一、51单片机串口概念
1、51单片机的串行口
51单片机的串行口是一个可编程全双工的通信接口，具有UART（通用异步收发器）的全部功能。
2、51单片机的硬件连接
简单双向串口通信有两根数据通信线：
发送端TXD（Transmit Data）
接收端RXD（Receive Data）
TXD和RXD要交叉连接
3、51单片机串口通信的基本结构
51单片机的串行口主要是由两个独立的串行数据缓存器SUBF（一个发送缓存寄存器，一个接收缓存寄存器）和发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器及若干控制门电路组成。串行口的基本结构如图所示：
关于SUBF：串口数据缓存寄存器，物理上是两个独立的寄存器，但是占用相同的地址。写操作时，写入的是发送寄存器；读操作时，读出的是接收寄存器。
①：接收端：数据通过RXD接收引脚，再通过移位寄存器将数据转存到接收寄存器中
②：发送端：讲数据从发送寄存器中移出，通过TXD发送引脚将数据发送出去
③：波特率：通过设置定时器1的初值，获取T1溢出率，通过SMOD模式的设置求取波特率
④：中断：通过发送中断标志位或接收中断标志位是否被置位，判断是否进入串口中断程序，在接收数据完成后，会将RI置位，产生一个接收中断；在发送完成后，会将TI置位，产生发送中断
4、传播速率——比特率
比特率是指每秒传送的比特（bit）数。单位为bps（bit per second）也可表示为b/s，比特率越高，单位时间传送的数据量（位数）越大。
5、波特率
在串口通信中，收发双方对发送或接收数据的速率有约定，即双方要有相同的波特率，我们可以通过编程对单片机串行口设定4中工作方式：
其中，T1的溢出率 = 1/T1溢出的时间
①：关于定时器1方式的选择
在说选取定时器1方式之前插一句：这里的定时器1方式2不是串口那4中方式中的方式2；
在学习定时器的相关知识的时候，我们知道定时器有4种不同的工作方式，在串口通信的实验中，我们选择的是定时器1的工作方式2；
定时器T1工作于方式0：溢出所需周期数=8192-x
定时器T1工作于方式1：溢出所需周期数=65536-x
定时器T1工作于方式2：溢出所需周期数=256-x
为什么不选择定时器1的工作方式1：
如果我们使用定时器1的工作方式1在中断中装初值的方法来T1溢出率的话，在进入中断、重装值、出中断这个过程中很容易产生时间上的微小的误差，当多次操作时微小的误差不断累积，终会产生错误；
为什么选择定时器1的工作方式2：
因为方式2为自动重装初值的8位定时器/计数器模式（自动重装载就是在定时器溢出后自动装入设定的初值，这样的好处当然是显而易见的，不需要在中断服务器里手动赋值了，所以可以精确的定时）所以用它来做波特率发生器最恰当。
②：波特率的计算
在上面介绍串口四种方式的时候提到了波特率的计算公式，由公式可以看出，串口方式0和方式2的波特率是固定的；方式1和方式3的波特率是可变的（根据定时器T1的溢出率来控制）
话不多说，根据题来理解：
根据已知波特率，如何计算定时器1方式2下计数寄存器中的初值：
已经波特率 = 9600，系统的晶振频率 = 12Mhz，求给TH1和TL1的初值：
由此可见，当系统的晶振频率为12Mhz时，定时器的初值不是整数；经过计算可得，当晶振频率为11.0592Mhz时，（256-x） = 3；
当时钟频率选用11.0592MHZ时,取易获得标准的波特率,所以很多单片机系统选用这个看起来“怪”的晶振就是这个道理。
6、波特率与比特率关系与区别
码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个 二进制数字 ，这样的时间间隔内的信号称为 (二进制）码元。
在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。即波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示。每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率，简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率。波特率与比特率的关系是比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。波特率是传输通道频宽的指标。
二、串口通信有关寄存器
1、数据缓存寄存器
SBUF是可以直接寻址的专用寄存器。物理上，它对应着两个寄存器，即一个发送寄存器一个接收寄存器，CPU写SBUF就是修改发送寄存器；读SBUF就是读接收寄存器。接收器是双缓冲的，以避免在接收下一帧数据之前，CPU未能及时的响应接收器的中断，没有把上一帧的数据读走而产生两帧数据重叠的问题。对于发送器，为了保持最大的传输速率，一般不需要双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠问题。
2、电源寄存器PCON
该寄存器是用来管理单片机的电源部分，包括上电复位检测，掉电模式，空闲模式等
在串口通信中，我们仅仅需要关注SMOD这一位
SMOD = 0且串口方式为1、2、3时，波特率正常
SMOD = 1且串口方式为1、2、3时，波特率加倍
3、状态寄存器SCON（98H）
SM0 SM1：工作方式选择位，串行口有四种工作方式，他们由SM0和SM1设定，其对应关系表如下：
SM2：多机通信时的接收允许标志位
REN：允许串行接收位
TB8，RB8：发送接收数据的第9位，当串口工作于方式2或3 时使用到，指向的是串行传输的第9位数据；
1）SM2=0，在方式2或3下，TB8、RB8 发送与接收第9位奇偶校验位；
2）SM2=1，多机通信时的接收允许位，并且在方式2或3下工作；
TI：发送中断标志位，在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其他方式，串行发送停止位的开始时，由其内部硬件使TI置1，向CPU发出中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。
RI：接收中断标志位，在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其他方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发出中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0,取消此中断申请。
三、串口通信代码
串行口在工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1，串行口控制和中断控制。
void usart_init()
{TMOD = 0x20; //选择定时器1的工作方式2TH1 = 0xF3； //通过设置定时器1的初值来选择波特率TL1 = 0xf3；TR1 = 1； //打开计数器SCON = 0x50； //0101 0000PCON = 0x80;ES = 1; //打开通信中断 ①EA = 1; //打开总中断 ②
}或者
void usart_init()
{TMOD = 0x20;TH1 = 253;TL1 = 253;TR1 = 1;SM0 = 0;SM1 = 1;// REN = 1// EA = 1;// ES = 1;
}在编写串口发送端程序时，无需用到接收数据和中断服务函数，所以REN、EA、ES不需要对他们进行操作
