Question

关于串口通信波特率的几点思考 - 草稿

Answer 1

姓名：郭金    学号：17101223407

【嵌牛导读】：本文根据串口通信波特率的实践总结出几点关于单片机晶振的一些问题。

【嵌牛鼻子】：单片机、UART、串口

【嵌牛提问】： 为什么51单片机的晶振一般使用11.0592？

【嵌牛正文】：

    首先想说，12MHZ真的是有问题。我使用的是STC89C52RC的单片机，他的最小系统板的的晶振是12Mhz，但是这个开发板上买的晶振就没写频率！我一直以为这是默认的11.0592Mhz，因为之前用的最小系统板都是这个频率。在没有使用串口通信的时候，不管是11.0592M还是12M，都对程序的影响不是很大，所以一直没有太注意这方面的问题。

    直到今天，需要用到UART串口通信，搞了快两天，输出到电脑端一直是乱码！真的差点都放弃了。现在想想幸好当时没有放弃。现在终于想通了。

    其实就是晶振的问题。实际上我的这个板子上是12Mhz，而书上和我在网上找到的例程上面都是按照11.0592M计算的。所以我在一个错误的基础上面，肯定找不到正确的出路。

      首先，通信波特率的定时器初值的计算公式：

TH1 = TL1 = 256 - 晶振/12/16/波特率/2.

如果写了PCON=0X80，就不需除2.，PCON为电源管理寄存器，他的最高位可以把波特率提高一倍。

      在这里 ，256是8位定时器的溢出值，也就是TL1的溢出值。12是说一个一个机器周期等于12个时钟周期，值得关注的是16，在51单片机内置的串口模块中，他采取的方式是把一位信号采集16次，然后把第7、8、9次取出来，如果这三次中其中有两次是高电平的话，就认定这一位数据是1，如果两次数据是低电平，就认为是0.这样可以提高通信的容错率。

      首先先说一下为什么波特率 要设置成4800，9600,19200等等类似这样的 数？为什么不是12345？我在一片博客中找到了可能的答案。

    传送门：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6202cb4101011udd.html

1：根据电、传输介质等的物理特性结合串口设备使用的要求

为了保证有效通讯，根据电、传输介质等的物理特性结合串口设备使用的要求，确定RS232最大传输速率只能是115200，然后逐级二分得到57600，28800，19200……为适应这些速率，设计相应的晶振频率。

2：这是由电信线路特性决定的

电话线路的带通是300－－3KHz，当时HAYES先搞的modem，所以用的2400HZ信号，对应波特率是2400。由于基本频率确定了，以后采用的提高通讯速率的方法都是在2400基础上倍频的，所以形成了9600，19200。

      不管哪种说法，都是先有波特率再有晶振频率。重点：先有波特率再有晶振频率！

    也就是说，人们首先通过实验发现了合适的传输波特率，然后根据这个波特率及其倍频，计算出了合适的单片机时钟频率，也即是我们的晶振频率。

      使用多了会发现，采用这个公式计算的时候，有时候会出现小数点的情况。这也是为什么晶振使用11.0592的原因。当使用这个频率的晶振，计算的时候，基本不会出现小数点 。而使用12M的时候，很多小数点。

      那么我们先不管这个11.0592到底是怎么来的？我们就看一下这个频率和12M的频率的对比，他们分别使用的时候，计算出来的TH1的初值到底是多少。

      下面表格的数据是我通过上面的公式计算出来的。

      可以看出，在12M的时候，只有把波特率2400bps/s最合适，误差是0.16%，这样就不会产生乱码了，TH1和TL1都设为0xf3。其他小数点都不合适，四舍五入的话，误差率也比较大。9600的情况下会有7.8%的误差，所以会产生乱码，其实我试了一次，9600波特率的时候，无法实现传输。但是我不是很清楚他的这个误差是怎么算出来的，如果你看到这个，又恰巧你知道 这个问题，那么想麻烦你在下面回复一下，谢谢。

      在12M晶振下，我尝试了用2400波特率和4800波特率进行传输，结果如下，这是4800波特率的，可以看到，误差还是挺大的了。

      这是2400波特率的传输，发现基本没有错误：

      还有一点，就是我发现，在程序里面 是直接把那个公式写进去还是先自己算出来值化为16进制，在赋给TH1和TL1，这两种情况的传输效果是不同的。我估计就是因为12M晶振的问题，因为用公式算出来 的值小数点挺多的，会产生误差 ，而自己给的是一个确定的值。所以尽量自己先算出来，然后赋值，这样比较精确，实在不知道的话，就把小数点的尾数是进位还是舍去都试一遍，看看哪个的传输效率更高一点。

    下面是直接用公式的，发现误差很大。基本上收不到数据。

      2400的波特率计算公式也是一样，基本收不到数据，只有自己计算出来才行

      下面是在另一篇博客里的发现的相关内容：

传送门：http://blog.163.com/cobain_731/blog/static/2060972022012330115642462/

      为什么51单片机的晶振一般使用11.0592？

      用11.0592晶振的原因是51单片机的定时器导致的。用51单片机的定时器做波特率发生器时，如果用11.0592Mhz的晶振，根据公式算下来需要定时器设置的值都是整数；如果用12Mhz晶振，则波特率都是有偏差的，比如9600，用定时器取0XFD，实际波特率10000，一般波特率偏差在4％左右都是可以的，所以也还能用STC90C516 晶振12M 波特率9600 ，倍数时误差率6.99%，不倍数时误差率8.51%，数据肯定会出错。 这也就是串口通信时大家喜欢用11.0592MHz晶振的原因，在波特率倍速时，最高可达到57600，误差率0.00%。 用12MHz，最高也就4800，而且有0.16%误差率，但在允许范围，所以没多大影响。

总结：

1、检查你的晶振频率，尽量自己先算出定时器初始值。然后赋给TH1。

2、如果你的晶振是12Mhz的，那么很遗憾，虽然你的频率很高，但是当你使用UART串口的时候会很难受。只能选取2400,  0xf3，有一个小技巧，你也可以使用倍频，把PCON| = 0x80，然后使用4800.计算出来的值和2400一样，但是快了一倍。

3、如果你的晶振是11.0592Mhz的话。也慢不到哪里去，普通需求还是可以满足的。但是他的优势体现在你使用UART串口的时候，很多波特率可以选择。所以就很nice。