《单片机原理与实验教程》课件第8章

第8章综合设计性实验

实验一DS18B20温度采集实验

实验二D／A转换实验实验三A／D转换实验实验四IIC总线实验实验五SPI总线实验实验六实时时钟DS12C887实验实验七8255A并口扩展实验实验一DS18B20温度采集实验

一、实验目的

（1）掌握单片机与1wire（一线器）的通信原理与编程方法。（2）掌握LED动态显示的方法。（3）了解温度传感器的原理。二、实验原理关于DS18B20的工作原理，请读者参考Dallas公司的资料。AT89S52控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。本实验系统挂接一个DS18B20芯片，可使用默认的12位转换精度，外接供电电源，单片机与DS18B20的接口用的是单片机的P2.4口。

三、实验内容

（1）参考给出的流程图（图8－1），在Keil编译环境下编制程序，要求采集温度并判断温度所处范围，如果超出报警温度范围则报警；报警通过实验箱上的蜂鸣器实现，报警温度可以通过键盘设置；最后，生成*.HEX文件。（2）通过ISP将生成的*.HEX文件下载到单片机中，运行程序。（3）观测LCD上显示的温度数据，通过键盘操作控制报警温度。图8－1

DS18B20温度采集系统流程图四、参考程序

//DS18B20温度传感器程序

#include<reg52.h>

#defineAlarm10

sbitBeep=P3∧4；

sbitDQ=P2∧4；//数据传输线接单片机的相应引脚unsignedchartempL=0，tempH=0；//设全局变量

unsignedcharflag=0；

unsignedinttemperature，negtemper；//温度值保存在

temperature里

unsignedcharidataaddrdat［2］={0x0，0x0}；unsignedchartab［］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，

/*01234*/0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

/*56789*/unsignedchartab1［］={0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10}；unsignedchardispbuf［3］={0，0，0}；unsignedcharwarning=20；biton=0，off=1；//*************************

//延时子程序//**voiddelay(unsignedinti){while(i--)；}voidbeep(biti){Beep=i；}//*****************************//初始化程序Init_DS18B20(void){

unsignedcharx=0；DQ=1； //DQ先置高

delay(8)； //稍延时

DQ=0； //发送复位脉冲

delay(85)； //延时（>480μs)

DQ=1； //拉高数据线

delay(14)； //等待（15~60μs)

x=DQ； //用x的值来判断初始化有没有成功，DS18B20存在的//话x=0，否则x=1

delay(20)；}//***********************//读一个字节ReadOneChar(void) //主机数据线先从高电平拉至低电平，保持1ms以上，再[JP]//使数据线升为高电平，从而产生读信号

{unsignedchari=0； //每个读周期最短的持续时间为60μs，各个读周期

//之间必须有1ms以上的高电平恢复期

unsignedchardat=0；

for(i=8；i>0；i--) //一个字节有8位

{DQ=1；delay(1)；DQ=0；dat>>=1；DQ=1；dat|=0x80；delay(4)；}return(dat)；}//***********************

//写一个字节WriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0；//数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号

//15ms之内将所需写的位送到数据线上

for(i=8；i>0；i--)//在15~60ms之间对数据线进行采样，如果是高电平//就写1，低电平则写0{DQ=0； //在开始另一个写周期前必须有1ms以上的高电平恢复期

DQ=dat&0x01；

delay(5)；

DQ=1；

dat>>=1；}delay(4)；}//**************************ReadTemperature(void){Init_DS18B20()； //初始化

WriteOneChar(0xcc)；//跳过读序列号的操作

WriteOneChar(0x44)； //启动温度转换

delay(125)； //转换需要一点时间，延时

Init_DS18B20()； //初始化

WriteOneChar(0xcc)； //跳过读序列号的操作

WriteOneChar(0xbe)； //读温度寄存器（头两个值分别为温度的低位和高位）tempL=ReadOneChar()； //读出温度的低位LSBtempH=ReadOneChar()； //读出温度的高位MSBtemperature=(tempH*256)+tempL；//温度转换，对高、低位做相应的运算，转化为//实际温度return(temperature)；}//****************************voidDispbuf(unsignedinttemper){

dispbuf［2］=(temper>>4)/10； //取十位

dispbuf［1］=(temper>>4)%10； //取个位

if(temper&0x8) //小数位

dispbuf［0］=0x55；

elsedispbuf［0］=0；

}unsignedchargetkey() //键盘扫描程序{

P2=0xff；

P2=0xfe；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfe)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfe)

returnP2；

elseP2=0xfd；

}elseP2=0xfd；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfd)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfd)

returnP2；

elseP2=0xfb；

}

elseP2=0xfb；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfb){

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfb)

returnP2；

elseP2=0xf7；

}

elseP2=0xf7；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xf7)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xf7)

returnP2；

elsereturnP2=0xfe；

}

} Inter0_process()interrupt2//外部中断1

{

unsignedcharkey；

inti；

unsignedchardis=0x01；

unsignedintj；

for(j=5000；j>0；j--) {

key=getkey()； //取键值

if(key==0xee) //如1键按下，则温度值递增

{

warning++；

delay(8000)；

}

if(key==0xed)

{ //如5键按下，则温度值递减

warning--；

delay(8000)；

}if(key==0x77) //按下16键则退出中断

j=1；

for(i=0；i<2；i++) //设置两位报警值，并在LED上显示

{

P1=dis；

dis<<=1；

if(i==0)

P0=tab［warning%10］；

else

P0=tab［warning/10］；

delay(200)；

}dis=0x01；

}}//****************************

//主程序

main(){

unsignedchari，npos=0x01；P0=0xff；

P2=0xff；

P1=0xff；

EX1=1；//开中断1

IT1=1；//下降沿触发

ET1=1；

EA=1；//开总中断

while(1){

if((temperature&0xf000)==0xf000)

//判断是否是负温度

{ReadTemperature()；

for(i=0；i<4；i++)

//4位显示

{

negtemper=(~temperature)+1；//取原码

Dispbuf(negtemper)；//取位值

P1=npos；

npos<<=1；//循环使能if(i==1)

//第二位显示有点

{

P0=tab1［dispbuf［i］］；//查表显示

delay(700)；

}

elseif(i==3)

//显示负号

P0=0xbf；

else {

P0=tab［dispbuf［i］］；

delay(700)；

}

}

npos=0x01；

}

else

//如不是负温度

{

for(i=0；i<3；i++)

//为负则显示3位{

ReadTemperature()； //读温度值

Dispbuf(temperature)；

if(((temperature>>4)&0xff)>=warning) //温度值大于报警温度值则报警

beep(on)； //蜂鸣器响else

beep(off)； //不响

P1=npos；

npos<<=1； P0=tab1［dispbuf［i］］；

else

P0=tab［dispbuf［i］］；

delay(100)；

}

npos=0x01；

}

}五、实验仪器和设备

Keil软件、AT89S52实验平台、AtmelISP在线编程软件、DS18B20温度传感器实验模块。六、思考与分析

（1）说明1wire的工作原理。（2）说明DS18B20的控制原理。

实验二D／A转换实验一、实验目的

(1)理解D/A转换芯片DAC0832与单片机的接口方法及编程方法。

(2)了解D/A转换的基本原理。

(3)了解单片机系统中扩展D/A转换的基本方法。二、实验原理

DAC0832内部具有输入寄存器和DAC寄存器两级数据寄存器，它不需要外加其他电路便可以与单片机的数据总线相连。DAC0832的引脚说明如下：

·D0~D7：8位数据输入。

·Iout1和Iout2：DAC电流输出1和DAC电流输出2，Iout1和Iout2之和为一常量。

·RFB：反馈信号输入端。DAC0832的输出是电流型的，为了取得电压输出需在电压输出端接运算放大器，RFB即为运算放大器的反馈电阻端。反馈电阻在片内。

·ILE：允许输入锁存信号。

·和：锁存输入数据的写信号和锁存输入寄存器输出数据的写信号。：传送控制信号。：片选信号。

DAC0832的输出是电流型的，但实际应用中往往需要电压输出信号，所以电路中采用运算放大器来使电流转换为电压。本实验系统采用的参考电压为5V，所以当数字量输入在00H~FFH范围时电压输出量为0~+5V，这种方式称单极型输出。若电压输出为±5V，则称为双极型输出。实际应用中需要单极性输出，也需要双极型输出，所以电路应用两片运放LM741来实现两种极性的输出。此实验系统的原理图如图8－2所示。DAC0832与单片机接口：DAC0832的D0~D7接单片机P0口；DAC0832的片选信号端接单片机的P2.7，为了避免模块之间的冲突，P2.7通过跳线J505与DAC0832相连。DAC0832的WR信号接单片机的写信号WR，U506和U507是单运放LM741，完成电流到电压和正负电压的转换。单片机对DAC0832的控制过程：使能、，向寄存器中写入需转换数据。图8－2

DAC0832应用原理图

三、实验内容

(1)将扩展板的电源J501与主板的电源接口J2或J14连接起来；将扩展板的信号接口J500与主板的信号接口J15或J13连接起来；将主板上的拨插开关5、6、7、8拨到ON。

(2)在Keil编程环境下编写程序，完成实验功能。本实验参考程序完成的实验功能是在主板数码管上显示“2.7”V电压，同时使DAC0832的输出为2.7V电压。编程时，控制DAC0832的控制码为：×255，取其整数部分为138，十六进制为0X8AH。在数码管上显示“2.7”字样。

(3)编译生成.HEX文件，将.HEX文件下载到实验系统中。观察数码管上显示的数据，并用万用表测量J502（OUTPUT）的电压值。四、参考程序

//2.7V直流电压输出实例

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

#defineDAC0832XBYTE［0X7FFF］//DAC0832使能P2.7

#defineVref5

//参考电压Vref=5V

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//段码

unsignedcharLED_seg1［10］={0X40，0X79，0X24，0X30，0X19，0X12，0X02，0X78，0X00，0X10}；

//段码

unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}；

//位码voiddelay(unsignedlongn) //延时函数

{

for(；n>0；n--)；

}

unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；

voidconvert(unsignedintn) //分解位函数

{

unsignedchari=0；

n=n/10；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}

}

voiddisplay(void) //显示函数

{

unsignedchari；

for(i=0；i<3；i++)

{

if(i==2)P0=LED_seg1［LED_buf［i］］；

elseP0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(100)；

}

}voidchange(unsignedinta) //输出函数

{

unsignedchari；

i=(unsignedchar)(a/100*255/Vref/10)；

DAC0832=i；

}

voidmain(void){

unsignedinta=2.7*1000； //输出2.7V电压

while(1)

{

convert(a)；

display()； //显示

change(a)； //输出

delay(100)；

}

}五、实验仪器和设备

Keil软件、AT89S52实验平台、AtmelISP在线编程软件、示波器、电压表等。六、思考与分析

修改程序为三角波和锯齿波输出，不需要显示。实验三A／D转换实验

一、实验目的（1）掌握ADC0809与单片机的接口方法及其编程方法。（2）了解A／D变换芯片ADC0809的工作原理。（3）通过实验了解单片机如何进行数据采集。二、实验原理

A／D转换器大致有三类：一类是双积分A／D转换器，特点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但转换速度慢；一类是逐次逼近A／D转换器，特点是精度、速度、价格均适中；另一类是并行A/D转换器，特点是速度快，但价格昂贵。本实验用的ADC0809属第二类，是8位A／D转换器，每采集一次数据一般需100μs，A／D转换结束后会自动产生EOC信号。

ADC0809的引脚含义如下：

·IN0~IN7：8路模拟通道输入，由ADDA、ADDB、ADDC三条线选择。

·ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道选择线，比如000时选择0通道，111时选择7通道。

·D7~D0：数据线，三态输出，由OE（输出允许信号）控制输出与否。

·OE：输出允许，该引线为高电平时，打开三态缓冲器，将转换结果放到D0～D7上。

·ALE：地址允许锁存，其上升沿将ADDA、ADDB、ADDC三条引线的信号锁存，经译码选择对应的模拟通道。ADDA、ADDB、ADDC可接单片机的地址线，也可接数据线。ADDA接低位线时，ADDC接高位线。

·START：转换启动信号，在模拟通道选通之后，由START上的正脉冲启动A/D转换过程。转换时间至少100μs。

·EOC（endofconversion）：转换结束信号，在START信号之后，A/D开始转换。EOC输出低电平时，表示转换在进行中，当转换结束时，数据已锁存在输出锁存器之后，EOC变为高电平。EOC可视作被查询的状态信号，亦可用来申请中断。

·REF+、REF-：基准电压输入信号。

·CLOCK：时钟输入端，时钟频率上限为1280kHz。

ADC0809在实验平台中的电路如图8－3所示。ADC0809输入通道的控制是由单片机的P2.0、P2.1和P2.2引脚完成的，跳线J504连通单片机I/O口与U501的锁存使能。EOC与单片机的中断0（INT0）相连，当数据转换完成时，EOC向单片机发送中断请求，单片机响应中断，读取转换数据（也可采用查询方式）。ADC0809的D0~D7与单片机的P0口相连。单片机的ALE信号经过74LS74二分频后，作为ADC0809的时钟信号。U504是与非门CD4001，用于和单片机的P2.3产生A/D的片选和使能信号。P2.3为低电平，且当WR信号来（为低电平）时，送到A/D转换器的ALE和START引脚为高电平，启动A/D转换。同样，当RD信号来时使能OE信号，A/D转换器向总线上发送数据。实验时，对ADC0809的控制过程是：通过P2.0，P2.1和P2.2选择模拟量输入通道；通过P2.3和WR信号启动A/D转换；等待转换结束标志EOC；输出数据使能OE；读取转换数据。图8－3

ADC0809在实验平台中的电路三、实验内容

(1)将扩展板的电源J501与主板的电源接口J2或J14连接起来；将扩展板的信号接口J500与主板的信号接口J15或J13连接起来；将主板上的拨插开关5、6、7、8拨到ON。

(2)在Keil编程环境下编写程序，完成实验功能。本实验参考程序完成的实验功能是调节可调电阻R500，改变ADC0809的0通道模拟输入电压，能够在主板数码管上显示转换电压值。

(3)在Keil环境下编程，编译生成.HEX文件，将.HEX文件下载到实验系统中。调节电位器R500观察数码管上显示的数据；用万用表测量J502的IN0的电压值，比较数码管上的显示值和万用表的测量值，两个值应相差不大。相差太大则表示A/D变换不对。A/D转换流程图见图8－4。图8－4

A/D转换流程图四、参考程序

C51程序：

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

//start由P2.3控制，用高位地址作为通道选择和A/D片选信号

#defineIN0XBYTE［0xF0FF］

sbitAD_BUSY=P3∧2； //转换结束引脚——EOC

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//段码

unsignedcharLED_seg1［10］={0X40，0X79，0X24，0X30，0X19，0X12，0X02，0X78，0X00，0X10}；

//段码unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}；

voiddelay(unsignedlongn) //延时函数

{for(；n>0；n--)；}

unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；

voidconvert(unsignedintn) //分解位函数{

unsignedchari=0；

n=n*100/51；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}

}voiddisplay(void) //显示函数{

unsignedchari；

for(i=0；i<4；i++)

{

if(i==2)P0=LED_seg1［LED_buf［i］］；

elseP0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(100)；

}

}

voidmain(void) //主函数

{

unsignedinta=0；

convert(a)；

display()；

while(1){

IN0=0； //开始转换

delay(10)；

while(AD_BUSY==0)； //等待转换结束

a=IN0；

convert(a)；

display()； //显示

delay(100)；

}

}五、实验仪器和设备

Keil软件、AT89S52实验平台、AtmelISP在线编程软件、示波器、电压表等。六、思考与分析（1）说明ADC的控制方法。（2）如何选择ADC？ADC有哪些重要参数？

实验四IIC总线实验

一、实验目的（1）了解IIC（I2C）总线的特点。（2）掌握IIC器件的读写程序设计方法及与AT89S5X连接的接口电路设计方法。二、实验原理

IIC采用两根I/O线，一根时钟线(SCL串行时钟线)，一根数据线(SDA串行数据线)，实现全双工的同步数据通信。IIC总线通过SCL/SDA两根线使挂接到总线上的器件相互进行信息传递。在AT89S52实验开发板上，单片机的P3.6(WR)通过跳线J406连接AT24C02第6脚SCL为串行时钟输入线；单片机的P3.7（RD）连接AT24C02第5脚SDA为串行数据输入、输出线，见图8－5。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5.1kΩ的上拉电阻。第7脚是写保护，需要接地才能写入。图8－5

AT24C04应用原理图三、实验内容

(1)将扩展板的2*13接口J401与主板ND1000_002的2*13接口J5或J12连接起来。

(2)将IIC的WP用跳线帽与地连接；将J406用跳线帽连接。

(3)将ND1000_002上的拨插开关5、6、7、8拨到ON。(4)给系统供电（+5V）。

(5)将用Keil软件生成的.HEX文件烧入AT89S52芯片中。

(6)此时可以看到数码管显示一个从2402中读出的值，通、断电或复位一次它的值就增加1。

(7)当按下INT1键时计数的值清零，数码管显示零。程序流程图如图8－6所示。四、参考程序

C51程序：

#include<reg51.h>

sbitSDA=P3∧7；

sbitSCL=P3∧6；

sbitreset=P3∧3；

//函数声明

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//共阳极

unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}； //数码

unsignedLED_buf［6］={0，0，0，0}； //数码unsignedchari2c_read(unsignedchar)；voidi2c_write(unsignedchar，unsignedchar)；voidi2c_send8bit(unsignedchar)；unsignedchari2c_receive8bit(void)；voidi2c_start(void)；voidi2c_stop(void)；biti2c_ack(void)；voiddelay(unsignedintj)//延时{

while(j--)；}voidconvert(unsignedlongn){

unsignedchari=0；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}}

//====================================voidmain(void){

unsignedchardd，i，j；

dd=i2c_read(0x00)；

dd++；

j=dd；

i2c_write(0x00，dd)；

while(1)

{

convert(dd)；

for(i=0；i<2；i++)

{

P0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(500)；

}if(reset==0)

{

dd=0x00；

i2c_write(0x00，dd)；//写入0x00

}

}

}/*====================================i2c_write(地址，数据)，写一个字节====================================*/voidi2c_write(unsignedcharAddress，unsignedcharData){

do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA0)；

}while(i2c_ack())；

i2c_send8bit(Address)；

i2c_ack()；

i2c_send8bit(Data)；

i2c_ack()；

i2c_stop()；}/*====================================i2c_read(地址，数据)，读一个字节===================================*/unsignedchari2c_read(unsignedcharAddress){

unsignedcharc；

do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA0)；

}while(i2c_ack())；//=1，表示无确认，再次发送

i2c_send8bit(Address)；

i2c_ack()；do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA1)；

}while(i2c_ack())；

c=i2c_receive8bit()；

i2c_ack()；

i2c_stop()；

return(c)；}//=====================================//发送开始信号voidi2c_start(void){

SDA=1；

SCL=1；

SDA=0；

SCL=0；

//return；}//发送结束信号voidi2c_stop(void){

SCL=0；

SDA=0；

SCL=1；

SDA=1；

//return；}//发送接收确认信号bit

i2c_ack(void){

bitack；

SDA=1；

SCL=1；

delay(200)；

if(SDA==1)ack=1；

elseack=0；

SCL=0；

return(ack)；}//送8位数据voidi2c_send8bit(unsignedcharb){

unsignedchari=8；

while(i--)

{

SCL=0；

SDA=(bit)(b&0x80)；b<<=1；

SCL=1；

}

SCL=0；}//IIC接收8位数据unsignedchari2c_receive8bit(void){

unsignedchari=8；

unsignedchardat=0；

SDA=1；

while(i--)

{

dat<<=1；

SCL=0；

SCL=1；

dat|=SDA；

}

SCL=0；

return(dat)；}五、实验仪器和设备

Keil软件、AT89S52实验平台、ISP在线编程软件。六、思考与分析

（1）说明IIC总线的操作过程。（2）说明24C04的操作过程。

实验五SPI总线实验一、实验目的（1）了解SPI总线的特点。（2）掌握SPI器件的读写程序设计方法及与AT89S5x连接的接口电路设计方法。（3）掌握模拟SPI总线编程方法。二、实验原理

SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设备有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生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线CS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT，有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。由于SPI系统总线一共只需3～4位数据线即可实现与具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8～16位地址线、2～3位控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高设计的可靠性。由此可见，在MCS51系列等不具有SPI接口的单片机组成的智能仪器和工业测控系统中，当传输速度要求不是太高时，使用SPI总线可以增加应用系统接口器件的种类，提高应用系统的性能。

AT93C46与单片机的接口如图8－7所示：单片机的T0作为AT93C46的时钟信号（SCK）；单片机的A15作为AT93C46的片选信号（CS），片选通过跳线J403完成；单片机的A14作为AT93C46的数据输入（MOSI）；单片机的A13作为AT93C46的数据输出（MISO）。AT93C46的ORG外接低电平时，表示AT93C46是作为128×8存储器使用的，如果ORG接高电平，则表示AT93C46是作为64×16存储器使用的。本实验中ORG接低电平。图8－7

AT93C46的应用原理图对于不带SPI串行总线接口的MCS51系列单片机来说，可以使用软件来模拟SPI的操作，包括串行时钟、数据输入和数据输出。对于不同的串行接口外围芯片，它们的时钟时序是不同的。对于在SCK的上升沿输入（接收）数据和在下降沿输出（发送）数据的器件，一般应将其串行时钟输出口P3.4的初始状态设置为1，而在允许接口后再置P3.4为0。这样，MCU在输出1位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至单片机的P2.5(A13)口（模拟MCU的MISO线），此后再置P2.5为1，使MCS51系列单片机从A14（模拟MCU的MOSI线）输出1位数据（先为高位）至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入/输出便宣告完成。此后再置P1.1为0，模拟下一位数据的输入/输出……依此循环8次，即可完成一次通过SPI总线传输8位数据的操作。注意：模拟的SPI总线调试最好用存储示波器调试，这样可以看到完整波形，读者需详细阅读AT93C46文档中的时序部分内容。三、实验内容

(1)将扩展板的2*13接口J401与ND1000_002的2*13接口J5或J12连接起来。

(2)将AT93C46的J405用跳线帽与地连接；将J403用跳线帽连接。

(3)将ND1000_002上的拨插开关5、6、7、8拨到ON。

(4)给系统供电（+5V）。

(5)在Keil环境下编写程序，要求上电后写入10个数据，分别是0～9，写入后，将写入的数据循环读出，然后显示。最后，清0，编译生成.HEX文件，烧AT89S52芯片中。

(6)数码管显示一个从AT93C46中读出的值。四、参考程序

93C46读写程序实例：

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

//defineOPcode

#defineOP_EWEN_H0x00//00writeenable

#defineOP_EWEN_L0x60//11XXXXXwriteenable

#defineOP_EWDS_H0x00//00disable

#defineOP_EWDS_L0x00//00XXXXXdisable

#defineOP_WRITE_H0x40//01A6-A0writedata

#defineOP_READ_H0x80//10A6-A0readdata

#defineOP_ERASE_H0xc0//11A6-A0eraseaword

#defineOP_ERAL_H0x00//00eraseall

#defineOP_ERAL_L0x40//10XXXXXeraseall#defineOP_WRAL_H0x00//00writeall#defineOP_WRAL_L0x20//01XXXXXwriteallsbitCS=P2∧7；sbitSK=P3∧4；sbitDI=P2∧6；sbitDO=P2∧5；unsignedcharcodedis_code［］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；unsignedcharLED_bit［4］={0xF1，0xF2，0xF4，0xF8}；unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；voidewen()；voidewds()；voiderase()；voidwrite(unsignedcharaddr，unsignedcharindata)；unsignedcharread(unsignedcharaddr)；voidinop(unsignedcharop_h，unsignedcharop_l)；voidshin(unsignedcharindata)；unsignedcharshout()；voiddelayms(unsignedcharms)；voiddelay(unsignedcharn)；//---------------main函数-----------------main(){

unsignedchari，j；

CS=0；

SK=0；

DI=1；

DO=1；

ewen()；

erase()；

for(i=0；i<10；i++)//写入显示代码到AT93C46

{write(i，dis_code［i］)；

delay(10)；//-------------

}

ewds()；

i=0；

while(1){

j=read(i)；

P0=j；//循环读取AT93C46内容，并输出到P0口

P1=LED_bit［0］；

i++；

i&=0x0F；

if(i==0x0A)i=0；

delayms(250)；

delayms(250)；

}}//---------------主函数--------------------voidwrite(unsignedcharaddr，unsignedcharindata)

//写入数据indata到addr{

inop(OP_WRITE_H，addr)；

shin(indata)；

CS=0；

delayms(10)；}unsignedcharread(unsignedcharaddr)//读取addr处的数据{

unsignedcharout_data；

inop(OP_READ_H，addr)；

delay(10)；

out_data=shout()；

CS=0；

returnout_data；}voidewen(){

inop(OP_EWEN_H，OP_EWEN_L)；

CS=0；}voidewds(){

inop(OP_EWDS_H，OP_EWDS_L)；

CS=0；}voiderase(){

inop(OP_ERAL_H，OP_ERAL_L)；

delayms(30)；

CS=0；}voidinop(unsignedcharop_h，unsignedcharop_l){

unsignedchari；

SK=0；

DI=1；

CS=1；

delay(10)；

SK=1；

delay(20)；

SK=0；

delay(10)；

DI=(bit)(op_h&0x80)；//先移入指令码高位

SK=1；

delay(10)；

op_h<<=1；SK=0；

delay(10)；

DI=(bit)(op_h&0x80)；//移入指令码次高位

SK=1；

delay(10)；

SK=0；

op_l<<=1；

for(i=0；i<7；i++)

{

DI=(bit)(op_l&0x80)；//先移入高位

SK=1；

delay(10)；

op_l<<=1；

SK=0；

}

DI=1；}voidshin(unsignedcharindata)//移入数据{

unsignedchari；

for(i=0；i<8；i++)

{

DI=(bit)(indata&0x80)；//先移入高位

SK=1；

delay(10)；

indata<<=1；

SK=0；

}

DI=1；}unsignedcharshout(void)//移出数据{

unsignedchari，out_data；

for(i=0；i<8；i++)

{

SK=1；

delay(10)；

out_data<<=1；

SK=0；

out_data|=(unsignedchar)DO；

}

return(out_data)；}voiddelayms(unsignedcharms)//延时子程序{

unsignedchari；

while(ms--)

{

for(i=0；i<120；i++)；

}}voiddelay(unsignedcharn){

for(；n>0；n--)；}

五、实验仪器和设备

Keil软件、AT89S52实验平台、ISP在线编程软件、示波器。六、思考与分析（1）说明单片机完成SPI总线操作的方法。（2）修改程序为每次上电后将0～9存储器里面的内容读出，然后加1，显示。实验六实时时钟DS12C887实验一、实验目的

（1）理解单片机并口编程方法。（2）掌握DS12C887的编程方法。（3）了解DS12C887的原理。（4）了解实时时钟的设计方法。二、实验原理

DS12C887是Dallas公司开发的实时时钟芯片。DS12C887可以提供实时时钟/日历、时间报警、三个可屏蔽中断、一个可编程方波输出、113B电池供电的静态RAM。DS12C887内部集成了一个晶体和一个锂电池，采用DIP（双列直插）封装方式。DS12C887在32H地址增加了100个字节的存储器。DS12C887能够自动调整31天和30天的月份，期间可以在24小时和12小时方式（AM/PM）间切换。在芯片内部有一个精确的温度补偿电路，用于检测电源电压的状态。当电源电压的变化超出允许范围时，内部电源切换到备用电池供电。

DS12C887主要应用在嵌入式系统、仪表、安全系统、网络交换机、路由器等方面。

DS12C887在该实验系统中的应用及读写信号与单片机的接口如图8－8所示。A15通过跳线J407作为DS12C887的片选信号。实验系统工作原理：INT0用于进入设置，当该键按下时，就进入时间设置，再次按下时，进入下一个时间设置，此点可以参考后面的参考程序的操作。DOWN和UP用于减少和增加当前设置的值，OK用于退出时间设置。图8－8

DS12C887应用原理图三、实验内容

(1)将扩展板的电源J501与主板的电源接口J2或J14连接起来；将扩展板的信号接口J500与主板的信号接口J15或J13连接起来；将主板上的液晶跳线接上。

(2)在Keil编程环境下编写程序，完成实验功能要求：能显示年月日，而且时间能够通过键盘设置。

(3)编译生成.HEX文件，并将.HEX文件下载到实验系统中，观察液晶屏上显示的数据，同时用键盘设置时间参数。四、参考程序

//说明：6位数码管显示时，分，秒；键盘可调时间

//晶振为11.0592MHz

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

sbitRESET=P3∧2； //键盘

sbitOK=P3∧4； //键盘

sbitINC=P2∧1； //键盘

sbitDEC=P2∧2； //键盘

sbitRS=P1∧0；//指令和数据寄存器

sbitRW=P1∧1；//读写控制

sbitE=P1∧2；//片选

sbitFLAG=P0∧7；//忙信号

#defineucharunsignedchar#definetime_aXBYTE［0x7f0a］//控制寄存器A#definetime_bXBYTE［0x7f0b］ //控制寄存器B#definedata_IOP0uchartime［12］={0}；ucharxdata*addr=0x7f00；//P2.7片选，低电平有效ucharyear，month，day，hour，minute，second；//声明函数voidget_time(void)；voidintial(void)；intial_lcd()；voidbusy()；voidw_com(ucharcom)；voidw_dat(uchardat)；voiddisplay()；voiddelay(unsignedlongN)；voiddisplayD(ucharj)；voidconvert(void)；voidINT0_ISR()；voidget_time(void){

year=*(addr+9)；

month=*(addr+8)；

day=*(addr+7)；

hour=*(addr+4)；

minute=*(addr+2)；

second=*addr；}voidintial(void){

time_a=0x70；

time_b=0x8e；//可以设置12、24小时制 *(addr+2)=0x00；//分初值：30 *(addr+4)=0x0C； //时初值：12 *(addr+7)=0x10； //日初值：16 *(addr+8)=0x07； //月初值：07 *(addr+9)=0x07； //年初值：07

time_a=0x27；

time_b=0x1e；//设置最高位为0，芯片更新，正常运行}//-----------------液晶显示--------------intial_lcd(){

RS=0；

RW=0；

E=0；

delay(100)；

w_com(0x38)；

w_com(0x38)；

w_com(0x38)；//显示为8位两行字符

w_com(0x08)；

w_com(0x01)；