單片機(jī)項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用課件

項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目小結(jié)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信任務(wù)2I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器任務(wù)3SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目小結(jié)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與P知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)

項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用

485總線通信單片機(jī)串行接口RXD和TXD的使用串口設(shè)置I2C總線通信串行通信接口芯片MAX487和MAX232I2C串行總線SPI串行總線SPI串行總線時(shí)鐘芯片DS1302的使用方法I2C串行總線SPI總線通信知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用485總線通信相關(guān)知識(shí)：串行通信基本知識(shí)1、串行通信簡介串行通信是指一個(gè)數(shù)據(jù)的所有位按一定的順序和方式，一位一位地通過串行輸入/輸出口進(jìn)行傳送，如圖9-2所示。由于串行通信是按數(shù)據(jù)的逐位順序傳送，在進(jìn)行串行通信時(shí)，只需一根傳輸線。在傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)多且通信距離很長時(shí)，這種傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)就顯得很突出了。圖9-1

串行通信方式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信相關(guān)知識(shí)：串行通信基本知識(shí)1、串行通信簡介串行通信是（1）異步通信和同步通信串行通信是將構(gòu)成數(shù)據(jù)或字符的每個(gè)二進(jìn)制碼位，按照一定的順序逐位進(jìn)行傳送，其傳送有兩種基本的通信方式：

1）同步通信方式同步通信的基本特征是發(fā)送與接收保持嚴(yán)格的同步。由于串行傳送是逐位順序進(jìn)行的，為了約定數(shù)據(jù)是由哪一位開始傳送，需要設(shè)定同步字符。這種方式速度快，但是硬件復(fù)雜。

2）異步通信方式異步通信方式規(guī)定了傳送格式，每個(gè)數(shù)據(jù)均以相同的幀格式傳送。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（1）異步通信和同步通信串行通信是將構(gòu)成數(shù)據(jù)或字符的異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式如圖9-3所示，每幀信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成，幀與幀之間用高電平分隔開。圖9-2

異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式如圖9-3所示，每幀信息由起異步通信的字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位等4部分組成。①起始位：位于字符幀開頭，只占一位，為邏輯0低電平，用于向接收設(shè)備表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀信息。②數(shù)據(jù)位：緊跟起始位之后，用戶根據(jù)情況可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。③奇偶校驗(yàn)位：位于數(shù)據(jù)位之后，僅占一位，用來表征串行通信中采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)，由用戶決定。④停止位：位于字符幀最后，為邏輯1高電平。通?？扇?位、1.5位或2位，用于向接收端表示一幀字符信息已經(jīng)發(fā)送完，也為發(fā)送下一幀作準(zhǔn)備。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信異步通信的字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位在異步通信中，接收與發(fā)送之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定：a)幀格式的設(shè)定。即幀的字符長度、起始位、數(shù)據(jù)位、停止位，以及奇偶校驗(yàn)形式等的設(shè)定。例如，以ASCII碼傳送，7位數(shù)據(jù)位，1位起始位，1位停止位，奇校驗(yàn)方式。這樣，一幀的字符總數(shù)是10位，而一幀的有用信息是7位。b)波特率的設(shè)定。波特率反映了數(shù)據(jù)通信位流的速度，波特率越高，數(shù)據(jù)信息傳送越快。常用的波特率有300、600、1200、2400、4800、9600、19200和38400等。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信在異步通信中，接收與發(fā)送之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定：任務(wù)1R（2）串行通信中數(shù)據(jù)的傳送方向

串行通信制式：單工(a)、半雙工(b)和全雙工(c)(simplexhalfduplexfullduplex)發(fā)送器A站接收器B站單工通信(a)發(fā)收A站發(fā)收B站發(fā)收A站發(fā)收B站(b)(c)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（2）串行通信中數(shù)據(jù)的傳送方向串行通信制式：單工(a)、半2、單片機(jī)的串行接口任務(wù)一RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信

89S52單片機(jī)內(nèi)部集成有一個(gè)功能很強(qiáng)的全雙工串行通信口，設(shè)有2個(gè)相互獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可以同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。圖9-4是串行口內(nèi)部緩沖器的結(jié)構(gòu)，發(fā)送緩沖器只能寫入而不能讀出，接收緩沖器只能讀出而不能寫入，因而兩個(gè)緩沖器可以共用一個(gè)地址99H。兩個(gè)緩沖器統(tǒng)稱為串行通信特殊功能寄存器SBUF。

圖9-3

串行口內(nèi)部緩沖器的結(jié)構(gòu)2、單片機(jī)的串行接口任務(wù)一RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與(1)控制寄存器SCON（98H）SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式選擇多機(jī)通信控制位允許串行接收位接收數(shù)據(jù)的第9位發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位接收中斷標(biāo)志發(fā)送中斷標(biāo)志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H

設(shè)定工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志

JBCRI，rel89S52的串行口設(shè)有兩個(gè)控制寄存器：串行控制寄存器SCON和波特率選擇特殊功能寄存器PCON。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信(1)控制寄存器SCON（98H）SM0SM1SM2RENTSM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變例：設(shè)串行口工作在方式1，允許接收，則指令為：

SCON=0x50（01010000B）表9-2串行口工作方式控制

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同（3）串行通信中的奇偶校驗(yàn)

串行通信的關(guān)鍵不僅是能夠傳送數(shù)據(jù)，更重要的是要能正確地傳送；但是串行通信的距離一般較長，線路容易受到干擾，要保證完全不出錯(cuò)不太現(xiàn)實(shí)，尤其是一些干擾嚴(yán)重的場合。在單片機(jī)通信中，最為簡單又應(yīng)用廣泛的就是奇偶校驗(yàn)的方法。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（3）串行通信中的奇偶校驗(yàn)串行通信的關(guān)鍵不僅是能夠串行通信只用該位，為SMOD=1時(shí)，波特率×2；SMOD=0時(shí)，波特率不變。(2)電源及波特率選擇寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDL87H波特率選擇位任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信串行通信只用該位，為SMOD=1時(shí)，波特率×2；(2)電源及串行口四種工作方式應(yīng)用比較方式的選擇由SM1、SM0實(shí)現(xiàn)。工作方式功能說明波特率方式08位同步移位寄存器常用于擴(kuò)展I/O口fosc/12方式110位UART8位數(shù)據(jù)、起始位、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）方式211位UART8位數(shù)據(jù)、起始位0、結(jié)束位1和奇偶校驗(yàn)位fosc/64或fosc/32方式311位UART數(shù)據(jù)、起始、校驗(yàn)、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）3、串行口工作方式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信串行口四種工作方式應(yīng)用比較方式的選擇由SM1、SM0實(shí)現(xiàn)。工方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定為fosc/12。串行數(shù)據(jù)從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD(P3.1)送出。這種方式常用于擴(kuò)展I/O口。（a）方式0擴(kuò)展輸出接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波注意：每當(dāng)發(fā)送或接收完8位數(shù)據(jù)后，硬件會(huì)自動(dòng)置TI或RI為1，CPU響應(yīng)TI或RI中斷后，必須由用戶用軟件清0。（b）方式0擴(kuò)展輸入接口圖9-4

串行口工作方式0擴(kuò)展輸入／輸出接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信注意：（b）方式0擴(kuò)展輸入接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)方式110位的幀格式

串行口為波特率可調(diào)的10位通用異步接口UART。每發(fā)送或接收的一幀信息中，包括1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式110位的幀格式串行口為波特率可調(diào)的10位通

方式1輸出-發(fā)送數(shù)據(jù)

方式1輸入-接收數(shù)據(jù)

置REN為1時(shí)，接收器檢測到RXD引腳輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。當(dāng)RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位為1）時(shí)，將收到的9位數(shù)據(jù)的前8位裝入SBUF，第9位（停止位）進(jìn)入RB8，并置RI=1，向CPU請求中斷。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式1輸出-發(fā)送數(shù)據(jù)方式1輸入-接收數(shù)據(jù)置REN11位的幀格式11位數(shù)據(jù)的異步通信。起始位1位，數(shù)據(jù)9位，停止位1位方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率決定方式2和方式3任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信11位的幀格式11位數(shù)據(jù)的異步通信。起始位1位，數(shù)據(jù)9位，停MCS-51串行口的波特率1.方式0和方式2的波特率是固定的

在方式2中，波特率取決于PCON中的SMOD值：當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為fosc/64；當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為fosc/32.即波特率=

。oscSMODf642

在方式0中，波特率為時(shí)鐘頻率的1/12，即fosc/12，固定不變?nèi)蝿?wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信MCS-51串行口的波特率1.方式0和方式2的波特率是固定的2.方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器1的溢出率決定波特率/(b/s)fosc/MHzSMOD定時(shí)器1C/模式初始值方式0：1M方式2：375k方式1、3：62.5k19200960048002400

120013750011011012121211.05911.05911.05911.05911.05911.986612×1110000000××000000000××222222221××FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信2.方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器1的溢出率決定波特4、計(jì)算機(jī)串行接口（1）RS-232接口

RS-232接口（ANSI/EIA232標(biāo)準(zhǔn)）是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動(dòng)和連線的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中RS232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。RS232串口通信最遠(yuǎn)距離不大于15m，傳輸速率最大為20Kb/s。（2）RS-422接口

RS-422（EIA422-A標(biāo)準(zhǔn)）是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422使用差分信號(hào)，RS232使用非平衡參考地的信號(hào)。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)，對(duì)比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。（3）RS-485接口

RS485（EIA485標(biāo)準(zhǔn)）是RS422的改進(jìn)，因?yàn)樗黾恿嗽O(shè)備的個(gè)數(shù)，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號(hào)電壓。有了多個(gè)設(shè)備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)RS422口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時(shí)，串行連接會(huì)選擇RS-485。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信4、計(jì)算機(jī)串行接口（1）RS-232接口任務(wù)1RS4855、MAX487芯片

MAX487是MAXIM公司生產(chǎn)的一種差分平衡型收發(fā)器芯片，是用于TTL協(xié)議與485協(xié)議轉(zhuǎn)換的小功率收發(fā)器，它含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。

管腳號(hào)管腳名稱功能1RO接收器輸出2/RE接收器輸出使能3DE驅(qū)動(dòng)器輸出使能4DI驅(qū)動(dòng)器輸入5GND接地6A接收器輸入和驅(qū)動(dòng)器輸出7B接收器反相輸入和驅(qū)動(dòng)器反相輸出8VCC電源表9-5MAX487引腳功能表圖9-5MAX487管腳圖

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信5、MAX487芯片MAX487是MAXIM公司生6、MAX232芯片

MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。

圖9-6MAX232引腳圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳、12腳、11腳、14腳為第一數(shù)據(jù)通道。8腳、9腳、10腳、7腳為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信6、MAX232芯片MAX232芯片是美信公司專門相關(guān)知識(shí)：I2C總線簡介及常用I2C芯片

1、I2C總線簡介

I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線，它通過兩根線（SDA，串行數(shù)據(jù)線；SCL，串行時(shí)鐘線）在連到總線上的器件之間傳送信息，根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件，可以方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。I2C總線的傳輸速率為100Kbit/s（改進(jìn)后的規(guī)范為400Kbit/s），總線的驅(qū)動(dòng)能力為400pF。I2C總線為雙向同步串行總線，因此，I2C總線接口內(nèi)部為雙向傳輸電路，總線端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，故總線必須要接有上拉電阻，通常該電阻可取5～10K。掛接到總線上的所有外圍器件、外設(shè)接口都是總線上的節(jié)點(diǎn)。在任何時(shí)刻總線上只有一個(gè)主控器件實(shí)現(xiàn)總線的控制操作，對(duì)總線上的其他節(jié)點(diǎn)尋址，分時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送。因此，總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)地址。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器相關(guān)知識(shí)：I2C總線簡介及常用I2C芯片1、I2C總線簡介2、常用I2C芯片在單片機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有一些數(shù)據(jù)需要長期保存。一般數(shù)據(jù)保存可以用RAM，但RAM的缺點(diǎn)是掉電之后數(shù)據(jù)即丟失。因此，需要用比較復(fù)雜的后備供電電路進(jìn)行斷電保護(hù)，增加了成本。今年來，非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展很快，EEPROM就是其中的一種，這種器件在掉電后其中的數(shù)據(jù)仍可保存。目前應(yīng)用非常廣泛的是串行接口的EEPROM，AT24CXX就是這樣一類芯片。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器2、常用I2C芯片在單片機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有一些數(shù)據(jù)（1）特點(diǎn)介紹

24系列的EEPROM有24C01（A）/02（A）/04（A）/08/16/32/64等型號(hào)，它是一種采用CMOS工藝制成的內(nèi)部容量分別是128/256/512/1024/2048/4096/8192×8位具有串行接口、可用電擦除、可編程的只讀存儲(chǔ)器，一般簡稱為串行EEPROM。這種器件一般具有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入，即單個(gè)字節(jié)的寫入；另一種是頁寫入方式，允許在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)寫入若干個(gè)字節(jié)（稱之為1頁），頁的大小取決于芯片內(nèi)頁寄存器的大小。不同的產(chǎn)品頁容量不同。例如，ATMEL的AT24C01/01A/02A的頁寄存器為4B/8B/8B。擦除/寫入的次數(shù)一般在10萬次以上。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（1）特點(diǎn)介紹24系列的EEPROM有24C01（（2）串行EEPROM（24C01）接口方法

在新一代單片機(jī)中，無論總線型還是非總線型單片機(jī)，為了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性，都推出了芯片間的串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，設(shè)置了芯片間的串行傳輸接口或串行總線。串行總線擴(kuò)展接線靈活，極易形成模塊化結(jié)構(gòu)，同時(shí)將大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。串行器件不僅占用很少的資源和I/O線，而且體積大大縮小，同時(shí)還具有工作電壓寬，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低，資料不宜丟失和支持在線編程等特點(diǎn)。目前，各式各樣的串行接口器件層出不窮，如：串行EEPROM，串行ADC/DAC，串行時(shí)鐘芯片，串行數(shù)字電位器，串行微處理器監(jiān)控芯片，串行溫度傳感器等等。串行EEPROM是在各種串行器件應(yīng)用中使用較頻繁的器件，和并行EEPROM相比，串行EEPROM的資料傳送的速度較低，但是其體積較小，容量小，所含的引腳也較少。所以，它特別適合于存放非揮發(fā)資料，要求速度不高，芯片引腳少的單片機(jī)應(yīng)用。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（2）串行EEPROM（24C01）接口方法在新一（3）串行EEPROM及其工作原理串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列以及該公司生產(chǎn)的AT93CXX系列，較為著名的半導(dǎo)體廠家，包括Microchip，國家半導(dǎo)體廠家等，都有AT93CXX系列EEPROM產(chǎn)品。AT24CXX系列的串行電可改寫及可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM有13種型號(hào)，其中典型的型號(hào)有AT24C01A/02/04/08/16等5種，它們的存儲(chǔ)容量分別是1024/2048/4096/8192/16384位，也就是128/256/512/1024/2048字節(jié)。這個(gè)系列一般用于低電壓，低功耗的工業(yè)和商業(yè)用途，并且可以組成優(yōu)化的系統(tǒng)。信息存取采用2線串行接口。這里我們就24C01的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其它系列比較類似。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（3）串行EEPROM及其工作原理串行EEPRO（4）結(jié)構(gòu)原理及引腳

AT24C01有地址線A0～A2，串行資料引腳SDA，串行時(shí)鐘輸入引腳SCL，寫保護(hù)引腳WP等引腳。其引腳較少，對(duì)組成的應(yīng)用系統(tǒng)可以減少布線，提高可靠性。圖9-7AT24C系列芯片引腳圖各引腳的功能和意義如下：①VCC引腳，電源+5V。②GND引腳，地線。③SCL引腳，串行時(shí)鐘輸入端。④SDA引腳，串行資料I/O端，用于輸入和輸出串行資料。⑤A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。⑥WP引腳，寫保護(hù)端。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（4）結(jié)構(gòu)原理及引腳AT24C01有地址線A0～（5）內(nèi)存的組織及運(yùn)行

1）AT24C01A:內(nèi)部含有128個(gè)字節(jié)，故需要7位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行尋址。2）AT24C02:內(nèi)部含有256個(gè)字節(jié)，故需要8位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行讀寫。1）起始狀態(tài)：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平變到低電平則處于起始狀態(tài)。起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其它命令之前。2）停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA從低電平變到高電平則處于停止?fàn)顟B(tài)。在執(zhí)行完讀序列信號(hào)之后，停止命令將把EEPROM置于低功耗的備用方式(StandbyMode)。3）應(yīng)答信號(hào)：應(yīng)答信號(hào)是由接受資料的器件發(fā)出的。當(dāng)EEPROM接受完一個(gè)寫入資料之后，會(huì)在SDA上發(fā)一個(gè)”0”應(yīng)答信號(hào)。反之，當(dāng)單片機(jī)接受完來自EEPROM的資料后，單片機(jī)也應(yīng)向SDA發(fā)ACK信號(hào)。ACK信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)出現(xiàn)。4）備用方式(StandbyMode)：AT24C01A/02/04/08/16都具有備用方式，以保證在沒有讀寫操作時(shí)芯片處于低功耗狀態(tài)。在下面兩種情況中，EEPROM都會(huì)進(jìn)入備用方式：第一，芯片通電的時(shí)候；第二，在接到停止位和完成了任何內(nèi)部操作之后。（6）運(yùn)行方式任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（5）內(nèi)存的組織及運(yùn)行1）AT24C01A:內(nèi)部含相關(guān)知識(shí)：SPI總線1、SPI的概念

1）SPI：高速同步串行口

SPI，是英語SerialPeripheralinterface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。SPI總線又稱為同步串行外設(shè)接口，是一種符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、全雙工、三線或四線通信方式的總線系統(tǒng)。

SPI總線系統(tǒng)可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口。

SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（用于單向傳輸時(shí)，也就是半雙工方式）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制相關(guān)知識(shí)：SPI總線1、SPI的概念1）①SDO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入②SDI：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出③SCLK：時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生④CS：從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制

。

2）接口包括以下四種信號(hào)：①M(fèi)OSI：主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入②MISO：主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出③SCLK：時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生④/SS：從器件使能信號(hào),由主器件控制

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制①SDO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入2、SPI時(shí)鐘芯片DS1302

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的SPI總線涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路,通過秒、分、時(shí)、星期日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24小時(shí)或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需要三個(gè)口線：RST（復(fù)位）、I/O（數(shù)據(jù)線）、SCLK（串行時(shí)鐘）。(1)DS1302的基本組成和工作原理

管腳描述：

X1、X2：32.768KHz晶振管腳GND：地RST：復(fù)位腳I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK：串行時(shí)鐘Vcc1,Vcc2：電源供電管腳圖9-8DS1302的引腳排列任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制2、SPI時(shí)鐘芯片DS1302DS1302是美國D

(1)DS1302內(nèi)部寄存器

表9-11DS1302內(nèi)部寄存器RS位電阻典型位00沒有沒有01R12K10R24K11R38KRAM數(shù)據(jù)01100000RD/WRAM數(shù)據(jù)0…………RAM數(shù)據(jù)301111110RD/WRAM數(shù)據(jù)30RAM字符組1111111RD/W表9-13DS1302內(nèi)RAM數(shù)據(jù)排列表任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制(1)DS1302內(nèi)部寄存器表9-11表9-12DS1302日期和時(shí)間設(shè)置

76543210秒1000000RD/W00-5910秒秒分1000001RD/W00-5910分分小時(shí)1000010RD/W01-1200-23010小時(shí)小時(shí)A/P日1000011RD/W01-28/2901-30/310010日日月1000100RD/W01-1200010M月星期1000101RD/W01-0700000星期年1000110RD/W00-9910年年控制1000111RD/WWP0000000涓流充電1001000RD/WTCSTCSTCSTCSDSDSRSRS時(shí)鐘多字節(jié)1011111RD/W任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制表9-12DS1302日期和時(shí)間設(shè)置76設(shè)計(jì)方案

選用AT89S52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源、MAX232、MAX487和COMPIM構(gòu)成最小系統(tǒng)，完成利用RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC之間的數(shù)據(jù)傳輸。任務(wù)實(shí)施圖9-9

利用485實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)485通信最小系統(tǒng)方案框圖AT89C52單片機(jī)電源時(shí)鐘電路復(fù)位電路PCCOMPIM接口MAX487MAX487MAX232任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信設(shè)計(jì)方案選用AT89S52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電圖9-10

單片機(jī)與PC的485通信全速仿真圖片段

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信圖9-10單片機(jī)與PC的485通信全速仿真圖片段任務(wù)1實(shí)物連接、制作圖9-11

單片機(jī)與PC機(jī)485通信電路實(shí)物在萬能板上按照單片機(jī)與PC機(jī)485通信電路圖焊接元器件。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信實(shí)物連接、制作圖9-11單片機(jī)與PC機(jī)485通信電路實(shí)物控制要求：利用485總線通信方式，實(shí)現(xiàn)由PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)

。技能提高設(shè)計(jì)思路：可以考慮由單片機(jī)不間斷地接收PC機(jī)通過RS485總線發(fā)送的數(shù)據(jù)

圖9-12全速仿真圖片段

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信控制要求：技能提高設(shè)計(jì)思路：圖9-12全速仿真圖片段任務(wù)1設(shè)計(jì)方案

選用AT89S52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源、兩個(gè)BCD碼數(shù)碼管和24C01C構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)I2C存儲(chǔ)器24C01讀寫操作。

任務(wù)實(shí)施圖9-13I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展最小系統(tǒng)方案框圖

AT89C52單片機(jī)電源時(shí)鐘電路復(fù)位電路并行接口BCD綠色數(shù)碼管24C01C任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方案選用AT89S52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電任務(wù)分析

I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展控制主要涉及兩個(gè)部分，一個(gè)是和I2C存儲(chǔ)器24C01C的接口，另一個(gè)是和BCD碼數(shù)碼管的接口。在本任務(wù)中，采用單片機(jī)的P1口的P1.4和P1.5分別控制24C01C的6腳（SCK）和5腳（SDA）用于向24C01C中寫入或從中讀取數(shù)據(jù)，用P2口接兩個(gè)綠色BCD碼數(shù)碼管，用于顯示從24C01C中讀出的數(shù)據(jù)?？刂埔螅簡纹瑱C(jī)通過I2C總線向24C01C存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)“88H”，然后再將這個(gè)數(shù)據(jù)讀出來并顯示在數(shù)碼管上。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器任務(wù)分析I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展控制主要涉及兩個(gè)部圖9-14I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展電路原理圖任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器圖9-14I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展電路原理圖任務(wù)2圖9-15

全速仿真圖片段全速仿真圖片段任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器圖9-15全速仿真圖片段全速仿真圖片段任務(wù)2I2C總實(shí)物連接、制作圖9-16I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展電路實(shí)物在萬能板上按照I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展電路圖焊接元器件。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器實(shí)物連接、制作圖9-16I2C存儲(chǔ)器24C01擴(kuò)展電路控制要求：

I2C通信程序xm9_3.asm，只是通過I2C總線來讀寫單個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。而在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，用的最多的是讀寫一個(gè)數(shù)據(jù)塊，因此修改上面的程序，實(shí)現(xiàn)連續(xù)八個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的讀寫操作。技能提高圖9-17全速仿真圖片段

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器控制要求：技能提高圖9-17全速仿真圖片段任務(wù)2I2設(shè)計(jì)方案

選用AT89C52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、BCD綠色數(shù)碼管和DS1302構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的控制

。任務(wù)實(shí)施圖9-18SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘最小系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖AT89C52單片機(jī)電源時(shí)鐘電路復(fù)位電路并行接口BCD綠色數(shù)碼管DS1302任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制設(shè)計(jì)方案選用AT89C52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電任務(wù)導(dǎo)入

SPI（SerialPeripheralInterface）是MOTOROLA公司推出的串行擴(kuò)展接口，由時(shí)鐘線SCK、數(shù)據(jù)線MOSI（主發(fā)從收）和MISO（主收從發(fā)）組成。目前，有很多器件具有這種接口。本次任務(wù)是單片機(jī)通過SPI總線從時(shí)鐘芯片DS1302中讀取秒并顯示在BCD數(shù)碼管上。任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制任務(wù)導(dǎo)入SPI（SerialPeripheral圖9-19

全速仿真圖片段

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制圖9-19全速仿真圖片段任務(wù)3SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)物制作在萬能板上按照SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制電路圖焊接元器件。圖9-20SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制電路實(shí)物

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制實(shí)物制作在萬能板上按照SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制電路圖焊接元器件控制要求：當(dāng)按下P1.6按鍵時(shí)，單片機(jī)P2口和P3口的四個(gè)數(shù)碼管分別顯示小時(shí)和分鐘；當(dāng)按下P1.7按鍵時(shí)，單片機(jī)P2口和P3口的四個(gè)數(shù)碼管分別顯示年份和月份。

技能提高圖9-21全速仿真圖片段任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制控制要求：技能提高圖9-21全速仿真圖片段任務(wù)3SP知識(shí)梳理與總結(jié)1、單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，PC機(jī)接收數(shù)據(jù)；然后是PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)單片機(jī)串行端口RXD和TXD的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了MAX487和MAX232的硬件接線及編程方法。2、利用單片機(jī)向24C01C寫入數(shù)據(jù)和從24C01C讀取數(shù)據(jù)，首先是單個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，然后是連續(xù)數(shù)據(jù)塊學(xué)習(xí)單片機(jī)進(jìn)行I2C總線通信的技巧及編程方法。項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用

3、訓(xùn)練了單片機(jī)通過SPI總線來控制DS1302時(shí)鐘芯片的日期和時(shí)間的技巧及編程方法。知識(shí)梳理與總結(jié)1、單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，PC機(jī)接收數(shù)據(jù)；然后是PC項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目小結(jié)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信任務(wù)2I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器任務(wù)3SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目小結(jié)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與P知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)

項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用

485總線通信單片機(jī)串行接口RXD和TXD的使用串口設(shè)置I2C總線通信串行通信接口芯片MAX487和MAX232I2C串行總線SPI串行總線SPI串行總線時(shí)鐘芯片DS1302的使用方法I2C串行總線SPI總線通信知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目九單片機(jī)串行接口技術(shù)應(yīng)用485總線通信相關(guān)知識(shí)：串行通信基本知識(shí)1、串行通信簡介串行通信是指一個(gè)數(shù)據(jù)的所有位按一定的順序和方式，一位一位地通過串行輸入/輸出口進(jìn)行傳送，如圖9-2所示。由于串行通信是按數(shù)據(jù)的逐位順序傳送，在進(jìn)行串行通信時(shí)，只需一根傳輸線。在傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)多且通信距離很長時(shí)，這種傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)就顯得很突出了。圖9-1

串行通信方式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信相關(guān)知識(shí)：串行通信基本知識(shí)1、串行通信簡介串行通信是（1）異步通信和同步通信串行通信是將構(gòu)成數(shù)據(jù)或字符的每個(gè)二進(jìn)制碼位，按照一定的順序逐位進(jìn)行傳送，其傳送有兩種基本的通信方式：

1）同步通信方式同步通信的基本特征是發(fā)送與接收保持嚴(yán)格的同步。由于串行傳送是逐位順序進(jìn)行的，為了約定數(shù)據(jù)是由哪一位開始傳送，需要設(shè)定同步字符。這種方式速度快，但是硬件復(fù)雜。

2）異步通信方式異步通信方式規(guī)定了傳送格式，每個(gè)數(shù)據(jù)均以相同的幀格式傳送。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（1）異步通信和同步通信串行通信是將構(gòu)成數(shù)據(jù)或字符的異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式如圖9-3所示，每幀信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成，幀與幀之間用高電平分隔開。圖9-2

異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信異步通信中一幀數(shù)據(jù)的格式如圖9-3所示，每幀信息由起異步通信的字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位等4部分組成。①起始位：位于字符幀開頭，只占一位，為邏輯0低電平，用于向接收設(shè)備表示發(fā)送端開始發(fā)送一幀信息。②數(shù)據(jù)位：緊跟起始位之后，用戶根據(jù)情況可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。③奇偶校驗(yàn)位：位于數(shù)據(jù)位之后，僅占一位，用來表征串行通信中采用奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)，由用戶決定。④停止位：位于字符幀最后，為邏輯1高電平。通?？扇?位、1.5位或2位，用于向接收端表示一幀字符信息已經(jīng)發(fā)送完，也為發(fā)送下一幀作準(zhǔn)備。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信異步通信的字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位在異步通信中，接收與發(fā)送之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定：a)幀格式的設(shè)定。即幀的字符長度、起始位、數(shù)據(jù)位、停止位，以及奇偶校驗(yàn)形式等的設(shè)定。例如，以ASCII碼傳送，7位數(shù)據(jù)位，1位起始位，1位停止位，奇校驗(yàn)方式。這樣，一幀的字符總數(shù)是10位，而一幀的有用信息是7位。b)波特率的設(shè)定。波特率反映了數(shù)據(jù)通信位流的速度，波特率越高，數(shù)據(jù)信息傳送越快。常用的波特率有300、600、1200、2400、4800、9600、19200和38400等。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信在異步通信中，接收與發(fā)送之間必須有兩項(xiàng)規(guī)定：任務(wù)1R（2）串行通信中數(shù)據(jù)的傳送方向

串行通信制式：單工(a)、半雙工(b)和全雙工(c)(simplexhalfduplexfullduplex)發(fā)送器A站接收器B站單工通信(a)發(fā)收A站發(fā)收B站發(fā)收A站發(fā)收B站(b)(c)任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（2）串行通信中數(shù)據(jù)的傳送方向串行通信制式：單工(a)、半2、單片機(jī)的串行接口任務(wù)一RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信

89S52單片機(jī)內(nèi)部集成有一個(gè)功能很強(qiáng)的全雙工串行通信口，設(shè)有2個(gè)相互獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可以同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。圖9-4是串行口內(nèi)部緩沖器的結(jié)構(gòu)，發(fā)送緩沖器只能寫入而不能讀出，接收緩沖器只能讀出而不能寫入，因而兩個(gè)緩沖器可以共用一個(gè)地址99H。兩個(gè)緩沖器統(tǒng)稱為串行通信特殊功能寄存器SBUF。

圖9-3

串行口內(nèi)部緩沖器的結(jié)構(gòu)2、單片機(jī)的串行接口任務(wù)一RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與(1)控制寄存器SCON（98H）SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI工作方式選擇多機(jī)通信控制位允許串行接收位接收數(shù)據(jù)的第9位發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位接收中斷標(biāo)志發(fā)送中斷標(biāo)志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H

設(shè)定工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志

JBCRI，rel89S52的串行口設(shè)有兩個(gè)控制寄存器：串行控制寄存器SCON和波特率選擇特殊功能寄存器PCON。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信(1)控制寄存器SCON（98H）SM0SM1SM2RENTSM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTfosc/64或fosc/3211方式311位UART可變例：設(shè)串行口工作在方式1，允許接收，則指令為：

SCON=0x50（01010000B）表9-2串行口工作方式控制

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信SM0SM1工作方式功能波特率00方式08位同（3）串行通信中的奇偶校驗(yàn)

串行通信的關(guān)鍵不僅是能夠傳送數(shù)據(jù)，更重要的是要能正確地傳送；但是串行通信的距離一般較長，線路容易受到干擾，要保證完全不出錯(cuò)不太現(xiàn)實(shí)，尤其是一些干擾嚴(yán)重的場合。在單片機(jī)通信中，最為簡單又應(yīng)用廣泛的就是奇偶校驗(yàn)的方法。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信（3）串行通信中的奇偶校驗(yàn)串行通信的關(guān)鍵不僅是能夠串行通信只用該位，為SMOD=1時(shí)，波特率×2；SMOD=0時(shí)，波特率不變。(2)電源及波特率選擇寄存器PCONSMOD×××GF1GF0PDIDL87H波特率選擇位任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信串行通信只用該位，為SMOD=1時(shí)，波特率×2；(2)電源及串行口四種工作方式應(yīng)用比較方式的選擇由SM1、SM0實(shí)現(xiàn)。工作方式功能說明波特率方式08位同步移位寄存器常用于擴(kuò)展I/O口fosc/12方式110位UART8位數(shù)據(jù)、起始位、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）方式211位UART8位數(shù)據(jù)、起始位0、結(jié)束位1和奇偶校驗(yàn)位fosc/64或fosc/32方式311位UART數(shù)據(jù)、起始、校驗(yàn)、結(jié)束位可變（取決于定時(shí)器1溢出率）3、串行口工作方式任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信串行口四種工作方式應(yīng)用比較方式的選擇由SM1、SM0實(shí)現(xiàn)。工方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波特率固定為fosc/12。串行數(shù)據(jù)從RXD(P3.0)端輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD(P3.1)送出。這種方式常用于擴(kuò)展I/O口。（a）方式0擴(kuò)展輸出接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式0在方式0下，串行口作同步移位寄存器用，其波注意：每當(dāng)發(fā)送或接收完8位數(shù)據(jù)后，硬件會(huì)自動(dòng)置TI或RI為1，CPU響應(yīng)TI或RI中斷后，必須由用戶用軟件清0。（b）方式0擴(kuò)展輸入接口圖9-4

串行口工作方式0擴(kuò)展輸入／輸出接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信注意：（b）方式0擴(kuò)展輸入接口任務(wù)1RS485串行總線實(shí)方式110位的幀格式

串行口為波特率可調(diào)的10位通用異步接口UART。每發(fā)送或接收的一幀信息中，包括1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式110位的幀格式串行口為波特率可調(diào)的10位通

方式1輸出-發(fā)送數(shù)據(jù)

方式1輸入-接收數(shù)據(jù)

置REN為1時(shí)，接收器檢測到RXD引腳輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。當(dāng)RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位為1）時(shí)，將收到的9位數(shù)據(jù)的前8位裝入SBUF，第9位（停止位）進(jìn)入RB8，并置RI=1，向CPU請求中斷。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信方式1輸出-發(fā)送數(shù)據(jù)方式1輸入-接收數(shù)據(jù)置REN11位的幀格式11位數(shù)據(jù)的異步通信。起始位1位，數(shù)據(jù)9位，停止位1位方式2的波特率固定為晶振頻率的1/64或1/32方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率決定方式2和方式3任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信11位的幀格式11位數(shù)據(jù)的異步通信。起始位1位，數(shù)據(jù)9位，停MCS-51串行口的波特率1.方式0和方式2的波特率是固定的

在方式2中，波特率取決于PCON中的SMOD值：當(dāng)SMOD=0時(shí)，波特率為fosc/64；當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率為fosc/32.即波特率=

。oscSMODf642

在方式0中，波特率為時(shí)鐘頻率的1/12，即fosc/12，固定不變?nèi)蝿?wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信MCS-51串行口的波特率1.方式0和方式2的波特率是固定的2.方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器1的溢出率決定波特率/(b/s)fosc/MHzSMOD定時(shí)器1C/模式初始值方式0：1M方式2：375k方式1、3：62.5k19200960048002400

120013750011011012121211.05911.05911.05911.05911.05911.986612×1110000000××000000000××222222221××FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信2.方式1和方式3的波特率可變，由定時(shí)器1的溢出率決定波特4、計(jì)算機(jī)串行接口（1）RS-232接口

RS-232接口（ANSI/EIA232標(biāo)準(zhǔn)）是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動(dòng)和連線的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中RS232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。RS-232只限于PC串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。RS232串口通信最遠(yuǎn)距離不大于15m，傳輸速率最大為20Kb/s。（2）RS-422接口

RS-422（EIA422-A標(biāo)準(zhǔn)）是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422使用差分信號(hào)，RS232使用非平衡參考地的信號(hào)。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)，對(duì)比RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。（3）RS-485接口

RS485（EIA485標(biāo)準(zhǔn)）是RS422的改進(jìn)，因?yàn)樗黾恿嗽O(shè)備的個(gè)數(shù)，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號(hào)電壓。有了多個(gè)設(shè)備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)RS422口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時(shí)，串行連接會(huì)選擇RS-485。任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信4、計(jì)算機(jī)串行接口（1）RS-232接口任務(wù)1RS4855、MAX487芯片

MAX487是MAXIM公司生產(chǎn)的一種差分平衡型收發(fā)器芯片，是用于TTL協(xié)議與485協(xié)議轉(zhuǎn)換的小功率收發(fā)器，它含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。

管腳號(hào)管腳名稱功能1RO接收器輸出2/RE接收器輸出使能3DE驅(qū)動(dòng)器輸出使能4DI驅(qū)動(dòng)器輸入5GND接地6A接收器輸入和驅(qū)動(dòng)器輸出7B接收器反相輸入和驅(qū)動(dòng)器反相輸出8VCC電源表9-5MAX487引腳功能表圖9-5MAX487管腳圖

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信5、MAX487芯片MAX487是MAXIM公司生6、MAX232芯片

MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。

圖9-6MAX232引腳圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳、12腳、11腳、14腳為第一數(shù)據(jù)通道。8腳、9腳、10腳、7腳為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。

任務(wù)1RS485串行總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通信6、MAX232芯片MAX232芯片是美信公司專門相關(guān)知識(shí)：I2C總線簡介及常用I2C芯片

1、I2C總線簡介

I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線，它通過兩根線（SDA，串行數(shù)據(jù)線；SCL，串行時(shí)鐘線）在連到總線上的器件之間傳送信息，根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件，可以方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。I2C總線的傳輸速率為100Kbit/s（改進(jìn)后的規(guī)范為400Kbit/s），總線的驅(qū)動(dòng)能力為400pF。I2C總線為雙向同步串行總線，因此，I2C總線接口內(nèi)部為雙向傳輸電路，總線端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，故總線必須要接有上拉電阻，通常該電阻可取5～10K。掛接到總線上的所有外圍器件、外設(shè)接口都是總線上的節(jié)點(diǎn)。在任何時(shí)刻總線上只有一個(gè)主控器件實(shí)現(xiàn)總線的控制操作，對(duì)總線上的其他節(jié)點(diǎn)尋址，分時(shí)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送。因此，總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)地址。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器相關(guān)知識(shí)：I2C總線簡介及常用I2C芯片1、I2C總線簡介2、常用I2C芯片在單片機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有一些數(shù)據(jù)需要長期保存。一般數(shù)據(jù)保存可以用RAM，但RAM的缺點(diǎn)是掉電之后數(shù)據(jù)即丟失。因此，需要用比較復(fù)雜的后備供電電路進(jìn)行斷電保護(hù)，增加了成本。今年來，非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展很快，EEPROM就是其中的一種，這種器件在掉電后其中的數(shù)據(jù)仍可保存。目前應(yīng)用非常廣泛的是串行接口的EEPROM，AT24CXX就是這樣一類芯片。任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器2、常用I2C芯片在單片機(jī)應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有一些數(shù)據(jù)（1）特點(diǎn)介紹

24系列的EEPROM有24C01（A）/02（A）/04（A）/08/16/32/64等型號(hào)，它是一種采用CMOS工藝制成的內(nèi)部容量分別是128/256/512/1024/2048/4096/8192×8位具有串行接口、可用電擦除、可編程的只讀存儲(chǔ)器，一般簡稱為串行EEPROM。這種器件一般具有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入，即單個(gè)字節(jié)的寫入；另一種是頁寫入方式，允許在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)寫入若干個(gè)字節(jié)（稱之為1頁），頁的大小取決于芯片內(nèi)頁寄存器的大小。不同的產(chǎn)品頁容量不同。例如，ATMEL的AT24C01/01A/02A的頁寄存器為4B/8B/8B。擦除/寫入的次數(shù)一般在10萬次以上。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（1）特點(diǎn)介紹24系列的EEPROM有24C01（（2）串行EEPROM（24C01）接口方法

在新一代單片機(jī)中，無論總線型還是非總線型單片機(jī)，為了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性，都推出了芯片間的串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，設(shè)置了芯片間的串行傳輸接口或串行總線。串行總線擴(kuò)展接線靈活，極易形成模塊化結(jié)構(gòu)，同時(shí)將大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。串行器件不僅占用很少的資源和I/O線，而且體積大大縮小，同時(shí)還具有工作電壓寬，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低，資料不宜丟失和支持在線編程等特點(diǎn)。目前，各式各樣的串行接口器件層出不窮，如：串行EEPROM，串行ADC/DAC，串行時(shí)鐘芯片，串行數(shù)字電位器，串行微處理器監(jiān)控芯片，串行溫度傳感器等等。串行EEPROM是在各種串行器件應(yīng)用中使用較頻繁的器件，和并行EEPROM相比，串行EEPROM的資料傳送的速度較低，但是其體積較小，容量小，所含的引腳也較少。所以，它特別適合于存放非揮發(fā)資料，要求速度不高，芯片引腳少的單片機(jī)應(yīng)用。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（2）串行EEPROM（24C01）接口方法在新一（3）串行EEPROM及其工作原理串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列以及該公司生產(chǎn)的AT93CXX系列，較為著名的半導(dǎo)體廠家，包括Microchip，國家半導(dǎo)體廠家等，都有AT93CXX系列EEPROM產(chǎn)品。AT24CXX系列的串行電可改寫及可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM有13種型號(hào)，其中典型的型號(hào)有AT24C01A/02/04/08/16等5種，它們的存儲(chǔ)容量分別是1024/2048/4096/8192/16384位，也就是128/256/512/1024/2048字節(jié)。這個(gè)系列一般用于低電壓，低功耗的工業(yè)和商業(yè)用途，并且可以組成優(yōu)化的系統(tǒng)。信息存取采用2線串行接口。這里我們就24C01的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其它系列比較類似。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（3）串行EEPROM及其工作原理串行EEPRO（4）結(jié)構(gòu)原理及引腳

AT24C01有地址線A0～A2，串行資料引腳SDA，串行時(shí)鐘輸入引腳SCL，寫保護(hù)引腳WP等引腳。其引腳較少，對(duì)組成的應(yīng)用系統(tǒng)可以減少布線，提高可靠性。圖9-7AT24C系列芯片引腳圖各引腳的功能和意義如下：①VCC引腳，電源+5V。②GND引腳，地線。③SCL引腳，串行時(shí)鐘輸入端。④SDA引腳，串行資料I/O端，用于輸入和輸出串行資料。⑤A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。⑥WP引腳，寫保護(hù)端。

任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（4）結(jié)構(gòu)原理及引腳AT24C01有地址線A0～（5）內(nèi)存的組織及運(yùn)行

1）AT24C01A:內(nèi)部含有128個(gè)字節(jié)，故需要7位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行尋址。2）AT24C02:內(nèi)部含有256個(gè)字節(jié)，故需要8位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行讀寫。1）起始狀態(tài)：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平變到低電平則處于起始狀態(tài)。起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其它命令之前。2）停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA從低電平變到高電平則處于停止?fàn)顟B(tài)。在執(zhí)行完讀序列信號(hào)之后，停止命令將把EEPROM置于低功耗的備用方式(StandbyMode)。3）應(yīng)答信號(hào)：應(yīng)答信號(hào)是由接受資料的器件發(fā)出的。當(dāng)EEPROM接受完一個(gè)寫入資料之后，會(huì)在SDA上發(fā)一個(gè)”0”應(yīng)答信號(hào)。反之，當(dāng)單片機(jī)接受完來自EEPROM的資料后，單片機(jī)也應(yīng)向SDA發(fā)ACK信號(hào)。ACK信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)出現(xiàn)。4）備用方式(StandbyMode)：AT24C01A/02/04/08/16都具有備用方式，以保證在沒有讀寫操作時(shí)芯片處于低功耗狀態(tài)。在下面兩種情況中，EEPROM都會(huì)進(jìn)入備用方式：第一，芯片通電的時(shí)候；第二，在接到停止位和完成了任何內(nèi)部操作之后。（6）運(yùn)行方式任務(wù)2

I2C總線擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器（5）內(nèi)存的組織及運(yùn)行1）AT24C01A:內(nèi)部含相關(guān)知識(shí)：SPI總線1、SPI的概念

1）SPI：高速同步串行口

SPI，是英語SerialPeripheralinterface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。SPI總線又稱為同步串行外設(shè)接口，是一種符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、全雙工、三線或四線通信方式的總線系統(tǒng)。

SPI總線系統(tǒng)可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口。

SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（用于單向傳輸時(shí)，也就是半雙工方式）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制相關(guān)知識(shí)：SPI總線1、SPI的概念1）①SDO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入②SDI：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出③SCLK：時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生④CS：從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制

。

2）接口包括以下四種信號(hào)：①M(fèi)OSI：主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入②MISO：主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出③SCLK：時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生④/SS：從器件使能信號(hào),由主器件控制

任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制①SDO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入2、SPI時(shí)鐘芯片DS1302

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的SPI總線涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路,通過秒、分、時(shí)、星期日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24小時(shí)或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需要三個(gè)口線：RST（復(fù)位）、I/O（數(shù)據(jù)線）、SCLK（串行時(shí)鐘）。(1)DS1302的基本組成和工作原理

管腳描述：

X1、X2：32.768KHz晶振管腳GND：地RST：復(fù)位腳I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳SCLK：串行時(shí)鐘Vcc1,Vcc2：電源供電管腳圖9-8DS1302的引腳排列任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制2、SPI時(shí)鐘芯片DS1302DS1302是美國D

(1)DS1302內(nèi)部寄存器

表9-11DS1302內(nèi)部寄存器RS位電阻典型位00沒有沒有01R12K10R24K11R38KRAM數(shù)據(jù)01100000RD/WRAM數(shù)據(jù)0…………RAM數(shù)據(jù)301111110RD/WRAM數(shù)據(jù)30RAM字符組1111111RD/W表9-13DS1302內(nèi)RAM數(shù)據(jù)排列表任務(wù)3

SPI總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制(1)DS1302內(nèi)部寄存器表9-11表9-12DS1302日期和時(shí)間設(shè)置

76543210秒1000000RD/W00-5910秒秒分1000001RD/W00-5910分分小時(shí)1000010RD/W01-1200-23010小時(shí)小時(shí)A/P日1000011RD/W01-28/2901-30/310010日日月1000100RD/W01-1200010M月星期1000101RD/W01-0700000星期年1000110RD/W00-9910年年控制1000111RD/WWP0000000涓流充電1001000RD/WTCSTCS