单片机项目九单片机串行接口技术应用ppt课件

1、工程导读工程小结义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯义务2 I2C总线扩展单片机存储器义务3 SPI总线实时时钟控制工程九 单片机串行接口技术运用 知识分布网络 工程九 单片机串行接口技术运用 485总线通讯单片机串行接口RXD和TXD的运用串口设置I2C总线通讯串行通讯接口芯片MAX487和MAX232I2C串行总线SPI串行总线SPI串行总线时钟芯片DS1302的运用方法I2C串行总线SPI总线通讯相关知识：串行通讯根本知识1、串行通讯简介 串行通讯是指一个数据的一切位按一定的顺序和方式，一位一位地经过串行输入/输出口进展传送，如图9-2所示。由于串行通讯是按数据的逐位顺序传送

2、，在进展串行通讯时，只需一根传输线。在传送的数据位数多且通讯间隔很长时，这种传输方式的优点就显得很突出了。 图9-1 串行通讯方式义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯1异步通讯和同步通讯 串行通讯是将构成数据或字符的每个二进制码位，按照一定的顺序逐位进展传送，其传送有两种根本的通讯方式： 1 同步通讯方式 同步通讯的根本特征是发送与接纳坚持严厉的同步。由于串行传送是逐位顺序进展的，为了商定数据是由哪一位开场传送，需求设定同步字符。这种方式速度快，但是硬件复杂。 2异步通讯方式 异步通讯方式规定了传送格式，每个数据均以一样的帧格式传送。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯

3、 异步通讯中一帧数据的格式如图9-3所示，每帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停顿位组成，帧与帧之间用高电平分隔开。 图9-2 异步通讯中一帧数据的格式 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯异步通讯的字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停顿位等4部分组成。 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为逻辑0低电平，用于向接纳设备表示发送端开场发送一帧信息。 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况可取5位、6位、7位或8位，低位在前，高位在后。 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用来表征串行通讯中采用奇校验还是偶校验，由用户决议。 停顿位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。通常

4、可取1位、1.5位或2位，用于向接纳端表示一帧字符信息曾经发送完，也为发送下一帧作预备。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯在异步通讯中，接纳与发送之间必需有两项规定： a) 帧格式的设定。即帧的字符长度、起始位、数据位、停顿位，以及奇偶校验方式等的设定。例如，以ASCII码传送，7位数据位，1位起始位，1位停顿位，奇校验方式。这样，一帧的字符总数是10位，而一帧的有用信息是7位。 b) 波特率的设定。波特率反映了数据通讯位流的速度，波特率越高，数据信息传送越快。常用的波特率有300、600、1200、2400、4800、9600、19200和38400等。 义务1 RS485串行

5、总线实现单片机与PC机通讯2串行通讯中数据的传送方向 串行通讯制式：单工(a)、半双工(b)和全双工(c) (simplex half duplex full duplex)发送器A站接纳器B站单工通讯(a)发收A站发收B站发收A站发收B站(b)(c)义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯2、单片机的串行接口 义务一 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯 89S52单片机内部集成有一个功能很强的全双工串行通讯口，设有2个相互独立的接纳、发送缓冲器，可以同时接纳和发送数据。图9-4是串行口内部缓冲器的构造，发送缓冲器只能写入而不能读出，接纳缓冲器只能读出而不能写入，因此两个缓冲器可

6、以共用一个地址99H。两个缓冲器统称为串行通讯特殊功能存放器SBUF。 图9-3 串行口内部缓冲器的构造 (1)控制存放器SCON98HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI任务方式选择多机通讯控制位允许串行接纳位接纳数据的第9位发送数据的第9位接纳中断标志发送中断标志9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H 设定任务方式、接纳/发送控制以及设置形状标志 JBC RI ，rel 89S52的串行口设有两个控制存放器： 串行控制存放器SCON和波特率选择特殊功能存放器PCON。 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯SM0 SM1任务方式功能波特率0 0方式08位同步移位

7、存放器fosc/120 1方式110位UART可变1 0方式211位UARTfosc/64或fosc/321 1方式311位UART可变例：设串行口任务在方式1，允许接纳，那么指令为： SCON=0 x5001010000B表9-2 串行口任务方式控制 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯3串行通讯中的奇偶校验 串行通讯的关键不仅是可以传送数据，更重要的是要能正确地传送；但是串行通讯的间隔普通较长，线路容易遭到干扰，要保证完全不出错不太现实，尤其是一些干扰严重的场所。在单片机通讯中，最为简单又运用广泛的就是奇偶校验的方法。 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯串行通讯只

8、用该位，为SMOD=1时，波特率2； SMOD=0时，波特率不变。(2)电源及波特率选择存放器PCONSMODGF1GF0PDIDL87H波特率选择位义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯串行口四种任务方式运用比较方式的选择由SM1、SM0实现。工作方式功能说明波特率方式08位同步移位寄存器常用于扩展I/O口fosc/12方式110位UART8位数据、起始位、结束位可变（取决于定时器1溢出率）方式211位UART8位数据、起始位0、结束位1和奇偶校验位fosc/64或fosc/32方式311位UART数据、起始、校验、结束位可变（取决于定时器1溢出率）3、串行口任务方式 义务1 RS

9、485串行总线实现单片机与PC机通讯方 式 0 在方式0下，串行口作同步移位存放器用，其波特率固定为fosc/12。串行数据从RXD(P3.0)端输入或输出，同步移位脉冲由TXD(P3.1)送出。这种方式常用于扩展I/O口。a方式0扩展输出接口义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯留意：每当发送或接纳完8位数据后，硬件会自动置TI或RI为1，CPU呼应TI或RI中断后，必需由用户用软件清0。b方式0扩展输入接口图9-4 串行口任务方式0扩展输入输出接口 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯方 式 110位的帧格式 串行口为波特率可调的10位通用异步接口UART。每发送或接

10、纳的一帧信息中，包括1位起始位0，8位数据位和1位停顿位1。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯 方式1输出-发送数据 方式1输入-接纳数据 置REN为1时，接纳器检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，那么阐明起始位有效，将其移入输入移位存放器，并开场接纳这一帧信息的其他位。 当RI=0，且SM2=0或接纳到的停顿位为1时，将收到的9位数据的前8位装入SBUF，第9位停顿位进入RB8，并置RI=1，向CPU恳求中断。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯11位的帧格式11位数据的异步通讯。起始位1位，数据9位，停顿位1位方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32方式

11、3的波特率由定时器T1的溢出率决议方式2和方式3义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯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，波特率取决于PCON中的SMOD值： 当SMOD=0时，波特率为fosc/64； 当SMOD=1时，波特率为fosc/32. 即波特率 = 。oscSMODf642 在方式0中，波特率为时钟频率的1/12，即fosc/12，固定不变义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯2. 方式1和方式3的波特率可变，由定时器1的溢出率决议波特率/(b/s)fosc/MHzSMOD定时器1C/方式初始值方式0：1 M方式2：375

12、k方式1、3：62.5 k19200 9600 4800 2400 1200 500 11011012121211.05911.05911.05911.05911.05911.9866121110000000000000000222222221FFHFDHFDHFAHF4HE8H1DH72HFEEBHT波特率=义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯4、计算机串行接口1RS-232接口 RS-232接口ANSI/EIA 232规范是IBM-PC及其兼容机上的串行衔接规范。可用于许多用途，比如衔接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改良，实践运用中RS2

13、32的传输长度或者速度经常超越规范的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通讯。RS232串口通讯最远间隔不大于15m，传输速率最大为20Kb/s。2RS-422接口 RS-422EIA 422-A规范是Apple的Macintosh计算机的串口衔接规范。RS-422运用差分信号，RS232运用非平衡参考地的信号。差分传输运用两根线发送和接纳信号，对比RS-232，它能更好的抗噪声和有更远的传输间隔。在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输间隔是一个很大的优点。3RS-485接口 RS485EIA 485规范是RS422的改良，由于它添加了设备的个数，从10个添加到32个，同时定义了在最大

14、设备个数情况下的电气特性，以保证足够的信号电压。有了多个设备的才干，他可以运用一个单个RS422口建立设备网络。出色抗噪和多设备才干，在工业运用中建立连向PC机的分布式设备网络、其他数据搜集控制器、HMI或者其他操作时，串行衔接会选择RS-485。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯5、MAX487芯片 MAX487是MAXIM公司消费的一种差分平衡型收发器芯片，是用于TTL协议与485协议转换的小功率收发器，它含有一个驱动器和一个接纳器。 管脚号管脚名称功能1RO接收器输出2/RE接收器输出使能3DE驱动器输出使能4DI驱动器输入5GND接地6A接收器输入和驱动器输出7B接收器反

15、相输入和驱动器反相输出8VCC电源表9-5 MAX487引脚功能表图9-5 MAX487管脚图 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯6、MAX232芯片 MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232规范串口设计的接口电路,运用+5v单电源供电。 图9-6 MAX232引脚图内部构造根本可分三个部分： 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供应RS-232串口电平的需求。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、 13、14脚构成两个数据通道。其中13脚、12脚、11脚、14脚为第一数据通道。8脚

16、、9脚、10脚、7脚为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC+5v。 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯相关知识：I2C总线简介及常用I2C芯片 1、I2C总线简介 I2C总线是一种用于IC器件之间衔接的二线制总线，它经过两根线SDA，串行数据线；SCL，串行时钟线在连到总线上的器件之间传送信息，根据地址识别每个器件，可以方便地构成多机系统和外

17、围器件扩展系统。 I2C总线的传输速率为100Kbit/s改良后的规范为400Kbit/s，总线的驱动才干为400pF。I2C总线为双向同步串行总线，因此，I2C总线接口内部为双向传输电路，总线端口输出为开漏构造，故总线必需求接有上拉电阻，通常该电阻可取510K。挂接到总线上的一切外围器件、外设接口都是总线上的节点。在任何时辰总线上只需一个主控器件实现总线的控制操作，对总线上的其他节点寻址，分时实现点对点的数据传送。因此，总线上每个节点都有一个固定的节点地址。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器2、常用I2C芯片 在单片机运用中，经常会有一些数据需求长期保管。普通数据保管可以用RAM，但RAM

18、的缺陷是掉电之后数据即丧失。因此，需求用比较复杂的后备供电电路进展断电维护，添加了本钱。今年来，非易失性存储器技术开展很快，EEPROM就是其中的一种，这种器件在掉电后其中的数据仍可保管。目前运用非常广泛的是串行接口的EEPROM，AT24CXX就是这样一类芯片。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器1特点引见 24系列的EEPROM有24C01A/02A/04A/08/16/32/64等型号，它是一种采用CMOS工艺制成的内部容量分别是128/256/512/1024/2048/4096/81928位具有串行接口、可用电擦除、可编程的只读存储器，普通简称为串行EEPROM。这种器件普通具有两种

19、写入方式，一种是字节写入，即单个字节的写入；另一种是页写入方式，允许在一个周期内同时写入假设干个字节称之为1页，页的大小取决于芯片内页存放器的大小。不同的产品页容量不同。例如，ATMEL的AT24C01/01A/02A的页存放器为4B/8B/8B。擦除/写入的次数普通在10万次以上。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器2串行EEPROM24C01接口方法 在新一代单片机中，无论总线型还是非总线型单片机，为了简化系统构造，提高系统的可靠性，都推出了芯片间的串行数据传输技术，设置了芯片间的串行传输接口或串行总线。串行总线扩展接线灵敏，极易构成模块化构造，同时将大大简化系统构造。串行器件不仅占用很少

20、的资源和I/O 线，而且体积大大减少，同时还具有任务电压宽，抗干扰才干强，功耗低，资料不宜丧失和支持在线编程等特点。目前，各式各样的串行接口器件层出不穷，如：串行EEPROM，串行ADC/DAC，串行时钟芯片，串行数字电位器，串行微处置器监控芯片，串行温度传感器等等。串行EEPROM是在各种串行器件运用中运用较频繁的器件，和并行EEPROM相比，串行EEPROM的资料传送的速度较低，但是其体积较小，容量小，所含的引脚也较少。所以，它特别适宜于存放非挥发资料，要求速度不高，芯片引脚少的单片机运用。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器3串行EEPROM 及其任务原理 串行EEPROM中，较为典型的

21、有ATMEL公司的AT24CXX系列以及该公司消费的AT93CXX系列，较为著名的半导体厂家，包括Microchip，国家半导体厂家等，都有AT93CXX系列EEPROM 产品。AT24CXX系列的串行电可改写及可编程只读存储器EEPROM 有13种型号，其中典型的型号有AT24C01A/02/04/08/16等5 种，它们的存储容量分别是1024/2048/4096/8192/16384位，也就是128/256/512/1 024/2048 字节。这个系列普通用于低电压，低功耗的工业和商业用途，并且可以组成优化的系统。信息存取采用2 线串行接口。这里我们就24C01 的构造特点，其它系列比较

22、类似。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器4构造原理及引脚 AT24C01 有地址线A0A2，串行资料引脚SDA，串行时钟输入引脚SCL，写维护引脚WP 等引脚。其引脚较少，对组成的运用系统可以减少布线，提高可靠性。 图9-7 AT24C系列芯片引脚图 各引脚的功能和意义如下： VCC 引脚，电源+5V。 GND 引脚，地线。 SCL 引脚，串行时钟输入端。 SDA 引脚，串行资料I/O 端，用于输入和输出串行资料。 A0,A1,A2 引脚，是芯片地址引脚。 WP引脚，写维护端。 义务2 I2C总线扩展单片机存储器5内存的组织及运转 1AT24C01A:内部含有128个字节，故需求7位地址对其

23、内部字节进展寻址。 2AT24C02:内部含有256个字节， 故需求8位地址对其内部字节进展读写。 1起始形状：当SCL 为高电平常，SDA 由高电平变到低电平那么处于起始形状。起始形状应处于任何其它命令之前。 2停顿形状：当SCL 处于高电平常，SDA 从低电平变到高电平那么处于停顿形状。在执行完读序列信号之后，停顿命令将把EEPROM 置于低功耗的备用方式(Standby Mode)。3 应对信号：应对信号是由接受资料的器件发出的。当EEPROM接受完一个写入资料之后，会在SDA 上发一个0应对信号。反之，当单片机接受完来自EEPROM 的资料后，单片机也应向SDA 发ACK 信号。ACK

24、 信号在第9 个时钟周期时出现。 4备用方式(Standby Mode)：AT24C01A/02/04/08/16都具有备用方式，以保证在没有读写操作时芯片处于低功耗形状。在下面两种情况中，EEPROM 都会进入备用方式：第一，芯片通电的时候；第二，在接到停顿位和完成了任何内部操作之后。 6运转方式 义务2 I2C总线扩展单片机存储器相关知识：SPI总线 1、SPI 的概念 1SPI：高速同步串行口 SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI总线又称为同步串行外设接口，是一种符合工业规范、全双工、三线或四线通讯方式的总线系统

25、。SPI总线系统可以使MCU与各种外围设备以串行方式进展通讯以交换信息。外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家消费的多种规范外围器件直接接口。 SPI的通讯原理很简单，它以主从方式任务，这种方式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需求至少4根线，现实上3根也可以用于单向传输时，也就是半双工方式。也是一切基于SPI的设备共有的，它们是SDI数据输入，SDO数据输出，SCK时钟，CS片选。 义务3 SPI总线实时时钟控制 SDO ： 主设备数据输出，从设备数据输入 SDI ： 主设备数据输入，从设备数据输出 SCLK ： 时钟

26、信号，由主设备产生 CS ：从设备使能信号，由主设备控制 。 2接口包括以下四种信号： MOSI ： 主器件数据输出,从器件数据输入 MISO ： 主器件数据输入,从器件数据输出 SCLK ： 时钟信号,由主器件产生 /SS ： 从器件使能信号,由主器件控制 义务3 SPI总线实时时钟控制2、SPI时钟芯片DS1302 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的SPI总线涓流充电时钟芯片，内含的实时时钟/日历电路,经过秒、分、时、星期日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可经过AM/PM指示决议采用24小时或12小时格式。DS1302与单片机之

27、间能简单地采用同步串行的方式进展通讯，仅需求三个口线：RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。 (1)DS1302 的根本组成和任务原理 管脚描画： X1、X2：32.768KHz 晶振管脚 GND：地 RST：复位脚 I/O：数据输入/输出引脚 SCLK：串行时钟 Vcc1,Vcc2：电源供电管脚图9-8 DS1302 的引脚陈列 义务3 SPI总线实时时钟控制 (1)DS1302 内部存放器 表9-11 DS1302内部存放器 RS位电阻典型位00没有没有01R12K10R24K11R38KRAM数据01100000RD/WRAM数据0RAM数据301111110RD/WRAM数据30

28、RAM字符组1111111RD/W表9-13 DS1302内RAM数据陈列表 义务3 SPI总线实时时钟控制表9-12 DS1302日期和时间设置 7 6543210秒1000000RD/W00-5910秒秒分1000001RD/W00-5910分分小时1000010RD/W01-1200-23010小时小时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涓流充电1001000RD/WT

29、CSTCSTCSTCSDSDSRSRS时钟多字节1011111RD/W义务3 SPI总线实时时钟控制设计方案 选用AT89S52单片机、时钟电路、复位电路、电源、MAX232、MAX487和COMPIM构成最小系统，完成利用RS485串行总线实现单片机与PC之间的数据传输。义务虚施图9-9 利用485实现单片机与PC机485通讯最小系统方案框图 AT89C52单片机电源时钟电路复位电路PCCOMPIM接口MAX487MAX487MAX232义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯图9-10 单片机与PC的485通讯全速仿真图片段 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯实物衔接

30、、制造图9-11 单片机与PC机485通讯电路实物 在万能板上按照单片机与PC机485通讯电路图焊接元器件 。义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯控制要求：利用485总线通讯方式，实现由PC机向单片机发送数据 。技艺提高设计思绪：可以思索由单片机不延续地接纳PC机经过RS485总线发送的数据 图9-12全速仿真图片段 义务1 RS485串行总线实现单片机与PC机通讯设计方案 选用AT89S52单片机、时钟电路、复位电路、电源、两个BCD码数码管和24C01C构成单片机最小系统，实现单片机对I2C存储器24C01读写操作。 义务虚施图9-13 I2C存储器24C01扩展最小系统方案框图 AT89C52单片机电源时钟电路复位电路并行接口BCD绿色数码管24C01C义务2 I2C总线扩展单片机存储器义务分析 I2C存储器24C01扩展控制主要涉及两个部分，一个是和I2C存储器24C01C的接口，另一个是和BCD码数码管的接口。在本义务中，采用单片机的P1口的P1.4和P1.5分别控制24C01C的6脚SCK和5脚SDA用于向24C01C中写入或从中读取数据，用P2口接两个绿色BCD码数码管，用于显示从24C01C中读出的数据。控制要求： 单片机经过I2C总线向24C01C存储器写入数据“88H，然后再将这个数据读出来并显示在数码管上。 义务2 I2C总线扩展单片机存储