MCS單片機(jī)的其他接口

第九章MCS-51單片機(jī)的其他接口9.1LCD與MCS-51接口

液晶顯示器簡(jiǎn)稱LCD顯示器。它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實(shí)現(xiàn)顯示信息。液晶顯示器按其功能可分為三類：筆段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果。9.1.1字符型點(diǎn)陣式LCD液晶顯示器目前市面上常用的有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等的字符液晶顯示模塊。這些LCM雖然顯示字?jǐn)?shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。本節(jié)將以162字符型液晶顯示模塊RT-1602C為例，詳細(xì)介紹字符型液晶顯示模塊的應(yīng)用。一．字符型液晶顯示模塊RT-1602C的外觀與引腳RT-1602C采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳情況如下：第1腳：VSS，電源地第2腳：VDD，+5V電源第3腳：VL，液晶顯示偏壓信號(hào)第4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W，讀/寫選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E，端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7，為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA，背光源正極第16腳：BLK，背光源負(fù)極二．字符型液晶顯示模塊RT-1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)液晶顯示模塊RT-C1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三部份：一為L(zhǎng)CD控制器，二為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)器，三為L(zhǎng)CD顯示裝置，如圖所示：LCD控制器LCD驅(qū)動(dòng)器LCD顯示裝備VSSVDDVOVSV/WEDB0~DB7

控制器采用HD44780，驅(qū)動(dòng)器采用HD44100。HD44780是集控制器，驅(qū)動(dòng)器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動(dòng)集成電路。HD44100是作擴(kuò)展顯示字符位的。HD44780是字符型液晶顯示控制器的代表電路。HD44780集成電路的特點(diǎn)：1、可選擇5×7或5×10點(diǎn)字符。2、HD44780不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動(dòng)40×16點(diǎn)陣液晶像素的能力，并且HD44780的驅(qū)動(dòng)能力可通過外接驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)展360列驅(qū)動(dòng)。HD44780可控制的字符高達(dá)每行80個(gè)字，也就是580=400點(diǎn)，HD44780內(nèi)藏有16路行驅(qū)動(dòng)器和40路列驅(qū)動(dòng)器，所以HD44780本身就具驅(qū)動(dòng)有16×40點(diǎn)陣LCD的能力（即單行16個(gè)字符或兩行8個(gè)字符）。如果在外部加一HD44100外擴(kuò)展多40路/列驅(qū)動(dòng)，則可驅(qū)動(dòng)16×2LCD。3、HD44780的顯示緩沖區(qū)DDRAM、字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ROM）及用戶自定義的字符發(fā)生器CGRAM全部?jī)?nèi)藏在芯片內(nèi)。HD44780有80個(gè)字節(jié)的顯示緩沖區(qū)，分兩行，地址分別為00H~27H，40H~67H，它下實(shí)際顯示位置的排列順序跟LCD的型號(hào)有關(guān)，液晶顯示模塊RT-1602C的顯示地址與實(shí)際顯示位置的關(guān)系如圖所示。HD44780內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖所示：

這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。比如數(shù)字“1”的代碼是00110001B（31H），又如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），可以看出英文字母的代碼與ASCII編碼相同。要顯示“1”時(shí)，我們只需將ASCII碼31H存入DDRAM指定位置，顯示模塊將在相應(yīng)的位置把數(shù)字“1”的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“1”了。4、HD44780具有8位數(shù)據(jù)和4位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式，可與4/8位CPU相連。5、HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等顯示功能。三．指令格式與指令功能LCD控制器HD44780內(nèi)有多個(gè)寄存器，通過RS和R/W引腳共同決定選擇哪一個(gè)寄存器，選擇情況如表RSR/W寄存器及操作00指令寄存器寫入01忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出總共有11條指令，它們的格式和功能如下：1．清屏命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，將顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容全部寫入空格（ASCII20H）。光標(biāo)復(fù)位，回到顯示器的左上角。地址計(jì)數(shù)器AC清零。2．光標(biāo)復(fù)位命令格式：功能：設(shè)定當(dāng)寫入一個(gè)字節(jié)后，光標(biāo)的移動(dòng)方向以及后面的內(nèi)容是否移動(dòng)。當(dāng)I/D=1時(shí)，光標(biāo)從左向右移動(dòng)；I/D=0時(shí)，光標(biāo)從右向左移動(dòng)。當(dāng)S=1時(shí)，內(nèi)容移動(dòng)，S=0時(shí)，內(nèi)容不移動(dòng)。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000000103．輸入方式設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DS功能：設(shè)定當(dāng)寫入一個(gè)字節(jié)后，光標(biāo)的移動(dòng)方向以及后面的內(nèi)容是否移動(dòng)。當(dāng)I/D=1時(shí)，光標(biāo)從左向右移動(dòng)；I/D=0時(shí)，光標(biāo)從右向左移動(dòng)。當(dāng)S=1時(shí)，內(nèi)容移動(dòng)，S=0時(shí)，內(nèi)容不移動(dòng)。4．顯示開關(guān)控制命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB功能：控制顯示的開關(guān)，當(dāng)D=1時(shí)顯示，D=0時(shí)不顯示?？刂乒鈽?biāo)開關(guān)，當(dāng)C=1時(shí)光標(biāo)顯示，C=0時(shí)光標(biāo)不顯示?？刂谱址欠耖W爍，當(dāng)B=1時(shí)字符閃爍，B=0時(shí)字符不閃爍。5．光標(biāo)移位置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L**功能：移動(dòng)光標(biāo)或整個(gè)顯示字幕移位。當(dāng)S/C=1時(shí)整個(gè)顯示字幕移位，當(dāng)S/C=0時(shí)只光標(biāo)移位。當(dāng)R/L=1時(shí)光標(biāo)右移，R/L=0時(shí)光標(biāo)左移。6．功能設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF**功能：設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，當(dāng)DL=1時(shí)數(shù)據(jù)位為8位，DL=0時(shí)數(shù)據(jù)位為4位。設(shè)置顯示行數(shù)，當(dāng)N=1時(shí)雙行顯示，N=0時(shí)單行顯示。設(shè)置字形大小，當(dāng)F=1時(shí)5×10點(diǎn)陣，F(xiàn)=0時(shí)為5×7點(diǎn)陣。7．設(shè)置字庫CGRAM地址命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：設(shè)置用戶自定義CGRAM的地址，對(duì)用戶自定義CGRAM訪問時(shí)，要先設(shè)定CGRAM的地址，地址范疇0~63。8．顯示緩沖區(qū)DDRAM地址設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0001DDRAM的地址功能：設(shè)置當(dāng)前顯示緩沖區(qū)DDRAM的地址，對(duì)DDRAM訪問時(shí)，要先設(shè)定DDRAM的地址，地址范疇0~127。9．讀忙標(biāo)志及地址計(jì)數(shù)器AC命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D001BFAC的值功能：讀忙標(biāo)志及地址計(jì)數(shù)器AC，當(dāng)BF=1時(shí)則表示忙，這時(shí)不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0時(shí)表示不忙。低7位為讀出的AC的地址，值為0~127。10．寫DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010寫入的數(shù)據(jù)功能：向DDRAM或CGRAM當(dāng)前位置中寫入數(shù)據(jù)。對(duì)DDRAM或CGRAM寫入數(shù)據(jù)之前須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。11．讀DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D011讀出的數(shù)據(jù)功能：從DDRAM或CGRAM當(dāng)前位置中讀郵數(shù)據(jù)。當(dāng)DDRAM或CGRAM讀出數(shù)據(jù)時(shí)，先須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。四．LCD顯示器的初始化LCD使用之前須對(duì)它進(jìn)行初始化，初始化可通過復(fù)位完成，也可在復(fù)位后完成，初始化過程如下：1．清屏。2．功能設(shè)置。3．開/關(guān)顯示設(shè)置。4．輸入方式設(shè)置。9．1．2LCD顯示器與單片機(jī)的接口與應(yīng)用

下圖是LCD顯示器與8051單片機(jī)的接口圖，圖中RT-1602C的數(shù)據(jù)線與8051的P1口相連，RS與8051的P2.0相連，R/W與8051的P2.1相連，E端與8051的P2.7相連。編程在LCD顯示器的第一行、第一列開始顯示“GOOD”，第二行、第6列開始顯示“BYE”。P1.7P2.7P2.1P2.0P1.08051…………DB0……DB7ERSR/WRT-1602VLBLKBLKP=10KOVOV+5VR=10歐姆1/2W匯編語言程序：RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.7ORG00HAJMPSTARTORG50H；主程序START：MOVSP，#50HACALLINITMOVA，#10000000B；寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第1行第1列。ACALLWC51RMOVA，“G”；第1行第1列顯示字母“G”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第2列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第3列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“D”；第1行第4列顯示字母“D”。ACALLWC51DDRMOVA，#11000101B；寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列。ACALLWC51RMOVA，“B”；第2行第6列顯示字母“B”。ACALLWC51DDRMOVA，“Y”；第2行第7列顯示字母“Y”。ACALLWC51DDRMOVA，“E”；第2行第8列顯示字母“E”。ACALLWC51DDRLOOP：AJMPLOOP；初始化子程序INIT：MOVA，#00000001H；清屏ACALLWC51RMOVA，#00111000B；使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型。LCALLWC51RMOVA，#00001110B；顯示器開，光標(biāo)開，字符不閃爍。LCALLWC51RMOVA，#00000110B；字符不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移一格。LCALLWC51RRET；檢查忙子程序F_BUSY：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHDPHPUSHDPLPUSHPSWWAIT：CLRRSSETBRWCLRESETBEMOVA，P1CLREJBACC.7，WAIT；忙，等待POPPSW；不忙，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPDPLPOPDPHPOPACCACALLDELAYRET；寫入命令子程序。WC51R：ACALLF_BUSYCLRECLRRSCLRRWSETBEMOVP1，ACCCLREACALLDELAYRET；寫入數(shù)據(jù)子程序。WC51DDR：ACALLF_BUSYCLRESETBRSCLRRWSETBEMOVP1，ACCCLREACALLDELAYRET；延時(shí)子程序。DELAY：MOVR6，#5D1：MOVR7，#248DJNZR7，$DJNZR6，D1RETENDC語言編程：#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharsbitRS=P2^0；sbitRW=P2^1；sbitE=P2^7；voiddelay(void)；voidinit(void)；voidwc5r(uchari)；voidwc51ddr(uchari)；voidfbusy(void)；//主函數(shù)voidmain(){SP=0x50；init()；wc51r(0x80)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第1行第1列wc51ddr(0x44)；//第1行第1列顯示字母“G”wc51ddr(0x4f)；//第1行第2列顯示字母“O”wc51ddr(0x4f)；//第1行第3列顯示字母“O”wc51ddr(0x47)；//第1行第4列顯示字母“D”wc51r(0xc5)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列wc51ddr(0x42)；//第2行第6列顯示字母“B”wc51ddr(0x59)；//第2行第7列顯示字母“Y”wc51ddr(0x45)；//第2行第8列顯示字母“E”while(1)；}//初始化函數(shù)voidinit(){wc51r(0x01)；//清屏wc51r(0x38)；//使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型wc51r(0x0e)；//顯示器開，光標(biāo)開，字符不閃爍wc51r(0x06)；//字符不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移一格}//檢查忙函數(shù)voidfbusy(){RS=0；RW=1；E=1；E=0；while(P1&0x80)；//忙，等待delay()；}//寫命令函數(shù)voidwc51r(ucharj){fbusy()；E=0；RS=0；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//寫數(shù)據(jù)函數(shù)voidwc51ddr(ucharj){fbusy()；E=0；RS=1；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//延時(shí)函數(shù)voiddelay(){uchary；for(y=0；y<0xff；y++){；}}9.2MCS-51單片機(jī)與I2C總線芯片接口9.2.1I2C總線簡(jiǎn)介一．I2C總線的主要特點(diǎn)I2C總線是由PHILIPS公司開發(fā)一種簡(jiǎn)單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即在連接于總線上的器件之間傳送信息。這種總線的主要特點(diǎn)有：1．總線只有兩根線，即串行時(shí)鐘線（SCL）和串行數(shù)據(jù)線（SDA），這在設(shè)計(jì)中大大減少了硬件接口。2．每個(gè)連接到總線上的都有一個(gè)用于識(shí)別的器件地址，器件地址由芯片內(nèi)部硬件電路和外部地址引腳同時(shí)決定，避免了片選線的連接方法，并建立簡(jiǎn)單的主從關(guān)系，每個(gè)器件既可以作為發(fā)送器，又可以作為接收器。3．同步時(shí)鐘允許器件以不同的波特率進(jìn)行通信。4．同步時(shí)鐘可以作為停止或重新啟動(dòng)串行口發(fā)送的握手信號(hào)。5．串行的數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式下可達(dá)400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s。6．連接到同一總線的集成電路數(shù)只受400pF的最大總線電容的限制。二．I2C總線的基本結(jié)構(gòu)三．I2C總線信息傳送

當(dāng)I2C總線沒有進(jìn)行信息傳送時(shí)，數(shù)據(jù)線（SDA）和時(shí)鐘線（SCL）都為高電平時(shí)。當(dāng)主控制器向某個(gè)器件傳送信息時(shí)，首先應(yīng)向總線送開始信號(hào)，然后才能傳送信息，當(dāng)信息傳送結(jié)束時(shí)應(yīng)送結(jié)束信號(hào)，開始信號(hào)和結(jié)束信號(hào)規(guī)定如下：開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。開始信號(hào)和結(jié)束信號(hào)之間傳送的是信息，信息的字節(jié)數(shù)沒有限制，但每個(gè)字節(jié)必須為8位，高位在前，低位在后。數(shù)據(jù)線SDA上每一位信息狀態(tài)的改變只能發(fā)生在時(shí)鐘線SCL為低電平的期間，因?yàn)镾CL高電平的期間SDA狀態(tài)的改變已經(jīng)被用來表示開始信號(hào)和結(jié)束信號(hào)。每個(gè)字節(jié)后面必須接收一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ACK），ACK是從控制器在接收到8位數(shù)據(jù)后向主控制器發(fā)出的特定的低電平脈沖，用以表示已收到數(shù)據(jù)。主控制器接收到應(yīng)答信號(hào)（ACK）后，可根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到ACK，則判斷為從控制器出現(xiàn)故障。具體情況如圖所示：SDASCL開始信號(hào)12789應(yīng)答位12891應(yīng)答位結(jié)束信號(hào)主控制器每次傳送的信息的第一個(gè)字節(jié)必須是器件地址碼，第二個(gè)字節(jié)為器件單元地址，用于實(shí)現(xiàn)選擇所操作的器件的內(nèi)部單元，從第三個(gè)字節(jié)開始為傳送的數(shù)據(jù)。其中器件地址碼格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0器件類型碼片選R/W四．I2C總線讀、寫操作1．當(dāng)前地址讀該操作將從所選器件當(dāng)前地址讀，讀的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=1）A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP2．指定單元讀該操作將從所選器件指定地址讀，讀的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=0）A器件單元地址AS控制碼（R/W=1）A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP3．指定單元寫該操作將從所選器件指定地址寫，寫的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=0）A器件單元地址A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP其中：S表示開始信號(hào)，A表示應(yīng)答信號(hào)，P表示結(jié)束信號(hào)。9.2.2I2C總線EEPROM芯片與單片機(jī)接口一．串行EEPROM電路CAT24WCXX系列概述CAT24WCXX系列是美國CATALYST公司出品的，包含1-256K位，支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的串行CMOSEEPROM芯片，可用電擦除，可編程自定義寫周期，自動(dòng)擦除時(shí)間不超過10ms，典型時(shí)間為5ms。CAT24WCXX系列包含CAT24WC01／02／04／08／16／32／64／128／256共8種芯片，容量分別為1、2、4、8、16、32、64、128、256KB。串行EEPROM一般具有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入方式，還有另一種頁寫入方式。允許在一個(gè)寫周期內(nèi)同時(shí)對(duì)1個(gè)字節(jié)到一頁的若干字節(jié)的編程寫入，一頁的大小取決于芯片內(nèi)頁寄存器的大小。其中，CAT24WC01具有8字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC02／04／08／16具有16字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC32／64具有32字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC128／256具有64字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力。二．CAT24WCXX的引腳CAT24WC01/02/04/08/16/32/64、CAT24WC128、CAT24WC256管腳排列圖分別為如圖（1）、（2）、（3）所示：其中：SCL：串行時(shí)鐘線。這是一個(gè)輸入管腳，用于形成器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘。SDA：串行數(shù)據(jù)/地址線。它是一個(gè)雙向傳輸線，用于傳送地址和所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。它是一個(gè)漏極開路端，因此要求接一個(gè)上拉電阻到Vcc端（速率為100KHz時(shí)電阻為10K，400KHz時(shí)為1K）。對(duì)于一般的數(shù)據(jù)傳輸，僅在SCL為低電平期間SDA才允許變化。SCL為高電平期間，留給開始信號(hào)（START）和停止信號(hào)（STOP）。A0、A1、A2：器件地址輸入端。這些輸入端用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0（CAT24WC01除外）。WP：寫保護(hù)。如果WP管腳連接到VCC，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)（只能讀）。當(dāng)WP管腳連接到VSS或懸空，允許對(duì)器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。VCC：電源線。VSS：地線。三．CAT24WCXX的器件地址型號(hào)控制碼片選讀寫總線訪問的器件CAT24WC011010A2A1A01/0最多8個(gè)CAT24WC021010A2A1A01/0最多8個(gè)CAT24WC041010A2A1a81/0最多4個(gè)CAT24WC081010A2a9a81/0最多2個(gè)CAT24WC161010a10a9a81/0最多1個(gè)CAT24WC321010A2A1A01/0最多8個(gè)CAT24WC641010A2A1A01/0最多8個(gè)CAT24WC1281010XXX1/0最多1個(gè)CAT24WC25610100A1A01/0最多4個(gè)四．CAT24WCXX的寫操作1．字節(jié)寫結(jié)束應(yīng)答信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號(hào)應(yīng)答信號(hào)讀寫位器件地址開始SDA線信號(hào)2．頁寫應(yīng)答信號(hào)數(shù)據(jù)1器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號(hào)應(yīng)答信號(hào)讀寫位器件地址寫開始SDA線信號(hào)數(shù)據(jù)n應(yīng)答信號(hào)結(jié)束3．應(yīng)答查詢

可以利用內(nèi)部寫周期時(shí)禁止數(shù)據(jù)輸入這一特性。一旦主器件發(fā)送停止位指示主器件操作結(jié)束時(shí)，CAT24WCXX啟動(dòng)內(nèi)部寫周期，應(yīng)答查詢立即啟動(dòng)，包括發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)和進(jìn)行寫操作的從器件地址。4．寫保護(hù)

寫保護(hù)操作特性可使用戶避免由于不當(dāng)操作而造成對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫，當(dāng)WP管腳接高電平時(shí)，整個(gè)寄存器區(qū)全部被保護(hù)起來而變?yōu)橹豢勺x取。五．CAT24WCXX的讀操作1．當(dāng)前地址讀SDA線信號(hào)開始讀寫位應(yīng)答信號(hào)無應(yīng)答信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)器件地址2．隨機(jī)地址讀讀寫位器件地址讀器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號(hào)應(yīng)答信號(hào)讀寫位器件地址寫開始SDA線信號(hào)應(yīng)答信號(hào)結(jié)束器件內(nèi)單元地址開始應(yīng)答信號(hào)3．順序地址讀應(yīng)答信號(hào)數(shù)據(jù)1應(yīng)答信號(hào)讀寫位器件地址讀SDA線信號(hào)數(shù)據(jù)2應(yīng)答信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)n無應(yīng)答信號(hào)六．CAT24WCXX與單片機(jī)的接口與編程下圖是8051單片機(jī)與串行EEPROM芯片CAT24WCXX的接口電路。圖中用的EEPROM芯片為CAT24WC04，其它芯片與單片機(jī)的連接與它相同。8051的P1.0、P1.1作為I2C總線與CAT24WC04的SDA和SCL相連，連接時(shí)注意I2C總線須通過電阻接電源。P1.3與WP相連。CAT24WC04的地址線A2、A1、A0直接接地。則片選編碼為000，CAT24WC04的器件地址碼的高7位為1010000。8051P1.0P1.1P1.2VCCSDASCLWPVSSA0A1A2CAT24W04VCC20K20K編程(略)9.3MCS-51單片機(jī)與時(shí)鐘日歷芯片接口9.3.1并行日歷時(shí)鐘芯片DS12887與單片機(jī)接口一．DS12887主要功能（1）內(nèi)含一個(gè)鋰電池，斷電后運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。（2）計(jì)秒，分，時(shí)，天，星期，日，月，年，并有閏年補(bǔ)償功能。（3）二進(jìn)制數(shù)碼或BCD碼表示時(shí)間，日歷和定鬧。（4）12小時(shí)或24小時(shí)制，12小時(shí)時(shí)鐘模式帶有PM和AM指示，有夏令時(shí)功能。（5）Motorola和Intel總線時(shí)序選擇。（6）有128個(gè)字節(jié)RAM單元與軟件接口，其中：14個(gè)字節(jié)作為時(shí)鐘寄存器和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。（7）可編程方波信號(hào)輸出。（8）中斷信號(hào)輸出（IRQ）和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測(cè)試。二．DS12887基本原理及引腳說明

DS12887內(nèi)部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷/方波選擇電路，14字節(jié)時(shí)鐘寄存器和控制寄存器，114字節(jié)用戶非易失RAM，十進(jìn)制/二進(jìn)制累加器，總線接口電路，電源開關(guān)寫保護(hù)單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。DS12887引腳如圖所示：Vcc：直流電源+5V電壓。當(dāng)Vcc電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)可讀寫；當(dāng)Vcc低于4.25V，讀寫被禁止，計(jì)時(shí)功能仍繼續(xù)；當(dāng)Vcc下降到3V以下時(shí)，RAM和計(jì)時(shí)器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT（模式選擇）：MOT引腳接到Vcc時(shí)，選擇MOTOROLA時(shí)序，當(dāng)接到GND時(shí)，選擇Intel時(shí)序。SQW（方波輸出信號(hào)）：SQW引腳能從實(shí)時(shí)鐘內(nèi)部15級(jí)分頻器的13個(gè)抽頭中選擇一個(gè)作為輸出信號(hào)，其輸出頻率可通過對(duì)寄存器A編程改變。AD0-AD7（雙向地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線）：總線接口，可與Motorola微機(jī)系列和Intel微機(jī)系列接口。ALE（地址鎖存信號(hào)）：在ALE的下降沿把AD0~AD7輸入的地址鎖存入DS12887。（數(shù)據(jù)讀信號(hào)）：低電平有效。（數(shù)據(jù)寫信號(hào)）：低電平有效。（片選信號(hào)）：在訪問DS12887的總線周期內(nèi)，片選信號(hào)必須保持為低。

（中斷請(qǐng)求信號(hào)）：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷的條件滿足時(shí)，處于高阻態(tài)。線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。

（復(fù)位信號(hào)）：當(dāng)該腳保持低電平時(shí)間大于200ms，保證DS12887有效復(fù)位。三．內(nèi)部寄存器

DS12887的內(nèi)部有128個(gè)存儲(chǔ)單元，其中：10字節(jié)的存放實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)間、日歷和定鬧的RAM；4個(gè)字節(jié)的控制和狀態(tài)特殊寄存器；114字節(jié)的帶掉電保護(hù)的用戶RAM。幾乎所有的128個(gè)字節(jié)都可直接讀寫。1．時(shí)間、日歷和定鬧單元

時(shí)間、日歷和定時(shí)鬧鐘通過寫相應(yīng)的存儲(chǔ)單元字節(jié)設(shè)置或初始化，當(dāng)前時(shí)間和日歷信息通過讀相應(yīng)的存儲(chǔ)單元字節(jié)來獲取，其字節(jié)內(nèi)容可以是二進(jìn)制或BCD形式。時(shí)間可選擇12小時(shí)制或24小時(shí)制，當(dāng)選擇12小時(shí)制時(shí)，小時(shí)字節(jié)的高位邏輯“1”代表PM，邏輯“0”代表AM。時(shí)間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這10個(gè)字節(jié)走時(shí)1秒，檢查一次定時(shí)鬧鐘條件，如在更新時(shí)，讀時(shí)間和日歷可能引起錯(cuò)誤。

三個(gè)字節(jié)的定時(shí)鬧鐘字節(jié)有兩種使用方法。第一種，當(dāng)定時(shí)鬧鐘時(shí)間寫入相應(yīng)時(shí)、分、秒定鬧單元后，在定時(shí)鬧鐘允許位置“1”的條件下，定時(shí)鬧鐘中斷每天準(zhǔn)時(shí)起動(dòng)一次。第二種，在三個(gè)定時(shí)鬧鐘字節(jié)中填入特殊碼。特殊碼是從C0到FF的任意16進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時(shí)鬧鐘字節(jié)填入特殊碼時(shí)，定時(shí)鬧鐘為每小時(shí)中斷一次；當(dāng)小時(shí)和分鐘鬧鐘字節(jié)填入特殊碼時(shí)，定時(shí)鬧鐘為每分鐘中斷一次；當(dāng)三個(gè)定時(shí)鬧鐘字節(jié)都填入特殊碼時(shí)，每秒中斷一次。時(shí)間、日歷和定鬧單元的數(shù)據(jù)格式如表9.3所示。地址功能數(shù)范圍二進(jìn)制格式BCD碼格式0秒0~5900~3BH00~59H1秒鬧鐘0~5900~3BH00~59H2分0~5900~3BH00~59H3分鬧鐘0~5900~3BH00~59H4小時(shí)（12時(shí)制）1~1201~0CHAM81~8CHPM01~0CHAM81~8CHPM小時(shí)（24時(shí)制）0~2300~17H00~23H5時(shí)鬧鐘（12時(shí)制）1~1201~0CHAM81~8CHPM01~0CHAM81~8CHPM時(shí)鬧鐘（24時(shí)制）0~2300~17H00~23H6星期（星期天=1）1~700~07H00~07H7日1~3101~1FH01~31H8月1~1201~0CH01~12H9年0~9900~63H00~99H2．寄存器A寄存器0AH的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0UIPDV2DV1DV0RS3RS2RS1RS0UIP：更新（UIP）位用來標(biāo)志芯片是否即將進(jìn)行更新。當(dāng)UIP位為1時(shí)，更新即將開始，這時(shí)不準(zhǔn)對(duì)時(shí)鐘、日歷和鬧鐘信息寄存器進(jìn)行讀/寫操作；當(dāng)它為0時(shí)，表示在至少44μs內(nèi)芯片不會(huì)更新，此時(shí)，時(shí)鐘、日歷和鬧鐘信息可以通過讀寫相應(yīng)的字節(jié)獲得和設(shè)置。UIP位為只讀位，并且不受復(fù)位信號(hào)（RESET）的影響。通過把寄存器B中的SET位設(shè)置為1，可以禁止更新并將UIP位清0。DV0，DV1，DV2：這3位是用來開關(guān)晶體振蕩器和復(fù)位分頻器。當(dāng)［DV0

DV1

DV2］＝［010］時(shí)，晶體振蕩器開啟并且保持時(shí)鐘運(yùn)行；當(dāng)［DV0

DV1

DV2］＝［11X］時(shí)，晶體振蕩器開啟，但分頻器保持復(fù)位狀態(tài)。

RS3，RS2，RS1，RS0：中斷周期和SQW輸出頻率選擇位。4位編碼與中斷周期和SQW輸出頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表：RS3RS2RS1RS0中斷周期SQW輸出頻率0000--00013.90625ms256Hz00107.8125ms128Hz0011122.070s8192Hz0100244.141s4069Hz0101488.281s2048Hz0110976.562s1024Hz01111.953125ms512Hz10003.90625ms256Hz10017.8125ms128Hz101015.625ms64Hz101131.25ms32Hz110062.5ms16Hz1101125ms8Hz1110250ms4Hz1111500ms2Hz3．寄存器B寄存器0BH的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0SETPIEAIEUIESQWEDM24/12DSESET：當(dāng)SET＝0，芯片更新正常進(jìn)行；當(dāng)SET＝1，芯片更新被禁止。SET位可讀寫，并不會(huì)受復(fù)位信號(hào)的影響。PIE：當(dāng)PIE＝0，禁止周期中斷輸出到IRQ；當(dāng)PIE＝1，允許周期中斷輸出到IRQ.AIE：當(dāng)AIE＝0，禁止鬧鐘中斷輸出到IRQ；當(dāng)AIE＝1，允許鬧鐘中斷輸出到IRQ.UIE：當(dāng)UIE＝0，禁止更新結(jié)束中斷輸出到IRQ；當(dāng)UIE＝1，允許更新結(jié)束中斷輸出到IRQ。此位在復(fù)位或設(shè)置SET為高時(shí)清0.SQWE：當(dāng)SQWE＝0，SQW腳為低；當(dāng)SQWE＝1，SQW輸出設(shè)定頻率的方波。DM：DM＝0，BCD；DM＝1，二進(jìn)制，此位不受復(fù)位信號(hào)影響。24/12：此位為1，24時(shí)制；為0，12小時(shí)制DSE：夏令時(shí)允許標(biāo)志。在四月的第一個(gè)星期日的1∶59∶59AM，時(shí)鐘調(diào)到3∶00∶00AM；在十月的最后一個(gè)星期日的1∶59∶59AM，時(shí)鐘調(diào)到1∶00∶00AM。4．寄存器C 寄存器0CH的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0IRQFPFAFUF0000IRQF：當(dāng)有以下情況中的一種或幾種發(fā)生時(shí)，中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（IRQF）置1；PF＝PIE＝1或AF＝AIE＝1或UF＝UIE＝1，既IRQF＝PF·PIE+AF·AIE+UF·UIE，IRQF－旦置1，IRQ腳輸出低電平，送出中斷請(qǐng)求。所有標(biāo)志位在讀寄存器C或復(fù)位后清0。PF：周期中斷標(biāo)志。AF：鬧鐘中斷標(biāo)志。UF：更新中斷標(biāo)志。第0位到第3位無用，不能寫入，只能讀出，且讀出的值恒為0。5．寄存器D寄存器0DH的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0VRT0000000VRT：當(dāng)VRT＝0時(shí)表示內(nèi)置電池能量耗盡，此時(shí)RAM中的數(shù)據(jù)的正確性就不能保證了。第0位到第6位無用，只能讀出，且讀出的值恒為0。6．用戶RAM在DS12887中，114字節(jié)帶掉電保護(hù)RAM不專用一任何特殊功能，它們可被處理器程序用作非易失內(nèi)存，在更新周期也可訪問，它的地址范圍為0DH~7FH。如果片選地址CS=0F000H，則DS12887內(nèi)部128個(gè)存儲(chǔ)單元的地址為0F000H~0F07FH。四．DS12887與單片機(jī)的接口

下圖是8051與DS12887的接口電路，DS12887的片選信號(hào)接P2.7，則DS12887的片內(nèi)128個(gè)單元的地址可為7F00H~7F7FH。DS12887的處理過程為：1．寄存器B的SET位置1，芯片停止工作。2．時(shí)間、日歷和定鬧單元置初值。3．讀寄存器C，以消除已有的中斷標(biāo)志。4．讀寄存器D，使片內(nèi)寄存器和RAM數(shù)據(jù)有效。5．寄存器B的SET位清0，啟動(dòng)DS12887開始工作。DS12887的驅(qū)動(dòng)程序（略）9.3.2串行日歷時(shí)鐘芯片與單片機(jī)接口一．DS1302的主要性能指標(biāo)（1）DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力。（2）內(nèi)部含有31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM，可提供用戶訪問。（3）采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，使得管腳數(shù)量最少，簡(jiǎn)單3線接口。（4）工作電壓范圍寬：2.0～5.5V。（5）工作電流：2.0V時(shí)，小于300nA。（6）時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)的讀/寫有兩種傳送方式：?jiǎn)巫止?jié)傳送和多字節(jié)傳送方式。（7）采用8腳DIP封裝或SOIC封裝。（8）與TTL兼容，Vcc=5V。（9）可選工業(yè)級(jí)溫度范圍：-40C～+85C。（10）具有涓流充電能力。（11）采用主電源和備份電源雙電源供應(yīng)。（12）備份電源可由電池或大容量電容實(shí)現(xiàn)。二．引腳功能DS1302的引腳如圖所示其中：X1、X2：32.768KHz晶振接入引腳。GND：地。：復(fù)位引腳，低電平有效。I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，具有三態(tài)功能。SCLK：串行時(shí)鐘輸入引腳。Vcc1：工作電源引腳。Vcc2：備用電源引腳。三．DS1302的寄存器及片內(nèi)RAMDS1302有一個(gè)控制寄存器、12個(gè)日歷、時(shí)鐘寄存器和31個(gè)RAM。1．控制寄存器

控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引腳回到高電平后寫入的第一個(gè)字就為控制命令。它用于對(duì)DS1302讀寫過程進(jìn)行控制，它的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D01RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W其中：D7：固定為1D6：RAM/CK位，片內(nèi)RAM或日歷、時(shí)鐘寄存器選擇位。D5~D1：地址位，用于選擇進(jìn)行讀寫的日歷、時(shí)鐘寄存器或片內(nèi)RAM。對(duì)日歷、時(shí)鐘寄存器或片內(nèi)RAM的選擇見表。寄存器名稱D7D6D5D4D3D2D1D01RAM/CKA4A3A2A1A0R/W秒寄存器10000000或1分寄存器10000010或1小時(shí)寄存器10000100或1日寄存器10000110或1月寄存器10001000或1星期寄存器10001010或1年寄存器10001100或1寫保護(hù)寄存器10001110或1慢充電寄存器10010000或1時(shí)鐘突發(fā)模式10111110或1RAM011000000或111