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蓝桥杯电子类单片机提升二——串口发送与接收

作者：羊村懒王 | 2024-02-15 11:35:16

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蓝桥杯电子类单片机提升二——串口发送与接收

目录

单片机资源数据包_2023

一、串口收发数据的介绍

1.波特率（Baud Rate）

2.帧格式

3.SBUF寄存器（Serial Buffer）

4.中断处理

二、如何从stc-isp获取串口收发数据的代码

1.代码的获取

2.代码的修改

1）第一步，修改头文件

2）第二步，删除重复定义

3）第三步，删除I/0口配置

4）第四步，修改波特率并测试

3.代码的使用

三、代码演示

前言
关于蓝桥杯比赛时会提供的资料前几篇都有提到，这里就不在赘述了，只放一个下载链接：

单片机资源数据包_2023

除了基础部分的按键、LED灯，数码管扫描，还有温度传感器，AD/DA转化，EEPROM存储器，RTC之外，还有三个模块考试的时候可能会考，分别是超声波，NE555和串口。近几年的题也是越来越难，这三个模块也逐渐出现在了省赛的舞台上（当然如果进国赛了，这几个模块就都可能考了）。提升篇主要针对这三个模块进行介绍。

由于这三个模块比赛时不会提供底层代码，所以许多都需要咱们自己来完成，所以不同人写的代码，差异性可能会更大。此外这些代码会涉及到单片机运行的底层知识，关于单片机基础部分的内容，提升篇也会尽可能介绍一部分（当然如果你不会也没关系，文章会教你如何用stc生成或者查数据手册，就算不知道原理，小背一背也是能自己实现的）

一、串口收发数据的介绍

串口收发数据简单点说就是单片机给电脑发数据，电脑给单片机发数据，平时下载程序就是电脑在给单片机发数据。我们在收发数据之前，首先要调整好COM以及波特率。COM口我们可以在设备管理器——端口处查看，一般情况下stc—isp都能正确扫描到COM口。

本篇文章关于串口的部分会着重告诉大家如何去找代码，而非自己去写这串代码，因为这串代码虽然考试时不会给，但是isp里面提供的有现成的代码，至少底层代码不用自己写了，可以直接去移植。这里先介绍一些串口有关的基础知识（当然比赛时用不到），当然也不用记，第二章会告诉大家如何获取与修改现成的代码。

1.波特率（Baud Rate）

波特率是表示每秒传输的位数，通常用波特（bps）来表示。在串口通信中，发送方和接收方必须配置相同的波特率才能正确地进行数据传输。STC15F2K单片机的串口模块可以通过设定计数器的值来实现不同的波特率，也就是说在使用串口时，需要一个定时器/计时器作为波特率发生器。

2.帧格式

帧格式指的是如何将数据转换为连续的位流进行传输。通常包括起始位（Start Bit）、数据位（Data Bits）、校验位（Parity Bit）和停止位（Stop Bit）。起始位指示数据的传输开始，停止位指示数据的传输结束，数据位是实际要传输的数据，而校验位用于检验数据传输的正确性。常见的帧格式包括8N1（8个数据位，无校验位，1个停止位）和8E1（8个数据位，偶校验，1个停止位）。

3.SBUF寄存器（Serial Buffer）

SBUF寄存器是STC15F2K单片机中用于串口通信的特殊寄存器。

对于发送数据，在发送之前，将要发送的数据写入SBUF寄存器。当发送完成后，SBUF寄存器会自动清空等待下一次写入。对于接收数据，接收到的数据会存放在SBUF寄存器中，然后可以通过读取SBUF寄存器来获取接收到的数据。

数据传输：对于发送数据，可以通过将要发送的数据写入SBUF寄存器，然后通过串口模块发送出去。发送数据时，需要检查串口发送完成标志位（TI）是否被置位，以避免数据的丢失。对于接收数据，可以通过读取SBUF寄存器来获取接收到的数据。接收数据时，需要检查串口接收完成标志位（RI）是否被置位，以判断是否有新的数据到达。

写成代码的话，unsigned char da；da=SBUF就是读数据，SBUF=da就是写数据了，当然，这样说太理想了，实际上还需要一些其他处理。SBUF其实是两个寄存器，只是名字一样而已，在发送和接受时虽然都是SBUF，但是对应的寄存器其实是不相同的。

4.中断处理

在接收数据时，可以使用串口接收中断来实现异步接收数据的功能，以提高系统的实时性和效率。串口中断跟定时器中断一样，不过定时器中断是每隔一定时间进一次中断，而串口中断是每次接收到数据之后，就会进一次中断。

二、如何从stc-isp获取串口收发数据的代码

1.代码的获取

stc-isp有一个“范例程序”的功能，在菜单中选择stc15系列单片机，就能找到许多范例程序，这里我们只看串口收发数据的，这里以定时器1模式0（16为自动重载）作为波特率发生器，其他定时器作为波特率发生器的代码也都一样。另外，比赛时一定要合理安排单片机资源。

下面是stc-isp复制过来的代码，这个代码是带有main函数的，我们后续还要对其进行修改：

  1. /*---------------------------------------------------------------------*/
  2. /* --- STC MCU Limited ------------------------------------------------*/
  3. /* --- STC15F4K60S4 系列 定时器1用作串口1的波特率发生器举例------------*/
  4. /* --- Mobile: (86)13922805190 ----------------------------------------*/
  5. /* --- Fax: 86-0513-55012956,55012947,55012969 ------------------------*/
  6. /* --- Tel: 86-0513-55012928,55012929,55012966-------------------------*/
  7. /* --- Web: www.STCMCU.com --------------------------------------------*/
  8. /* --- Web: www.GXWMCU.com --------------------------------------------*/
  9. /* 如果要在程序中使用此代码,请在程序中注明使用了STC的资料及程序        */
  10. /* 如果要在文章中应用此代码,请在文章中注明使用了STC的资料及程序        */
  11. /*---------------------------------------------------------------------*/
  12.  
  13. //本示例在Keil开发环境下请选择Intel的8058芯片型号进行编译
  14. //若无特别说明,工作频率一般为11.0592MHz
  15.  
  16.  
  17. #include "reg51.h"
  18. #include "intrins.h"
  19.  
  20. typedef unsigned char BYTE;
  21. typedef unsigned int WORD;
  22.  
  23. #define FOSC 11059200L          //系统频率
  24. #define BAUD 115200             //串口波特率
  25.  
  26. #define NONE_PARITY     0       //无校验
  27. #define ODD_PARITY      1       //奇校验
  28. #define EVEN_PARITY     2       //偶校验
  29. #define MARK_PARITY     3       //标记校验
  30. #define SPACE_PARITY    4       //空白校验
  31.  
  32. #define PARITYBIT NONE_PARITY   //定义校验位
  33.  
  34. sfr P0M1 = 0x93;
  35. sfr P0M0 = 0x94;
  36. sfr P1M1 = 0x91;
  37. sfr P1M0 = 0x92;
  38. sfr P2M1 = 0x95;
  39. sfr P2M0 = 0x96;
  40. sfr P3M1 = 0xb1;
  41. sfr P3M0 = 0xb2;
  42. sfr P4M1 = 0xb3;
  43. sfr P4M0 = 0xb4;
  44. sfr P5M1 = 0xC9;
  45. sfr P5M0 = 0xCA;
  46. sfr P6M1 = 0xCB;
  47. sfr P6M0 = 0xCC;
  48. sfr P7M1 = 0xE1;
  49. sfr P7M0 = 0xE2;
  50.  
  51. sfr AUXR  = 0x8e;               //辅助寄存器
  52.  
  53. sfr P_SW1   = 0xA2;             //外设功能切换寄存器1
  54.  
  55. #define S1_S0 0x40              //P_SW1.6
  56. #define S1_S1 0x80              //P_SW1.7
  57.  
  58. sbit P22 = P2^2;
  59.  
  60. bit busy;
  61.  
  62. void SendData(BYTE dat);
  63. void SendString(char *s);
  64.  
  65. void main()
  66. {
  67.     P0M0 = 0x00;
  68.     P0M1 = 0x00;
  69.     P1M0 = 0x00;
  70.     P1M1 = 0x00;
  71.     P2M0 = 0x00;
  72.     P2M1 = 0x00;
  73.     P3M0 = 0x00;
  74.     P3M1 = 0x00;
  75.     P4M0 = 0x00;
  76.     P4M1 = 0x00;
  77.     P5M0 = 0x00;
  78.     P5M1 = 0x00;
  79.     P6M0 = 0x00;
  80.     P6M1 = 0x00;
  81.     P7M0 = 0x00;
  82.     P7M1 = 0x00;
  83.  
  84.     ACC = P_SW1;
  85.     ACC &= ~(S1_S0 | S1_S1);    //S1_S0=0 S1_S1=0
  86.     P_SW1 = ACC;                //(P3.0/RxD, P3.1/TxD)
  87.     
  88. //  ACC = P_SW1;
  89. //  ACC &= ~(S1_S0 | S1_S1);    //S1_S0=1 S1_S1=0
  90. //  ACC |= S1_S0;               //(P3.6/RxD_2, P3.7/TxD_2)
  91. //  P_SW1 = ACC;  
  92. //  
  93. //  ACC = P_SW1;
  94. //  ACC &= ~(S1_S0 | S1_S1);    //S1_S0=0 S1_S1=1
  95. //  ACC |= S1_S1;               //(P1.6/RxD_3, P1.7/TxD_3)
  96. //  P_SW1 = ACC;  
  97.  
  98. #if (PARITYBIT == NONE_PARITY)
  99.     SCON = 0x50;                //8位可变波特率
  100. #elif (PARITYBIT == ODD_PARITY) || (PARITYBIT == EVEN_PARITY) || (PARITYBIT == MARK_PARITY)
  101.     SCON = 0xda;                //9位可变波特率,校验位初始为1
  102. #elif (PARITYBIT == SPACE_PARITY)
  103.     SCON = 0xd2;                //9位可变波特率,校验位初始为0
  104. #endif
  105.  
  106.     AUXR = 0x40;                //定时器1为1T模式
  107.     TMOD = 0x00;                //定时器1为模式0(16位自动重载)
  108.     TL1 = (65536 - (FOSC/4/BAUD));   //设置波特率重装值
  109.     TH1 = (65536 - (FOSC/4/BAUD))>>8;
  110.     TR1 = 1;                    //定时器1开始启动
  111.     ES = 1;                     //使能串口中断
  112.     EA = 1;
  113.  
  114.     SendString("STC15F2K60S2\r\nUart Test !\r\n");
  115.     while(1);
  116. }
  117.  
  118. /*----------------------------
  119. UART 中断服务程序
  120. -----------------------------*/
  121. void Uart() interrupt 4
  122. {
  123.     if (RI)
  124.     {
  125.         RI = 0;                 //清除RI位
  126.         P0 = SBUF;              //P0显示串口数据
  127.         P22 = RB8;              //P2.2显示校验位
  128.     }
  129.     if (TI)
  130.     {
  131.         TI = 0;                 //清除TI位
  132.         busy = 0;               //清忙标志
  133.     }
  134. }
  135.  
  136. /*----------------------------
  137. 发送串口数据
  138. ----------------------------*/
  139. void SendData(BYTE dat)
  140. {
  141.     while (busy);               //等待前面的数据发送完成
  142.     ACC = dat;                  //获取校验位P (PSW.0)
  143.     if (P)                      //根据P来设置校验位
  144.     {
  145. #if (PARITYBIT == ODD_PARITY)
  146.         TB8 = 0;                //设置校验位为0
  147. #elif (PARITYBIT == EVEN_PARITY)
  148.         TB8 = 1;                //设置校验位为1
  149. #endif
  150.     }
  151.     else
  152.     {
  153. #if (PARITYBIT == ODD_PARITY)
  154.         TB8 = 1;                //设置校验位为1
  155. #elif (PARITYBIT == EVEN_PARITY)
  156.         TB8 = 0;                //设置校验位为0
  157. #endif
  158.     }
  159.     busy = 1;
  160.     SBUF = ACC;                 //写数据到UART数据寄存器
  161. }
  162.  
  163. /*----------------------------
  164. 发送字符串
  165. ----------------------------*/
  166. void SendString(char *s)
  167. {
  168.     while (*s)                  //检测字符串结束标志
  169.     {
  170.         SendData(*s++);         //发送当前字符
  171.     }
  172. }
  173.

2.代码的修改

可以看到这串代码引用的头文件是#include "reg51.h"，而我们之前引用的都是stc15.h,其实，我们可以理解为15单片机是51单片机的哥哥，是向下兼容51的，而stc15.h其实是包含有reg51.h的所有内容，并且stc15.h里还有一些51单片机没有，但是15单片机有的东西（不知道上述内容对不对，反正大概是这样的），所以我们需要对代码进行修改，大致分四步走：

1）第一步，修改头文件

删除头文件reg51.h并添加头文件stc15.h

2）第二步，删除重复定义

删除所有sfr以及sbit开头的定义，因为这些定义都是51没有但是15有的，所以引用51的头文件之后，15的东西需要单独定义出来，而引用15的头文件之后，这些都在头文件定义过了，就不用再定义了，具体删除的代码如下：

#include "reg51.h"

sfr P0M1 = 0x93;
sfr P0M0 = 0x94;
sfr P1M1 = 0x91;
sfr P1M0 = 0x92;
sfr P2M1 = 0x95;
sfr P2M0 = 0x96;
sfr P3M1 = 0xb1;
sfr P3M0 = 0xb2;
sfr P4M1 = 0xb3;
sfr P4M0 = 0xb4;
sfr P5M1 = 0xC9;
sfr P5M0 = 0xCA;
sfr P6M1 = 0xCB;
sfr P6M0 = 0xCC;
sfr P7M1 = 0xE1;
sfr P7M0 = 0xE2;


sfr AUXR  = 0x8e;               //辅助寄存器

sbit P22 = P2^2;

3）第三步，删除I/0口配置

I/0口配置在main函数内，while（1）之前，这些代码都是配置引脚为准双向的（或者叫初始化为准双向），对于stc15f2k单片机这些是不必要的，因为默认就是准双向，但是对于某些单片机，引脚必须先初始化之后才可以使用。需要删除的代码如下：

    P0M0 = 0x00;
    P0M1 = 0x00;
    P1M0 = 0x00;
    P1M1 = 0x00;
    P2M0 = 0x00;
    P2M1 = 0x00;
    P3M0 = 0x00;
    P3M1 = 0x00;
    P4M0 = 0x00;
    P4M1 = 0x00;
    P5M0 = 0x00;
    P5M1 = 0x00;
    P6M0 = 0x00;
    P6M1 = 0x00;
    P7M0 = 0x00;
    P7M1 = 0x00;

其实，我们也可以在stc-isp内找到这些引脚的配置代码，可以根据自己的需要生成：

4）第四步，修改波特率并测试

代码上已经定义了波特率，我们直接修改其数值即可，改为9600

在stc-isp的串口助手选择正确的串口，并调整波特率为9600，然后就可以打开串口了。默认的代码只有上电之后发送一串数据，所以可以重启一下开发板，就可以看到发送的数据了！

3.代码的使用

经过2代码的修改之后，剩下的代码已经十分的干净了，剩下的代码中在main函数的while（1）之前完成了定时器的初始化。此外代码还写好了两个发送数据的代码，我们可以直接拿来用。对于接收数据，UART中断服务函数内可以自行对数据处理：

/*----------------------------
UART 中断服务程序
-----------------------------*/
void Uart() interrupt 4
{
    if (RI)
    {
        RI = 0;                 //清除RI位
        P0 = SBUF;              //P0显示串口数据
        P22 = RB8;              //P2.2显示校验位
    }
    if (TI)
    {
        TI = 0;                 //清除TI位
        busy = 0;               //清忙标志
    }
}

从P0=SBUF那一行那里开始，就是我们可以修改的地方。比如我们可以用一个自己定义的全局变量来记录SBUF的值，再放到其他地方处理。

但是实际上，在真正的比赛中，我们还需要考虑的内容还有许多，这里只是一种最简单的情况。

此外呢，其实也不难发现，刚才的几个过程也并非必要（因为我一个字都不改时，这串代码就可以正常运行），有的人真的把15单片机当51使用也不是不可以。

三、代码演示

刚才已经把代码介绍与修改好了，这里演示一个修改好之后完整的代码，实现以下功能：

1.上电发送数据"STC15F2K60S2\r\nUart Test !\r\n"

2.LED灯显示接收到的数据：

main.c

  1. /*---------------------------------------------------------------------*/
  2. /* --- STC MCU Limited ------------------------------------------------*/
  3. /* --- STC15F4K60S4 系列 定时器1用作串口1的波特率发生器举例------------*/
  4. /* --- Mobile: (86)13922805190 ----------------------------------------*/
  5. /* --- Fax: 86-0513-55012956,55012947,55012969 ------------------------*/
  6. /* --- Tel: 86-0513-55012928,55012929,55012966-------------------------*/
  7. /* --- Web: www.STCMCU.com --------------------------------------------*/
  8. /* --- Web: www.GXWMCU.com --------------------------------------------*/
  9. /* 如果要在程序中使用此代码,请在程序中注明使用了STC的资料及程序        */
  10. /* 如果要在文章中应用此代码,请在文章中注明使用了STC的资料及程序        */
  11. /*---------------------------------------------------------------------*/
  12.  
  13. //本示例在Keil开发环境下请选择Intel的8058芯片型号进行编译
  14. //若无特别说明,工作频率一般为11.0592MHz
  15.  
  16.  
  17. #include <stc15.h>
  18. #include "intrins.h"
  19.  
  20. typedef unsigned char BYTE;
  21. typedef unsigned int WORD;
  22.  
  23. #define FOSC 11059200L          //系统频率
  24. #define BAUD 9600             //串口波特率
  25.  
  26. #define NONE_PARITY     0       //无校验
  27. #define ODD_PARITY      1       //奇校验
  28. #define EVEN_PARITY     2       //偶校验
  29. #define MARK_PARITY     3       //标记校验
  30. #define SPACE_PARITY    4       //空白校验
  31.  
  32. #define PARITYBIT NONE_PARITY   //定义校验位
  33.  
  34.  
  35. #define S1_S0 0x40              //P_SW1.6
  36. #define S1_S1 0x80              //P_SW1.7
  37.  
  38.  
  39. bit busy;
  40.  
  41. void SendData(BYTE dat);
  42. void SendString(char *s);
  43.  
  44. void main()
  45. {
  46.     ACC = P_SW1;
  47.     ACC &= ~(S1_S0 | S1_S1);    //S1_S0=0 S1_S1=0
  48.     P_SW1 = ACC;                //(P3.0/RxD, P3.1/TxD)
  49.  
  50. #if (PARITYBIT == NONE_PARITY)
  51.     SCON = 0x50;                //8位可变波特率
  52. #elif (PARITYBIT == ODD_PARITY) || (PARITYBIT == EVEN_PARITY) || (PARITYBIT == MARK_PARITY)
  53.     SCON = 0xda;                //9位可变波特率,校验位初始为1
  54. #elif (PARITYBIT == SPACE_PARITY)
  55.     SCON = 0xd2;                //9位可变波特率,校验位初始为0
  56. #endif
  57.  
  58.     AUXR = 0x40;                //定时器1为1T模式
  59.     TMOD = 0x00;                //定时器1为模式0(16位自动重载)
  60.     TL1 = (65536 - (FOSC/4/BAUD));   //设置波特率重装值
  61.     TH1 = (65536 - (FOSC/4/BAUD))>>8;
  62.     TR1 = 1;                    //定时器1开始启动
  63.     ES = 1;                     //使能串口中断
  64.     EA = 1;
  65. 	
  66. //不能连续发送！（直接放在while（1）里）可以在发送之间加一个100ms延时，否则容易接收不到，发送不出去
  67.     SendString("STC15F2K60S2\r\nUart Test !\r\n");
  68.     while(1);
  69. }
  70.  
  71. /*----------------------------
  72. UART 中断服务程序
  73. -----------------------------*/
  74. void Uart() interrupt 4
  75. {
  76.     if (RI)
  77.     {
  78.         RI = 0;                 //清除RI位
  79.         P0 = SBUF;              //P0显示串口数据
  80. 				P2|=0x80;P2&=0x9F;P2&=0x1F;//打开LED灯
  81.     }
  82.     if (TI)
  83.     {
  84.         TI = 0;                 //清除TI位
  85.         busy = 0;               //清忙标志
  86.     }
  87. }
  88.  
  89. /*----------------------------
  90. 发送串口数据
  91. ----------------------------*/
  92. void SendData(BYTE dat)
  93. {
  94.     while (busy);               //等待前面的数据发送完成
  95.     ACC = dat;                  //获取校验位P (PSW.0)
  96.     if (P)                      //根据P来设置校验位
  97.     {
  98. #if (PARITYBIT == ODD_PARITY)
  99.         TB8 = 0;                //设置校验位为0
  100. #elif (PARITYBIT == EVEN_PARITY)
  101.         TB8 = 1;                //设置校验位为1
  102. #endif
  103.     }
  104.     else
  105.     {
  106. #if (PARITYBIT == ODD_PARITY)
  107.         TB8 = 1;                //设置校验位为1
  108. #elif (PARITYBIT == EVEN_PARITY)
  109.         TB8 = 0;                //设置校验位为0
  110. #endif
  111.     }
  112.     busy = 1;
  113.     SBUF = ACC;                 //写数据到UART数据寄存器
  114. }
  115.  
  116. /*----------------------------
  117. 发送字符串
  118. ----------------------------*/
  119. void SendString(char *s)
  120. {
  121.     while (*s)                  //检测字符串结束标志
  122.     {
  123.         SendData(*s++);         //发送当前字符
  124.     }
  125. }
  126.

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