不难看出，0003H处MOV A，#87H，使累加器A中的数据为#87H。0008H处MOV SBUF，A是将A中的数据送入串行口发送寄存器。这样，数据#87H就通过P3.1以11位格式输出，推动VT1，调制VD1将载有数据的红外线载波串发射出去。只是程序清单中省去了真正的测量程序，而采用模拟测量的方式来发送数据。上述程序使串行口的波特率为93.75Kb/s，也就是说每秒可发送93750位二进制数据。此速率是较高的。以这样的速率，调制红外发射管进行数据发送是可靠的，而调制一般的简易高频振荡电路显得太高。所以，若要利用简易高频振荡电路来发送数据，采用P3.2或其他口线以其他的编码规则进行低速发送才可靠。而与“蓝牙”芯片联接，可另通过P3口的其他口线，以I²C总线协议进行通讯。

三、数据的接收及显示原理

接收显示部分电原理见图3（这里只给