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《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

2017-05-02 2245
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简介：

本节书摘来异步社区《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

单片机串口通信及测控应用实战详解
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<200;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>0;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。

<div style="text-align: center"><img src="https://yqfile.alicdn.com/b8dbd20ad7d234d32df65033fcf7e4bc0e155ce6.png" width="" height="">
</div>

####6.2.2 使用查询方式汇编程序设计
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（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

　　　　　 　RET
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

        RET

D1MS: MOV R7,#80 ;1ms延时

        DJNZ R7,$
        RET

;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。

bd35c6b0272dfb048be1081d4d5c14645dee8451

6.2.3 使用中断方式C51程序设计

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<200;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>0;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
  RET

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

        RET

D1MS: MOV R7,#80 ;1ms延时

        DJNZ R7,$
        RET

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```
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单片机程序设计
单片机串口通信
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