单片机原理及接口技术：第8章 80C51的串行总线扩展

2022/11/141第8章80C51的串行总线扩展I2C总线及其扩展8.1SPI总线接口及其扩展8.2串行时钟日历芯片DS1302及其接口8.32022/11/1428.1

I2C总线接口及其扩展有两根双向信号线：数据线SDA和时钟线SCL

I2C总线架构8.1.1I2C总线基础2022/11/143

I2C总线的特点采用2线制

器件引脚少，器件间连接简单，电路板体积减小，可靠性提高

传输速率高标准模式：100Kb/s，快速模式：400Kb/s，高速模式为3.4Mb/s

支持主/从和多主两种工作方式标准型80C51没有I2C总线接口，只能工作于单主方式（扩展外围从器件）

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I2C总线的数据传输传输时序图

起始信号S终止信号P2022/11/145字节传送与应答

寻址字节

位：D7D6D5D4D3D2D1D0器件地址R/W2022/11/146器件地址表器件型号字节容量寻址字节内部地址字节数页面写字节数最多可挂器件数固定标识片选R/WAT24C01A1281010A2A1A01/0188AT24C02256A2A1A01/088AT24C04512A2A1P01/0164AT24C08A1KA2P1P01/0162AT24C16A2KP2P1P01/0161AT24C32A4KA2A1A01/02328AT24C64A8KA2A1A01/0328AT24C128B16KA2A1A01/0648AT24C256B32KA2A1A01/0648AT24C512B64KA2A1A01/012882022/11/147

I2C总线典型信号时序模拟8.1.280C51的I2C总线时序模拟2022/11/148

I2C总线典型信号模拟子程序

起始信号STA:SETBSDASETBSCLNOPNOPCLRSDANOPNOPCLRSCLRET

终止信号STP:CLRSDASETBSCLNOPNOPSETBSDANOPNOPCLRSDACLRSCLRET发应答位“0”ASK:CLRSDASETBSCLNOPNOPCLRSCLSETBSDARET发非应答位“1”NAS:SETBSDASETBSCLNOPNOPCLRSCLCLRSDARETSDAEQUP1.7SCLEQUP1.6主程序设置：2022/11/1498.1.380C51与AT24C02的接口AT24C02为串行E2PROM存储器。体积小、功耗低、占用I/O口线少，性能价格比高WP：写保护控制端，接地时允许写入。2022/11/1410写操作过程单片机发送起始信号S单片机发送控制字节，释放SDA线

被选中的器件确认是自己地址后，在SDA线产生应答单片机发送1字节预写入存储区首地址器件产生应答---单片机发出停止信号P

器件进入写周期（10ms内结束）2022/11/1411读操作过程单片机发送起始信号S单片机发送控制字节（伪写），释放SDA线

被选中的器件确认是自己地址后，在SDA线产生应答单片机发送1字节预读出存储区首地址器件产生应答单片机再发一次起始信号S和读控制字节器件产生应答

单片机读数据、恢复应答----

最后字节读完、发非应答、发停止信号P（程序略）2022/11/14128.2

SPI总线接口及其扩展8.2.1单片机扩展SPI总线的系统结构用于E2PROM、A/D、D/A、实时时钟等。单片机可模拟SPI时序。对于80C51，常采用“主MCU+多个从器件”的主从模式

4个引脚2022/11/14138.2.2单片机SPI总线的时序模拟单片机读（从器件输出）时，在选通有效的情况下，SCK的下降沿时从器件将数据放在MISO线上，单片机延时并采样MISO线，将数据位读入。然后将SCK置为高电平形成上升沿，数据被锁存。单片机写（从器件输入）操作类似。2022/11/1414【例8-3】单片机与具有SPI总线接口的E2PROM器件X25F008的接口电路如图所示。定义单片机引脚如下：MOSIEQUP1.0SCKEQUP1.1SSEQUP1.2MISOEQUP1.3单片机读子程序（读取字节在R0中）SPIRD:SETBSCKCLRSSMOVR1,#8RLP:CLRSCKNOPNOPMOVC,MISORLCASETBSCKDJNZR1,RLPMOVR0,ARET（写程序略）2022/11/1415主要性能8.3串行时钟日历芯片DS1302及其接口DS1302，含有实时时钟/日历和31字节静态RAM

8.3.1DS1302的性能与引脚计算2100年之前的秒、分、时、日、星期、月和年，能进行闰年调整；31字节数据RAM；引脚与TTL兼容；工作电流小于300nA，有备份电源和涓流充电能力。2022/11/1416引脚定义

I/O：数据输入/输出引脚

SCLK：串行时钟输入引脚

RST复位引脚

GND：接地引脚

Vcc1、Vcc2：工作电源、备份电源引脚

X1、X2：晶振接入管脚。晶振频率为32.768KHz。2022/11/1417命令字格式8.3.2DS1302的操作位：D7D6D5D4D3D2D1D01R/CA4A3A2A1A0R/W

D7位：固定为1R/C位：为0时选择操作时钟，为1时选择操作RAM

A4A3A2A1A0:操作地址

R/W位：为0时进行写操作，为1时进行读操作2022/11/1418单字节操作写操作

读操作

2022/11/1419多字节操作（突发模式）

每次写入或读出8个字节时钟日历数据或31个字节RAM数据。与单字节时相似，仅需将A0~A4换成“11111”。2022/11/14208.3.3DS1302的寄存器及RAM日历时钟相关寄存器寄存器名命令字节范围位内容读写D7D6D5D4D3D2D1D0秒80H81H00～59CH秒的十位秒的个位分82H83H00～590分的十位分的个位时84H85H01～12或00～2312/240A/PHR小时个位日86H87H01～3100日的十位日的个位月88H89H01～120000/1月的个位星期8AH8BH01～0700000星期几年8CH8DH00～99年的十位年的个位2022/11/1421注意：1、秒寄存器的CH位：置1，时钟停振，进入低功耗态；置0，时钟工作。2、小时寄存器的D7位：置1，12小时制（D5置1表示上午，置0表示下午）；置0，24小时制（此时D5、D4组成小时的十位）。2022/11/1422其它寄存器及RAM

寄存器名命令字节范围位内容读写D7D6D5D4D3D2D1D0写保护8EH8FH00H～80HWP0涓流充电90H91H-TCSDSRS时钟突发BEHBFH--RAM突发FEHFFH--RAM0C0HC1H00H～FFHRAM数据…

……00H～FFHRAM30FCHFDH00H～FFH2022/11/1423注意：1、WP：写保护位：置为1时，写保护；置