MCS—51單片機(jī)中的多串口通訊技術(shù)的應(yīng)用

李旋旋

摘 要 MCS-51可以利用其串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在其系列機(jī)型中都只提供了一個(gè)串口，這就為一些需要多串口通信的應(yīng)用和控制編程帶來(lái)了一定的不便，本文從技術(shù)角度和實(shí)踐應(yīng)用等兩個(gè)方面給出了解決方案，在實(shí)現(xiàn)方面主要是通過(guò)多級(jí)協(xié)同、多串口單片機(jī)的選擇或者多路模擬開關(guān)的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其中多機(jī)協(xié)同是較為通用的實(shí)現(xiàn)方式，本文在最后對(duì)這種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的具體過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，希望可以通過(guò)本文使得讀者能夠了解多串口通信技術(shù)在MCS-51單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式和簡(jiǎn)單的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】MSC-51 單片機(jī) 多串口通信 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1 MCS-51單片機(jī)介紹

單片機(jī)是包含中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時(shí)計(jì)數(shù)器多種I/O等功能部件的計(jì)算機(jī)電路芯片。在單片機(jī)系列中，由英特爾（Intel公司）于1980年出品的8位MSC-51系列單片機(jī)在工業(yè)控制、機(jī)械制造等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。早期MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘頻率是12MHZ，現(xiàn)在主流的單片機(jī)時(shí)鐘普遍達(dá)到了40MHZ以上，功能性、運(yùn)算速率以及可靠性得到了進(jìn)一步的提升。51系列單片機(jī)根據(jù)片內(nèi)存儲(chǔ)器的差異性，分為8031（片內(nèi)沒(méi)有存儲(chǔ)器）、8051（4kb ROM）、8751（4kb EPROM）、8951（4kb EEPROM）四個(gè)機(jī)型，都有5個(gè)中斷源、128b RAM、2個(gè)十六位的定時(shí)（計(jì)數(shù)）器，在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中8031型的單片機(jī)，開發(fā)易用性和性價(jià)比較高，應(yīng)用更為普遍。上百種的指令條數(shù)，使得51系列單片機(jī)控制功能豐富；由于其芯片是按照工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，程序代碼固化于ROM中，整個(gè)單片機(jī)的抗干擾能力和對(duì)于病毒（或者惡性代碼）破壞性抵抗性更加有效。

51系列單片機(jī)有4個(gè)并口（8位P0-P4）和1個(gè)串口（全雙工）可用于通信，其中串口主要用于線路中繼、協(xié)議轉(zhuǎn)換等場(chǎng)合，但是在某些場(chǎng)合這種單一串口的應(yīng)用局限性也比較明顯，因此采取多串口通訊成為很多情況下的必須選擇，下面本文將從MCS-51單片機(jī)多串口的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和多路數(shù)據(jù)采集應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的簡(jiǎn)要探討。

2 常見(jiàn)的MCS-51單片機(jī)多串口通訊實(shí)現(xiàn)介紹

2.1 多單片機(jī)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)串口通訊

單片機(jī)具有多串口通信功能的種類是十分少的，51系列單片機(jī)之間串口可以相互兼容，同時(shí)也有其他種類的單片機(jī)的串口與其相兼容，同時(shí)在性價(jià)比和可行性方面采取多級(jí)協(xié)同作業(yè)實(shí)現(xiàn)串口通訊的技術(shù)可行性也是非常簡(jiǎn)單的。多單片機(jī)系統(tǒng)工作主要采取一種主從式的工作模式進(jìn)行工作，由于單片機(jī)的價(jià)格比較低，因此采取這種多單片機(jī)協(xié)同工作來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通訊的手段是一種非常通用的形式，這種多級(jí)協(xié)作模式在協(xié)議轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理方面有著極其的廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，這種方式由于多級(jí)協(xié)同只需要對(duì)單一的協(xié)議進(jìn)行操作，這對(duì)于開發(fā)工作是十分有利的。在文章的最后，本文會(huì)對(duì)這種多級(jí)協(xié)作模式進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

2.2 “軟串口”實(shí)現(xiàn)——多路模擬開關(guān)

多路模擬開關(guān)同樣是一種易于實(shí)現(xiàn)和便于操作的多路串口數(shù)據(jù)操作方式。多路模擬主要是應(yīng)用多路模擬開關(guān)，對(duì)聯(lián)通的各個(gè)數(shù)據(jù)通路進(jìn)行分時(shí)操作，避免數(shù)據(jù)交叉的情況產(chǎn)生，在技術(shù)上這種多路模擬開關(guān)是非常易于實(shí)現(xiàn)的，但是需要軟件的額外開銷，這種實(shí)現(xiàn)方式?jīng)]有直接硬件形式穩(wěn)定以及對(duì)時(shí)鐘的精確控制，這是在技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要注意的方面?？傊?，這種多路模擬也是一種非常便捷的多串口通訊實(shí)現(xiàn)方式。

2.3 擴(kuò)展串口實(shí)現(xiàn)多串口數(shù)據(jù)通信

MCS-51系列的單片機(jī)中有兩種芯片類型可供選用，即8250（DIP40進(jìn)行封裝處理實(shí)現(xiàn)）和8251（DIP28進(jìn)行封裝處理實(shí)現(xiàn)），通過(guò)對(duì)這兩個(gè)芯片進(jìn)行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多串口通信，但是需要指出的是利用串口擴(kuò)展最大缺陷在于芯片由于經(jīng)過(guò)擴(kuò)展處理，芯片的體積必然會(huì)有所增大，這就導(dǎo)致了整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)變得相對(duì)復(fù)雜和龐大，因此，利用這種方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)多串口通信是一種慎用的方式。

除此之外，對(duì)于多串口的實(shí)現(xiàn)還可以直接利用多串口單片機(jī)的方式，但是由于這種單片機(jī)在價(jià)格方面較高，這種方式不作為推薦方式。

3 利用MCS-51單片機(jī)多級(jí)多串口實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)通信分析

首先通過(guò)總線將主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行連接，從機(jī)可以是多個(gè)單片機(jī)，主機(jī)主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)的收集工作，由主機(jī)從TXD端口將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行發(fā)出，其他從機(jī)接受信號(hào)。任何從機(jī)都可以與主機(jī)進(jìn)行通信，而從機(jī)之間的通信則必須經(jīng)過(guò)主機(jī)。為了保障通信的穩(wěn)定性，主機(jī)根據(jù)信息發(fā)送的地址判斷信息來(lái)源，同時(shí)從機(jī)接受到的信息如果和自身地址相一致，則進(jìn)行處理，否則則不做任何操作，這樣通過(guò)引入尋址方式完成了多級(jí)多串口通信。

4 小結(jié)

MCS-51單片機(jī)由于其高度穩(wěn)定性、較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以及非常優(yōu)異的性價(jià)比，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用，在應(yīng)用MCS-51單片機(jī)進(jìn)行編程時(shí)，其串口僅有一個(gè)，這就給在進(jìn)行一些特殊控制過(guò)程提供了一定的需求，即進(jìn)行單片機(jī)多串口數(shù)據(jù)通信，本文以MCS-51單片機(jī)的概念入手，簡(jiǎn)單介紹了51單片機(jī)的基本情況，并以此給出了多串口數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)思路，可以通過(guò)多級(jí)協(xié)同處理、軟件模擬，多路模擬等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后文章有介紹了最為常用的多級(jí)協(xié)同處理方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程。希望能夠通過(guò)本文，為MCS-51單片機(jī)的多串口通信應(yīng)用提供一定的參考。

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