（周振安）8031单片机内都包含有一个全双工串行通信接口。利用该口可以同时发送和接收数据，实现双机或多机通信。本讲将着重介绍8031串行口工作原理及单片机与单片机、单片机与IBM－PC系统机之间的通信实验。
8031单片机串行口简介
8031单片机片内RAM（见1990年12期《无线电》）中有一个串行数据缓冲器SBUF，地址为99H，它用来暂存要接收或发送的数据。它实际上对应着两个寄存器：发送寄存器和接收寄存器。发送寄存器只能写入而不能读出，接收寄存器只能读出而不能写入。所以通过读、写指令可以很方便地访问这两个地址相同的专用寄存器，而不致混乱。
1．串行口的控制寄存器SCON（片内RAM的98H单元）
利用指令写入特定的控制字可以实现对串行口工作方式的控制。SCON可以直接字节寻址，也可以直接位寻址，其各位定义如下：
7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0D
SMO SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
SM0、SM1为串行口工作方式选择位，定义见下表：
其中，波特率是指串行口每秒所发送或接收数据的位数。SM2：当串行口工作于方式2或方式3时，此位有其特定含义；当工作于方式0或方式1时，此位置0。REN为允许接收位，当REN为1时，允许接收；当REN为0时，禁止接收。TB8是发送数据位8，当串行口工作于方式2或方式3时，该位是要发送数据的第9位。在许多通信协议中，该位定义为奇偶校验位，或作为所发送信息的特征位，用来表示是地址帧还是数据帧。 RB8为接收数据位8，当串行口工作于方式2或方式3时，与TB8有相似的意义。在方式1中，若SM2为0，则RB8是已接收的停止位。TI是发送中断标志。当一帧信息发送完毕，由硬件自动置1，申请中断。当CPU响应中断后，首先由指令清除TI，然后发送下一帧信息。RI是接收中断标志，当接收完一帧信息后，由硬件自动置1，申请中断，请求CPU取走数据，并用指令清除RI。
2．工作方式简介：
1）方式0：在方式0状态下，串行口用作同步移位寄存器，其波特率是固定的（fosc／12），即波特率为晶振频率的1／12。数据由RXD（0P3）端输入、输出，同步移位时钟由TXD（1P3）端输出，发送、接收的均是8位数据，且低位在先，高位在后。利用方式0可以很方便地将串行口变成并行口使用。
2）方式1：在方式1中，串行口为8位异步通信接口，每帧信息为10位，其中有一位为起始位（低电平0）、8位数据位（低位在先）、一位停止位（1）。TXD为发送端，RXD为接收端，波特率可变，它取决于定时器1的溢出速率。
方式1发送和接收过程见图1时序图所示。在发送过程中，见图1（a），CPU每执行一条写入SBUF指令（MOV SBUF，A）使启动串行口发送；当发送完一帧信息时，发送中断标志位TI自动置1。在接收过程中，见图1（b），当允许接收标志让REN置1后，接收器便以波特率的16倍速率不断采样RXD端电平；当采样到1至0跳变时（起始位到来）便启动接收器接收8位数据。当接收到第10位的停止位（1）后，将停止位送RB8，8位数据进入接收缓冲寄存器SBUF，同时置位中断标志RI。实际上，在接收每一位数据过程中，将每一位的接收时间等分成16个计数状态，并在第7、8、9三个计数状态时采样接收端RXD，即每一位数据被采样三次，至少两次采样值相同才被确认。
3）方式2和方式3：方式2和方式3发送或接收的每一帧信息均由11位组成，一个起站位（0）、8个数据位（低位在先），一个可定义位（即第9位数据位）和一个停止位（1）。二者区别在于，方式2中波特率不变，方式3中波特率可变。过两种方式的接收和发送过程与方式1的相似。
3．波特率的设定
方式0和方式2中，波特率都是固定不变的；方式1和方式3中，波特率可变，这时波特率由定时器1的溢出速率决定：
（SMOD）
波特率=（定时器1的溢出速率）／32／2
其中SMOD是专用寄存器PCON（87H）的第7位，在此用来使波特率加倍，SMOD位不能位寻址，但可用字节操作指令进行置1或清0操作。
当定时器1工作在自动装载方式（方式2）时，TL1作计数用，TH1内放自动装载的值（计数初值），则溢出速率为：溢出速率=\(\frac{fosc/12}{256-（TH1）}\)。例如，当晶振频率fosc=6MHz，定时器1工作在方式2（自动装载方式），若要求波特率为1200位／秒，则TH1中应装入的定时初值计算如下：
（SMOD）
（SMOD）
（TH1）= 256-\(\frac{fosc*2}{32*12*波特率}\)=256－13.02*2
当（SMOD）=0时，（TH1）=242.98≈243=F3H,当（SMOD）=1时，（TH1）=229.96≈230=E6H。SMOD的取值可以任选，以误差最小为宜。例如，本例中取（SMOD）=0。
8031之间的双机通信实验
1.实验硬件：
本实验利用TD－I型机和TDII型机进行相互通信。当两个机器相距在1米以内时，可按图2将它们之间的有关连线直接相连，以实现全双工通信。
2.软件编写要点：
约定TD－Ⅰ型机发送，TD－Ⅱ型机接收，晶振频率均为6MHz，波特率为1200位／秒，串行口均工作在方式1，定时器1工作在方式2，计数初值取（TH1）=F3H。
发送程序编写要点（详见程序1）：
1）设置一个待发送数据的数据存储区，首地址为0150H，存储区块长为80H。
2）串行口及定时器1进行初始化。
3）设置地址指针：
（3FH）←40H；设置接收端数据存放地址4000H的
（3EH）←00H；地址指针3FH、3EH
（3DH）←01H；设置发送端数据存放地址0150H的
（3CH）←50H；地址指针3DH、3CH
（3BH）←80H；块长指针3BH
4）呼叫信号为FFH，应答信号为00H。当应答成功后，先发送数据存放地址和长度。
5）数据发送采用中断方式。
接收程序编写要点（详见程序2）：
1）串行口及定时器1初始化。
2）应答成功后等待接收。
3）地址与数据的接收均采用查询方式。
4）接收完毕，显示“good”。
3.实验步骤：
1）将TD－Ⅰ型机与TD－Ⅱ型机按图2连接。
2）通电后，将发送程序输入到TD－Ⅰ型机，控收程序输入到TD－Ⅱ型机。仔细检查，确认无误。
3）运行时，先运行TD－Ⅱ的接收程序，后运行TD-Ⅰ的发送程序。若TD－Ⅱ显示“good”，则通信成功，否则停止运行，仔细检查程序机器码。
4）通信成功后，按TD－Ⅱ的MON键使之停机，检查以4000H为首地址的80H个单元内容，看是否与发送端数据相一致。
5）改变波特率（两机要一致），例如都改为110（或者4800），对应的TH1初值为72H（或者FDH），再运行。
8031单片机与IBM－PC系统机的通信实验
1.实验硬件：
单片机与PC机通信时，必须要加电平转换电路。最典型的电平转换电路有1488、1489集成电路。图3是TD－Ⅰ型机（TD－Ⅱ型机）与PC机通信的接口电路图。对于拥有TD－Ⅲ型机的读者，由于该机已接有1488、1489芯片，实验时可参考图3右半部分1488、1489与PC机连线方法。实验时请注意，1488芯片需按+12V、－12V电源，无论采用那种机型，都别忘记加上这组电源。
2.实验软件：
本实验用TD－Ⅲ型机作为发送机，IBM－PC机作为接收机，本实验的发送程序与前一实验中的发送程序稍有差别：待发送的数据首先须变换成ASCII码才能发送；每发送完一个数据后，再送一个回车符的ASCII码（ODH）。
接收程序用高级语言Turbo BASIC编写，它在完成以下功能：按一定格式打开串行口，设置串行口数据的长度；建立一个数据文件，将接收的数据装入该文件。
发送、接收程序清单见程序3、程序4。
3.实验步骤：
1）按图3连接线路，加上+5V电源（±12V先不要加）。
2）输入发送程序到TD－Ⅲ型机中。
3）用Turbo BASIC编译系统启动IBM－PC机，输入接收程序，并在A驱动器中插入数据软盘。
4）先运行发送程序，再运行接收程序。A驱动器指示灯亮表示正在往A盘中写入数据，指示灯熄灭后表示通信结束，用“AIt＋X”键退回到操作系统。
5）检查数据文件：键入“TYPEA：Z”并回车，屏幕显示00～98共100个两位十进制数。这里需要补充说明的是，有了数据文件，可利用高级语言对它进行进一步处理，因此本实验很有实际意义。如果手头没有Turbo BASIC编译系统，可改用其它系统软件，接收程序中的一些语句要作相应修改。
夿
程序1：发送程序（I型机通过）；
1： ORG 0000H
2：0000 020040； LJMP MAIN
3： ORG 0023H
4：0023 020100； LJMP TRINT
5： ORG 0040H
6：D040 00 ； MAIN：NOP
7：0041 900150； MOV DPTR，#0150H，
写数据块内容
8：0044 7A80； MOV R2，#80H
9：0046 7400； MOV A，#00H
10：0048 F0； LOOPO： MOVX ＠DPTR，A
11：0049 04； INC A
12：004A A3； INC DPTR
13：004B DAFB； DJNZ R2，LOOPo
14：004D 758920； MOV TMOD，＃20H；
T1，初始化
15：0050 758DF3； MOV TH1，#OF3H
16：0053 758BF3； MOV TL1， ＃OF3H
17：0056 D2AF； SETB EA
18：0058 D28E； SETB TR1
19：005A C2AC ； CLR ES
20：005C 753F40； MOV 3FH，＃40H；
接收端数据块地址→3FH、3EH
21：005F 753E00； MOV 3EH，#00H
22：0062 753D01； MOV 3DH，＃01H；
发送端数据块地址→3DH、3CH
23：0065 753C50； MOV 3CH，#50H
24：0068 753B80； MOV 3BH，#80H
块长→3BH
25：006B 759850； MOV SCON，＃50H；
串行口初始化
26：006E 7599BB；START： MOV SBUF，＃OBBH；
发送呼叫信号（BBH）
27：0071 3099FD；WAIT1： JNB TI， WAIT1
28：0074 0299； CLR TI
29：0076 3098FD；WAIT2： JNB R1， WAIT2；
等待接收回答信号（00H）
30：0079 C298； CLR RI
31：007B E599； MOV A， SBUF
32：007D 70EF ； JNZ START；
若未接收到回答信号，则继续呼叫
33：007F 853F99； MOV SBUF 3FH；发送地址
34：0082 3099FD；WAIT3： JNB TI，WAIT 3
35：0085 C299； CLR TI
36：0087 853E99； MOV SBUF，3EH
37：008A 3099FD；WAIT4： JNB TI，WAIT4
38：008D C299； CLR TI
39：008F 853B99； MOV SBUF，3BH；发送块长
40：0092 D2AC； SETB ES
41：0094 80FE； LOOP： SJMP LOOP；开中断（数据发送用中断方式）
42： ORG 0100H
43：0100 C299； TRINT： CLR TI
44：0102 C083； PUSH DPH
45：0104 C082； PUSH DPL
46: 0106 COEO； PUSH ACC
47：0108 853D83； MOV DPH， 3DH；
取数据地址
48：010B 853C82； MOV DPL，3CH
49：010E EO； MOVX A，＠DPTR；
取待发送数据
50：010F F599 ； MOV SBUF，A；发送
51：0111 153B； DEC 3BH
52：0113 AA3B； MOV R2,3BH
53：0115 BA0002； CJNE R2，＃00H，TRIN1;
发送完毕？
54：0118 8004； SJMP STOP
55：01lA 053C； TRIN1： INC 3 CH；未完，继续下一
字节
56：0llC 8004； SJMP RETUNE
57：0l1E C2AC； STOP： CLR ES
58：0120 C28E； CLR TR1
59: 0122 DOEO； RETUNE： POP ACC
60：0124 D082； POP DPL
61：0126 D083； POP DPH
62：0128 32； RETI
63：END
程序2：接收程序（II型机上通过):
1: ORG 3A00H
200 023AA40； LJMP RECE
3: ORG 3A23H
4：3A23 023A80； LJMP REINT
5： ORG 3A40 H
6: 3A40 758920；RECE： MOV TMOD，#20H;
T1k串行口初始化
7：3A43 758DF3； MOV TH1，#OF3H
8：3A46 758BF3； MOV TL1，#OF3H
9：3A49 D28E； SETB TR1
10：3A4B D2AF； SETB EA
11：3A4D C2AC； CLR ES
12：3A4F 759850； MOV SCON，#50H
13：3A52 3098FD；WAIT1： JNB RI，WAIT1；
等待接收标志
14：3A55 C298； CLR RI
15：3A57 E599： MOV A，SBUF
16：3A59 64BB； XRL A，＃0BBH；
是呼叫信号（BBH）
17：3A5B 70F5； JNZ WAIT1
18：3A5D 759900； MOV SNUF，#00H；
发应答信号（00H）
19：3A60 3099FD：WAIT2： JNB TI，WAIT2
20：3A63 C299； CLR TI
21：3A65 3098FD；WAIT3： JNB RI，WAIT3；
接收地址高八位→3FH
22：3A68 C298 ； CLR RI
23：3A6A E599 ； MOV A，SBUF
24：3A6C F53F； MOV 3FH，A
25：3A6E 3098FD；WAIT4： JNB RI，WAIT4；
接收地址低8位→3EH
26：3A71 C298； CLR RI
27：3A73 E599； MOV A，SBUF
28：3A75 F53E； MOV 3EH A
29：3A77 3098FD；WAIT5： JNB RI，WAIT5；
接收数据块长度→3BH
30：3A7A C298； CLR RI
31：3A7C E599； MOV A， SBUF
32：3A7E F53B； MOV 3BH，A
33：3A80 3098FD；REINT： JNB RI， REINT；接收数据
34：3A83 C298； CLR RI
35：3A85 E599； MOV A， SBUF
36：3A87 853F83； MOV DPH， 3FH；
取数据存放地址
37：3A8A 853E82； MOV DPL， 3EH
38：3A8D FO ； MOVX ＠DPTR
39：3A8E 053E； INC 3EH；修正地址
40：3A90 153B； DEC 3BH
41：3A92 AA3B； MOV R2，3BH
42：3A94 BA00E9； CJNE R2， ＃00H，REINT；
接数完毕？
43：3A97 90381E； MOV DPTR，#381EH；
显示9000
44：3A9A 7410 ； MOV A，#10H
45：3A9C F0； MOVX ＠DPTR，A
46：3A9D A3 ； INC DPTR
47：3A9E F0； MOVX ＠DPTR，A
48：3A9F 7413 ； MOV A，＃13H
49：3AA1 A3； INC DPTR
50：3AA2 F0； MOVX ＠DPTR，A
5l：3AA3 7412； MOV A，#12H
52：3AA5 A3； INC DPTR
53：3AA6 F0； MOVX ＠DPTR，A
54：3AA7 A3； INC DPTR
55：3AA8 F0； MOVX ＠DPTR，A
56：3AA9 740D ； MOV A，＃0DH
57：3AAB A3； INC DPDR
58：3AAC F0； MOVX ＠DPTR，A
59：3AAD123AB3；LEDI： LCALL DIS
60：3AB0 023AAD； LIMP LEDI
61：3AB3 22； DIS： RET
62 ： END
程序3（TD－Ⅲ发送程序）：
ORG A000H
A000 909000； MOV DPTR，#9000H；在以9000H为首地址的连续100个单元
A003 7400 ； MOV A，#00H
A005 7A64 ； MOV R2，#64h
内存入0～100数据的BCD码
A007 F0 ；DAT：MOVX ＠DPTR
A008 2401 ； ADD A，#01H
A00A D4 ； DA A
A00B A3 ； INC DPTR
A00C DAF9 ； DJNZ R2，DAT
A00E 758920； MOV TMOD，#20H
定时器1初始化
A011 758DF3： MOV TH1，#OF3H
A014 758BF3； MOV TL1，#OF3H
A017 C2AF ； CLR EA
A019 D28E ； SETB TRl；启动定时器1
A01B 909000； MOV DPTR，＃9000H；
DPTR指向数据源地址
A01E 759850 ； MOV SCON，#50H；
串行口初始化
A021 3098FD；T1： JNB RI， T1；等待发送
A024 C298 ； CLR RI
A026 E0 ；T2： MOVX A，＠DPTR ；取数据
A027 F5F0 ； MOV B，A
A029 54FO ； ANL A，#OFOH；先发送高半字节
A02B C4 ； SWAP A
A02C 2430 ； ADD A，#30H；变成ASCll码
A02E F599 ； MOV SBUF，A ；发送
A030 3099FD；T3： JNB T1，T3
A033 C299 ； CLR TI；等待发送结束
A035 E5FO ； MOV A B；取低半字节发送
A037 540F ； ANL A，#OFH
A039 2430 ； ADD A，#30H
A03B F599 ； MOV SBUF，A
A03D 3099FD； T4： JNB TI， T4
A040 C299 ； CLR TI
A042 740D ； MOV A，#ODH；发送回本符
A044 F599 ； MOV SBUF
A046 3099FD；T5： JNB TI，T5
A049 C299 ； CLR TI
A04B A3 ； INC DPTR；取下一字节数据
A04C A882 ； MOV RO， DPL
A04E B864D5； CJNE RO， ＃64H， T2；
判100字节发送完毕否？
A051 75790F； MOV 79H， ＃0FH；
发送结束，显示器最低
A064 75780F； MOV 78H， ＃OFH
A057 12045O； LCALL DIS；二位显示“FF”
A05A 80FE ；T6： SJMP T6
程序4 （IBM－PC接收程序）：
10 open“coml：1200，n，8，1,rs，cs，ds，cd：lf as#1；打
开串行口，并初始化
20 ￥coml 4096；设置串行口数据缓冲区长度
30 open“a： z”for output as#2；在a盘打开一个名为
z的数据文件
40 print＃1，n；通知对方发送
50 close＃2
60 for i=1to 200
70 oped“a： z”for append as＃2；将串行口接收到的数
据存到z文件中
80 input ＃1， a￥
85 a＝val（a￥）
90 print#2， usins“####”； a；每个数据占4位
100 close# 2
110 next i
120 close #1；传送结束，关闭串行口
130 end