51單片機串口通訊設計及輸入輸出介紹

輸出輸入接口的擴展

單片機串口實(shí)現并行通信，其原理就是將PC機傳過(guò)來(lái)的并行數據轉換成串行數據，送入單片機的串口再由其進(jìn)行相應處理。實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)數據串-并、并-串轉換的過(guò)程。

PC的并口為一個(gè)標準的25針插座，包含一個(gè)八位二進(jìn)制數據端口(地址為378H)，即第2腳到第9腳；一個(gè)輸入控制端口(地址為379H)，即第15腳、13腳、12腳、10腳、11腳，其另外低三位無(wú)定義；一個(gè)輸出控制口(地址為37AH)，即第1腳、14腳、16腳、17腳，其另外高四位無(wú)定義。由此可見(jiàn)后面兩個(gè)端口都不是完全的8位。

輸出接口電路擴展

這里使用常用的移位寄存器74LS164與單片機的RXD口構成輸出接口電路。

雙列直插式74LS164引腳定義如圖1所示。

其中：QA~QH為并行輸出的數據，送入PC機并口378H端口(接收數據的8個(gè)數據位)；單片機串口輸出的數據從AB輸入；CLR信號用于清除輸出數據(通常用在移位完成時(shí))；內部數據移位依靠時(shí)鐘CLK信號上升沿(由單片機TX提供)控制。

表1是該芯片工作的真值表。

輸入接口電路擴展

使用常用的移位寄存器74LS165與單片機的RXD口構成輸入接口電路。

雙列直插式74LS165引腳定義如圖2所示。

其中：A~H為并行輸入的數據，接PC機并口378H端口(接收數據的8個(gè)數據位)；單片機串口接收的數據(RXD端口)從QH輸入；SH/LD信號用于重新裝載數據(通常用在數據完全移出后)；SER是用于填充數據移出后的空位的邏輯電平信號(邏輯1或0)；而數據是否移動(dòng)由CLK INH和CLK聯(lián)合控制；內部數據移位依靠時(shí)鐘CLK信號(仍由單片機的TXD提供)上升沿控制。

表2是該芯片工作的真值表。

其他軟硬件準備工作

輸入輸出控制端口的連接。將單片機的P3.4、P3.5口分別與PC并口的第15腳、第16腳相連。這樣在進(jìn)行數據通信時(shí)，兩者的握手信號傳輸就解決了：當并口的第16腳置高電平時(shí)，用來(lái)通知單片機接收PC機已準備就緒的數據，單片機收到以后就可以進(jìn)行相應控制，接收數據；當單片機接收完數據時(shí)，會(huì )置P3.4為高電平并被379H的第15腳接收，于是PC機準備發(fā)送下一個(gè)數據……單片機向PC機發(fā)送數據時(shí)，情況與此類(lèi)似，由P3.4發(fā)送信號給PC機，而由P3.5接收PC機發(fā)送過(guò)來(lái)的信號。

軟件方面，由于是用串口進(jìn)行并行通信，因此就不能將串口的工作方式設置為方式0(移位寄存器輸入/輸出方式)以外的其他方式。還要注意此時(shí)串口的波特率固定為單片機外接晶振頻率的1/12。串行數據通過(guò)RXD輸入/輸出，TXD用于發(fā)送控制輸入輸出數據移位的時(shí)鐘脈沖。收發(fā)的數據為8位，低位在前。

設計實(shí)例

由于這一并行通信實(shí)現方法非常簡(jiǎn)單，所以對于有一定單片機編程經(jīng)驗的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，只要硬件電路確定下來(lái)，軟件方面的問(wèn)題就非常容易。圖3為電路原理圖。

需要說(shuō)明的是：1、單片機與PC機并口要共地；2、由于并行通信存在應答信號(本圖中由單片機的P3.4、P3.5實(shí)現此功能)，所以不會(huì )出現RXD端口數據混亂的情況。

小結

現在單片機的應用越來(lái)越廣泛，單片機與PC之間的通信是一個(gè)非常重要的應用。如果單純的從實(shí)現單片機與PC的并行通信的角度來(lái)說(shuō)，該實(shí)現方法并不是最簡(jiǎn)單的。最簡(jiǎn)單的方法是將PC的并口對應引腳與單片機的P1口和P3口直接相連，然后軟件上實(shí)現。本文的目的是充分利用單片機的串口資源與PC機進(jìn)行通信。