STC89C52串口通信实验一文说清核心要点

从零搞懂STC89C52串口通信：不只是“发个数据”那么简单

你有没有遇到过这种情况？代码写完下载进单片机，打开串口助手却半天没反应；或者好不容易收到数据了，结果满屏乱码——明明是想发“Hello”，回显的却是“ȫ”。别急，这几乎每个学51单片机的人都踩过的坑。

今天我们就以STC89C52为例，彻底讲清楚它和PC之间是如何通过串口“对话”的。不是简单贴几行代码，而是带你一层层拆解背后的硬件逻辑、时序控制和常见陷阱。当你合上这篇文章时，你应该能自信地说：“我知道为什么我的串口通了，也知道它什么时候会不通。”

一、先搞明白一件事：我们到底在连什么？

很多初学者一开始就被“串口”这个词绕晕了。其实你可以把它想象成两个设备之间的对讲机——没有复杂的协议栈，也不需要握手认证，只要双方约定好说话的速度（波特率）和语言格式（数据位、停止位等），就能直接交流。

但这里有个关键问题：
STC89C52 的 IO 引脚输出的是 TTL 电平（0V/5V），而传统 PC 的 RS-232 接口使用的是 ±12V 的电压标准。

这意味着它们根本不能直接“通话”。必须经过一个“翻译官”——比如常见的MAX232 芯片或集成模块（如 CH340G + MAX232 组合），完成电平转换。

所以完整的链路其实是这样的：

[PC] ⇄ [USB转TTL模块] ⇄ [电平转换芯片] ⇄ [STC89C52]

✅ 小贴士：现在大多数开发板都集成了 USB-to-TTL 功能，你只需要一根 USB 线就能实现供电+通信，非常方便。但务必确认你的模块支持 5V 输出（兼容 STC89C52）！

二、STC89C52 内部有个“通信引擎”：UART 模块

别被名字吓到，“UART”全称是 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，说白了就是一个能把并行数据变成串行发送出去，并且能接收串行数据再还原回来的硬件模块。

STC89C52 片内就自带这样一个 UART 模块，通过几个特殊寄存器来控制它。最核心的就是下面这几个：

寄存器	作用
SCON	控制串口工作模式、是否允许接收、查看发送/接收状态
SBUF	发送和接收的数据缓冲区（同一个地址，读写自动区分）
PCON	包含 SMOD 位，用于加倍波特率
TMOD / TH1 / TL1 / TR1	定时器 T1 配置相关，为 UART 提供精准时钟

我们常用的是哪种模式？

虽然 STC89C52 支持四种串口模式，但日常实验中用得最多的是模式1：
- 10位帧结构：1位起始 + 8位数据 + 1位停止
- 波特率可变，由定时器 T1 提供时钟
- 全双工通信（TXD 和 RXD 各自独立）

设置方法很简单：

SCON = 0x50; // SM0=0, SM1=1 → 模式1；REN=1 → 允许接收

这一行代码的背后，其实是告诉芯片：“我要开始准备收发数据了，请启动串口引擎。”

三、决定成败的关键：波特率怎么算才准？

如果你只记得一句话，请记住这个：

用 12MHz 晶振跑 9600 波特率？基本必出错！

为什么？因为 UART 是异步通信，靠的是双方“心照不宣”地按照相同速度采样每一位数据。如果两边节奏差太多（一般要求误差 < 2%），就会出现“你在中间采样，我在边缘变化”的情况，最终导致数据错乱。

那怎么办？答案是：使用 11.0592MHz 晶振。

这个数字看起来奇怪，但它有一个神奇特性——能被常见波特率整除，从而极大降低误差。

举个例子，在 SMOD=0 的情况下，波特率计算公式为：

$$
\text{Baud} = \frac{f_{osc}}{12 \times 32 \times (256 - TH1)}
$$

代入 $ f_{osc} = 11059200 $，目标波特率为 9600：

$$
TH1 = 256 - \frac{11059200}{12 \times 32 \times 9600} = 256 - 3 = 253 = 0xFD
$$

刚好是整数，无误差！

常见波特率	TH1 初值（SMOD=0）
9600	0xFD
19200	0xFD （需 SMOD=1）
115200	0xFF

⚠️ 注意：115200 在 SMOD=0 下误差高达 3.7%，通信极不稳定。建议开启 SMOD（PCON |= 0x80）后使用 19200 或更低速率进行调试。

下面是初始化定时器 T1 的完整配置：

void UART_Init(void) { SCON = 0x50; // 模式1，允许接收 TMOD &= 0x0F; // 清除T1原有模式 TMOD |= 0x20; // T1 工作于模式2：8位自动重装 TH1 = 0xFD; // 波特率9600 @11.0592MHz TL1 = 0xFD; PCON &= 0x7F; // SMOD = 0（不加倍） TR1 = 1; // 启动定时器T1 }

看到TMOD |= 0x20这句了吗？它的意思是让 T1 成为一个“永不停歇的节拍器”，每溢出一次就给 UART 提供一个时钟脉冲。这就是整个通信节奏的源头。

四、发送数据很简单？别忘了 TI 标志位！

很多人写发送函数是这样写的：

void Send_Byte(unsigned char dat) { SBUF = dat; }

看起来没错，但实际运行你会发现：连续发两个字节时，第二个可能还没发完就被覆盖了！

原因在于：SBUF 只是一个缓冲寄存器，真正发送是由硬件完成的。当一帧数据发送完毕后，硬件会自动将TI（发送中断标志）置1，表示“我可以发下一个了”。

如果不等 TI 就继续写 SBUF，会导致前一个数据还没发完就被打断。

正确的做法是轮询 TI：

void UART_SendByte(unsigned char byte) { SBUF = byte; // 触发发送 while (!TI); // 等待发送完成 TI = 0; // 手动清零！非常重要 }

或者更高效的方式：使用中断驱动，在 TI 置位后自动触发下一次发送。

五、接收数据更要小心：RI 不清零会反复进中断！

接收比发送更需要注意细节。每当一帧数据接收完成，硬件会：
1. 将数据存入 SBUF
2. 将RI（接收中断标志）置1
3. 如果 ES=1（串口中断使能），则触发中断

但注意：RI 必须由软件手动清零！否则 CPU 会不断进入中断服务程序，造成“卡死”。

典型的中断服务函数如下：

unsigned char rx_buf; bit rx_flag = 0; void uart_isr() interrupt 4 { if (RI) { RI = 0; // 第一步：必须先清 RI！ rx_buf = SBUF; // 读取接收到的数据 rx_flag = 1; // 设置接收完成标志 } if (TI) { TI = 0; // 清除发送标志（用于连续发送） } }

主程序只需检测rx_flag是否为1，即可安全处理新数据，避免在中断中做复杂操作。

💡 进阶建议：对于多字节接收场景，可以引入环形缓冲区（ring buffer）来防止数据丢失。

六、实战案例：按键发指令，LED响应 + 回复 OK

我们来做一个典型的小系统验证通信是否正常：

按键 K1 按下 → 单片机向 PC 发送 “LED ON”
PC 发送 “LED ON” → 单片机点亮 P1^0 上的 LED，并回复 “OK”

硬件连接简图：

K1 → P3^2 LED → P1^0 TXD → USB-TTL 模块 → PC RXD ← USB-TTL 模块 ← PC

主程序逻辑：

#include <reg52.h> sbit LED = P1^0; sbit KEY = P3^2; unsigned char rx_data; bit rx_ready = 0; void DelayMs(unsigned int ms) { unsigned int i, j; for(i=0; i<ms; i++) for(j=0; j<110; j++); } void main() { UART_Init(); EA = 1; // 开总中断 LED = 1; // 初始熄灭 while(1) { // 按键发送测试 if(KEY == 0) { DelayMs(10); while(!KEY); UART_SendByte('L'); UART_SendByte('E'); UART_SendByte('D'); UART_SendByte(' '); UART_SendByte('O'); UART_SendByte('N'); UART_SendByte('\r'); UART_SendByte('\n'); } // 接收处理 if(rx_ready) { rx_ready = 0; if(rx_data == 'L') { // 简单匹配命令 LED = 0; UART_SendString("RESPONSE:OK\r\n"); } else { UART_SendString("ERROR:UNKNOWN CMD\r\n"); } } } }

配合 PC 端串口助手（如 XCOM、SSCOM），你就能看到完整的交互过程。