51单片机内部集成了许多通信接口，其中行串口（UART）是最常用的一种。UART是一种异步串行通信协议，可以通过两根数据线实现数据传输。在嵌入式系统中，UART广泛应用于串口调试、数据通信、远程控制等领域。本文将介绍51单片机内部行串口的基本原理和应用。
一、UART的基本原理
1. UART通信原理
UART通信采用异步串行传输方式，数据按位逐个地发送和接收。UART通信需要确定以下几个参数：波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验位。
其中，波特率表示每秒钟发送或接收的数据位数，常用的波特率有9600、19200、38400等。数据位数表示每个字节的数据位数，常用的数据位数有7位和8位；停止位数表示每个字节的停止位数，常用的停止位数有1位和2位；奇偶校验位表示用于检测数据传输是否出错的附加位，常用的奇偶校验方式有偶校验、奇校验和无校验。
2. UART的硬件结构
51单片机内部的行串口由一个发送数据寄存器SBUF和一个接收数据寄存器SBUF组成，其中，SCON为串口控制寄存器，包含各种UART通信参数和中断标志位；P3.0和P3.1为串口数据线TXD和RXD，分别用于发送和接收数据；PCON为功率和控制寄存器，用于设置UART时钟源和UART模式等参数。
3. UART的工作原理
在UART通信过程中，发送端将数据按照设定的数据位数、奇偶校验位和停止位数进行编码，并通过TXD线逐个发送。接收端则需要根据发送端的设置对数据进行解码，并判断数据是否正确。UART通信的核心是时钟同步和波特率生成，具体步骤如下：
（1）设置UART通信参数：通过SCON寄存器设置UART通信的波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验方式等参数。
（2）设置UART时钟源：通过PCON寄存器设置UART的时钟源，可以选择外部晶振或内部振荡器等多种时钟源。
（3）产生波特率时钟：UART通信需要产生一个与波特率相匹配的时钟，用于定时发送和接收数据。51单片机内部有一个16位计数器TIMER，可以通过软件设置分频系数从而实现不同波特率的时钟。
（4）发送数据：当发送端有数据需要发送时，将其编码后通过TXD线逐个发送。发送端通过检测SCON寄存器中的TI标志位来确认是否发送成功。
（5）接收数据：当接收端接收到数据后，需要对其进行解码，并根据奇偶校验位进行校验以确定数据的正确性。接收端通过检测SCON寄存器中的RI标志位来确认是否接收成功，并将接收到的数据存储到SBUF寄存器中。
二、UART的应用
1. 串口调试
UART通信可以作为一种常见的调试方式，将调试信息通过串口发送到PC机，通过终端软件查看和分析调试结果。在实际开发中，可以使用printf函数输出调试信息，并通过串口发送到PC机。
2. 数据通信
UART通信可以实现嵌入式系统和其他设备之间的数据传输，例如传感器数据采集、电机控制、无线通信等应用。通过配置合适的波特率和数据格式，可以实现高效、稳定的数据传输。
3. 远程控制
UART通信还可以作为一种远程控制方式，将控制命令通过串口发送到嵌入式系统，并由系统执行相应的操作。例如，在智能家居系统中，可以使用UART通信控制各种设备的开关、调节亮度和温度等参数。
4. 传感器测量
许多传感器输出的信号都是模拟信号，需要通过ADC模块进行采样和转化。但有些传感器也支持数字信号输出，例如DS18B20温度传感器，就可以直接通过UART通信读取温度值和校验信息。
总之，51单片机内部的行串口提供了非常便利的通信接口，可以广泛应用于串口调试、数据通信、远程控制、传感器测量等领域。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的波特率和数据格式，并正确设置串口控制寄存器和PCON寄存器等参数，以实现稳定、快速的数据传输和控制。
