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第6章AT89S52单片机串行口(2)

一、1.串行口的工作原理

(1)AT89S52单片机的串行口是一种全双工的异步通信接口，它允许单片机与外部设备进行高速的数据交换。串行口的工作原理基于串行通信的基本概念，即数据以位流的形式逐位传输。这种通信方式相比于并行通信，在传输距离和传输速度上具有一定的优势，尤其是在长距离通信和高速数据传输的场景中。

(2)在AT89S52单片机中，串行口的数据传输是通过串行数据输入（RXD）和串行数据输出（TXD）引脚完成的。串行口内部包含一个串行通信控制器，它能够处理数据的发送和接收过程。发送时，控制器将并行数据转换为串行数据，并按照预定的波特率发送出去；接收时，控制器则将接收到的串行数据转换为并行数据，并存储在单片机的内部寄存器中。

(3)串行口的工作状态由单片机的串行口控制寄存器（SCON）来控制。通过设置SCON寄存器的不同位，可以配置串行口的工作模式、波特率以及接收和发送的起始和停止位。AT89S52单片机支持多种串行通信工作模式，包括模式0、模式1、模式2和模式3，每种模式都有其特定的应用场景和通信协议。

二、2.串行口的控制寄存器

(1)在AT89S52单片机中，串行口的控制寄存器是SCON（SerialControlRegister），该寄存器用于配置串行口的工作模式和控制其操作。SCON寄存器是一个8位的寄存器，其地址为98H。在SCON寄存器中，各位的定义如下：SM0和SM1用于选择串行通信的工作模式，TB8和RB8用于存储模式2和模式3中的第9位数据，REN位用于允许或禁止串行接收，TI和RI分别用于表示发送中断和接收中断的发生。

(2)以模式1为例，SM0和SM1位均设置为1，这种模式下，AT89S52单片机使用8位可变波特率，其中波特率的计算公式为：波特率=2SMOD×fosc/32/(256-TH1)，其中fosc为单片机的系统时钟频率，SMOD是PCON寄存器中的一个位，当SMOD=1时，波特率翻倍。在实际应用中，如果需要设置9600波特率，可以将TH1寄存器设置为0FDH，这样就可以在系统时钟为11.0592MHz时实现所需的波特率。

(3)在发送数据时，首先将需要发送的数据字节放入SBUF（SerialBufferRegister）寄存器，单片机会自动将数据从SBUF复制到TXD引脚进行发送。发送完成时，会设置TI（TransmitInterruptFlag）标志，以通知CPU发送完成。如果CPU需要接收数据，可以通过设置REN位允许接收，然后通过RXD引脚接收数据。当数据接收完成时，单片机会设置RI（ReceiveInterruptFlag）标志，表示接收中断的发生。通过查询RI标志或者使用中断服务程序，CPU可以读取接收到的数据。例如，在模式1下，接收到的数据会自动存储到SBUF寄存器中，随后可以由CPU读取使用。

三、3.串行口的应用实例

(1)串行口在AT89S52单片机的应用中十分广泛，一个典型的实例是串行通信模块的集成。在工业控制领域，AT89S52单片机经常被用来作为通信主控制器，与各种远程设备如PLC（可编程逻辑控制器）或者数据采集设备进行数据交换。在这种应用中，通过配置SCON寄存器，设置合适的波特率和通信协议，可以实现稳定可靠的数据传输。例如，在监控系统中，AT89S52单片机可以通过串行口接收来自传感器或执行器的数据，并在需要时将其发送到远程服务器，以便进行数据分析和控制指令的下达。

(2)另一个实例是串行通信在智能家居设备中的应用。在智能家居系统中，AT89S52单片机可以通过串行口与各种传感器和执行器进行通信，实现灯光控制、温度调节、安防监控等功能。例如，通过串行通信模块，可以接收用户通过智能手机APP发送的指令，然后控制家中的智能设备如智能灯泡、智能插座等。在这种应用中，AT89S52单片机需要具备一定的数据处理能力，以处理来自不同传感器的大量数据，并通过串行口将其传输至中心服务器，以便进行集中监控和管理。

(3)在无线通信模块的设计中，AT89S52单片机的串行口也是关键组成部分。通过集成无线通信模块（如Wi-Fi模块、蓝牙模块等），可以实现AT89S52单片机与其他设备或远程服务器的无线通信。以Wi-Fi模块为例，它可以作为AT89S52单片机的网络接口，通过串行口发送AT指令来配置网络参数，如IP地址、端口号等。在实际应用中，这种无线通信能力使得AT89S52单片机能够方便地接入互联网，实现远程数据监控、远程控制等功能。例如，在智能农业系统中，AT89S52单片机可以通过Wi-Fi模块收集土壤湿度、温度等数据，并将这些数据上传至云端，以便农业专家远程监控作物生长环境。