proteus仿真uart串口实验

news2025/2/13 21:41:14

串口通信在单片机开发中是一种很常见的通信方式，一般所说的串口是对应rs232标准，对应有gnd,vcc,rx,tx四根数据线。其中rx,tx分别是接收、发送端口，而在实际接线中，我们需要注意，rx接另一端tx,tx接另一端的rx。在51单片机中，rx对应P3.0端口，tx对应P3.1端口。

串口终端在proteus中，是在Virtual Instruments Mode的VIRTUAL TERMINAL。

要仿真串口通信，我们需要了解串口内部结构，这里给出单片机手册中关于串口内部逻辑使用到的寄存器列表:

我们要重点关注的是如下四个寄存器：

SCON：串口控制寄存器

PCON：电源控制寄存器

SBUF：缓存数据寄存器

IE：串口中断寄存器

一般，串口工作模式有如下四种方式：

0）同步移位寄存器

1）8位UART，波特率可变

2）9位UART，波特率固定

3）9位UART，波特率可变

在串口实验中，主要使用工作模式1）8位UART，波特率可变。这种工作模式具体内容如下所示：

我们的串口工作模式，主要由SCON这个寄存器变量来设置。而SCON寄存器描述如下：

这里也引出了关于SCON值得的设置，和设置之后波特率的计算方法，这里波特率的计算关系到定时器1的溢出率，这个溢出率又和6T(SMOD=1)/12T(SMOD=0)的工作模式有关，我们看如下所示的串口工作内部结构：

综合以上描述，波特率的计算就是 baud_rate = $\frac{2^{SMOD}}{32} * \frac{ SYSclk}{12 * (256 - TH1)}$

SYSclk是系统时钟，也就是晶振的频率，如果晶振是12M，这里就是 $12 * 10^6$ 。

这个晶振的频率和波特率的大小，以及TH1的初始值，关系到后面仿真的时候，在visual terminal中是否会乱码和不显示内容。因为如果存在误差，那么最后收到的数据就会错位，在显示的时候，就会乱码或者不显示。

一般，我们晶振大概是12M，但是实际上，可能会设置为11.0592M，这样，我们在设置了TH1初始值为0xFD=253之后，那么这个时候波特率根据上面的计算公式，可以得出，正好是9600。

如下所示的代码，是一个使用proteus仿真51单片机结合visual terminal串口终端显示单片机发送的字符串aaa并显示的程序。

#include <reg51.h> 
        
void uart_init(void);
void uart_send_byte(unsigned char c);
void delay(void);
void uart_send_string(unsigned char *str);

void main(void)
{
  uart_init();                
  while(1)
  {
    uart_send_string("aaa\r\n");
    delay();                     
  }
}

void uart_init(void)
{
 SCON=0x50;      
 PCON=0x00;      
 TMOD=0x20;   
 TH1=TL1=0xFD; 
 TR1=1;          
 ES=1;          
 EA=1;          
}

void uart_send_data(unsigned char c) 
{
 SBUF=c;                
 while(!TI);  
 TI=0;          
}

void uart_send_string(unsigned char *str)
{
  while (*str)
  {
	uart_send_data(*str++);                   
  }
}

void delay(void)
{
 unsigned char a,b;
 for(a=0;a<100;a++)
  for(b=0;b<100;b++);
}

这段代码最麻烦的在于uart_init()串口初始化部分，这里的值，可以通过我们的单片机下载程序stc-isp工具来生成：