一、先上代码
usart.c
cpp
/*
============================================================
89C51 串口通信功能函数库
适合初学者阅读 ------ 每一句都有注释
作者：示例教学代码
日期：2024
============================================================
【用法示例 - 请先看这里！】
#include <reg51.h>
void main(void)
{
// 第一步：初始化串口，设置波特率为 9600
UART_Init();
// 第二步：发送一个字节（例如发送字符 'A'，ASCII = 0x41）
UART_SendByte('A');
// 第三步：发送一个字符串
UART_SendString("Hello, 89C51!\r\n");
// 第四步：开启总中断，开始接收数据（初始化时已开启，这里提示一下）
// 当串口收到数据时，会自动调用中断服务函数 UART_ISR()
// 接收到的数据存放在 rx_buffer[] 缓冲区中
// 可以用 rx_count 知道当前缓冲区里有几个字节
// 第五步：主循环中检查缓冲区是否有数据
while (1)
{
if (rx_count > 0) // 如果缓冲区里有数据
{
unsigned char ch;
EA = 0; // 关总中断，防止读取时被打断
ch = rx_buffer[0]; // 取出第一个字节
// 把缓冲区往前移一位（简单处理方式）
unsigned char i;
for (i = 0; i < rx_count - 1; i++)
rx_buffer[i] = rx_buffer[i + 1];
rx_count--; // 计数减一
EA = 1; // 重新开总中断
UART_SendByte(ch); // 把收到的字节原样发回去（回显）
}
}
}
============================================================
*/
#include <usart.h> /* 包含89C51寄存器定义头文件，里面定义了TMOD、SCON等寄存器 */
/* -------------------------------------------------------
宏定义：波特率相关常数
-------------------------------------------------------
晶振频率：89C51 最常见的是 11.0592 MHz
为什么选 11.0592？因为用它可以精确产生标准波特率，误差为 0%！
如果用 12 MHz，波特率会有误差，通信容易出错。
------------------------------------------------------- */
#define FOSC 11059200UL /* 晶振频率，单位 Hz，UL 表示无符号长整型 */
#define BAUD_RATE 9600 /* 目标波特率，常用值：9600、19200、38400 bps */
/*
波特率计算方法（重点！）：
------------------------------------------------
89C51 串口工作在方式1时，使用定时器1产生波特率。
定时器1 工作在方式2（8位自动重装），溢出时产生时钟。
公式：
TH1 = 256 - (FOSC / 12 / 32 / BAUD_RATE)
拆解说明：
- FOSC / 12：定时器的时钟频率 = 晶振 ÷ 12（每个机器周期=12个振荡周期）
例：11059200 / 12 = 921600 Hz
- / 32： 串口方式1每位需要采样32次
例：921600 / 32 = 28800 Hz
- / BAUD_RATE：计算每个波特需要溢出几次
例：28800 / 9600 = 3
- 256 - 结果：得到定时器初值（方式2下，TH1存的是重装值）
例：256 - 3 = 253 = 0xFD
所以 TH1 = 0xFD 时，波特率恰好是 9600 bps（晶振11.0592MHz）
如果 SMOD = 1（电源控制寄存器PCON的最高位），波特率加倍：
TH1 = 256 - (FOSC / 12 / 16 / BAUD_RATE)
------------------------------------------------
*/
#define TH1_VALUE (256 - (FOSC / 12 / 32 / BAUD_RATE))
/* 上面这行：用宏自动计算 TH1 的值，这样修改 BAUD_RATE 就能自动更新 */
/* -------------------------------------------------------
接收缓冲区定义
------------------------------------------------------- */
#define RX_BUF_SIZE 10 /* 缓冲区大小：最多存32个字节，可根据需要修改 */
unsigned char rx_buffer[RX_BUF_SIZE]; /* 接收数据缓冲区数组 */
unsigned char rx_count = 0; /* 当前缓冲区中已存数据的字节数，初始为0 */
/* ============================================================
函数：UART_Init
功能：初始化89C51串口
参数：无
返回：无
============================================================ */
void UART_Init(void)
{
/* --- 第1步：配置定时器1，用于产生波特率 --- */
SCON = 0x50;
TMOD &= 0x0F; /* 先清除 TMOD 高4位（定时器1的配置位），保留低4位（定时器0）
0x0F = 0000 1111，与运算后 TMOD 高4位变0 */
TMOD |= 0x20; /* 设置定时器1 为 方式2（8位自动重装模式）
0x20 = 0010 0000，即 M1=1, M0=0，表示方式2
方式2优点：溢出后自动从TH1重装到TL1，不需要软件手动重装 */
TH1 = TH1_VALUE; /* 设置重装值（溢出后自动装入TL1的值）
根据波特率公式计算，9600bps时 = 0xFD = 253 */
TL1 = TH1_VALUE; /* 设置初始值，让定时器从这个值开始计数
第一次溢出时间和以后一样，保证第一个波特率周期正确 */
TR1 = 1; /* 启动定时器1，开始计数产生波特率
TR1 是 TCON 寄存器中的位，=1 表示运行 */
/* --- 第2步：配置串口控制寄存器 SCON --- */
// SCON = 0x50;
/* 0x50 = 0101 0000，逐位说明：
位7 SM0 = 0 \
位6 SM1 = 1 / SM0=0,SM1=1：串口工作方式1（10位异步）
方式1：1位起始位 + 8位数据 + 1位停止位
位5 SM2 = 0 多机通信位，单机通信置0
位4 REN = 1 允许接收，必须置1才能接收数据
位3 TB8 = 0 方式1不用，置0
位2 RB8 = 0 方式1不用，置0
位1 TI = 0 发送中断标志，初始清0
位0 RI = 0 接收中断标志，初始清0 */
/* --- 第3步：开启中断 --- */
ES = 1; /* 开串口中断（Enable Serial port interrupt）
ES 是 IE 寄存器中的位，=1 允许串口产生中断 */
EA = 1; /* 开总中断（Enable All interrupts）
EA 必须=1，各个中断才能真正起作用
如果 EA=0，即使 ES=1 也不会触发中断 */
}
/* ============================================================
函数：UART_SendByte
功能：通过串口发送一个字节的数据
参数：dat - 要发送的字节数据（0x00 ~ 0xFF）
返回：无
发送流程：把数据写入SBUF，硬件自动发送，等待TI=1表示发完
============================================================ */
void UART_SendByte(unsigned char dat)
{
unsigned char t = 0;
// TI = 0; /* 清除发送中断标志
// TI=1 表示"上一次发送完成了"，这里先清0，准备新的发送 */
SBUF = dat; /* 把数据写入串口发送缓冲寄存器 SBUF
写入后，硬件自动将数据转换成串行信号发送出去
89C51 中 SBUF 发送和接收共用地址，但物理上是两个不同的寄存器 */
while (!TI)
{
t++;
if(t>200)
break;
} /* 等待发送完成
发送过程中 TI=0，发完一个字节后硬件自动将 TI 置1
while(!TI) 就是：只要 TI=0（还没发完），就一直等待
注意：这是"查询等待"方式，CPU会在这里空转，直到发完 */
TI = 0; /* 发送完成后，手动清除 TI 标志
因为这里没有用发送中断，所以要手动清TI
如果不清，下次调用此函数时可能出错 */
}
/* ============================================================
函数：UART_SendString
功能：通过串口发送一个字符串（以'\0'结尾的C字符串）
参数：str - 指向字符串的指针，字符串必须以'\0'结尾
返回：无
示例：UART_SendString("Hello!\r\n");
\r\n 是回车+换行，串口调试助手中会换行显示
============================================================ */
void UART_SendString(unsigned char *str)
{
while (*str != '\0') /* 循环条件：当前字符不是字符串结束符'\0'
*str 表示取指针str指向的字符
字符串"Hello"在内存中是 H,e,l,l,o,\0 */
{
UART_SendByte(*str); /* 发送当前字符（调用上面的发送字节函数） */
str++; /* 指针移向下一个字符
str++ 使 str 指向字符串的下一个位置 */
}
/* 退出循环时，*str == '\0'，字符串发送完毕 */
}
/* ============================================================
中断服务函数：UART_ISR（串口中断服务程序）
功能：当串口收到数据时自动执行，将数据存入缓冲区
触发条件：RI=1（收到数据）或 TI=1（发送完成）都会触发串口中断
中断号 4 = 串口中断（89C51固定分配）
中断优先级可在 IP 寄存器中设置，这里使用默认低优先级
注意：中断函数不能有参数，不能有返回值
============================================================ */
void UART_ISR(void) interrupt 4
{
/* --- 处理接收中断 --- */
if (RI == 1) /* 判断是否是"接收完成"中断
RI=1 表示串口接收到了一个完整字节
（如果是TI=1则跳过，我们不处理发送中断） */
{
RI = 0; /* 立即清除接收中断标志
必须用软件手动清零，否则会不断触发中断！
这是初学者最容易忘记的一步 */
if (rx_count < RX_BUF_SIZE) /* 检查缓冲区是否已满
如果满了就丢弃新数据，防止数组越界 */
{
rx_buffer[rx_count] = SBUF; /* 从接收缓冲寄存器SBUF读出数据
存入接收缓冲区的下一个空位
rx_buffer[0]是第1个收到的字节
rx_buffer[1]是第2个，以此类推 */
rx_count++; /* 缓冲区数据计数加1 */
}
UART_SendByte(SBUF); //发送收到的数据
/* 如果 rx_count >= RX_BUF_SIZE，说明缓冲区满了，新数据被丢弃
实际项目中可以设置一个溢出标志位来通知主程序 */
}
/* --- 处理发送中断（这里不需要处理，忽略即可）--- */
if (TI == 1) /* 如果是发送完成中断 */
{
TI = 0; /* 清除发送中断标志，防止反复进入中断 */
/* 在本例中，发送使用查询方式（在SendByte中等待TI），
所以发送中断不需要额外处理，直接清标志退出即可 */
}
}
void rx_buffer_clear(void)
{
rx_count = 0;
rx_buffer[0] = '\0';
}
/* ============================================================
【补充说明 - 常见问题】
Q1: 为什么串口通信会乱码？
A: 1. 检查两端波特率是否一致
2. 检查晶振是否是 11.0592 MHz（其他晶振会有误差）
3. 检查 TH1 值是否正确
Q2: 发送函数卡住不动（死在while(!TI)）？
A: 检查 TR1 是否启动，检查 TI 是否被意外清零
Q3: 接收不到数据？
A: 1. 检查 REN=1（允许接收位）
2. 检查 EA=1 且 ES=1（总中断和串口中断都开了）
3. 检查 RI 是否在中断里清零了
Q4: 缓冲区总是满？
A: 主程序处理数据的速度太慢，增大 RX_BUF_SIZE 或加快处理
【波特率与 TH1 对照表（晶振 11.0592 MHz，SMOD=0）】
波特率 TH1值（十进制） TH1值（十六进制）
1200 bps 230 0xE6
2400 bps 244 0xF4
4800 bps 250 0xFA
9600 bps 253 0xFD
19200 bps 253 (SMOD=1) 0xFD（需要设置PCON |= 0x80）
38400 bps 255 (SMOD=1) 0xFF（误差较大，不推荐）
============================================================ */usart.h
cpp
#ifndef __USART_H__
#define __USART_H__
#include <reg52.h>
void UART_Init(void);
void UART_SendByte(unsigned char dat);
void UART_SendString(char *str);
void rx_buffer_clear(void);
#endif二、硬件连接说明
TX RX
三、代码用法
cpp
UART_Init();
UART_SendByte('K');
UART_SendString("while\r\n");