《单片机原理及应用(第2版)》第8章

第八章功能器件的应用,第一节概述第二节实时时钟第三节串行方式的LED显示器接口第四节A/D与D/A转换接口第五节看门狗电路,本章要点,单片机应用系统的外围功能器件品种繁多，而且新的器件不断推出，不可能也不必要一一加以介绍，本章只选择一些典型的常用芯片，介绍它的使用方法。根据这些方法就能了解功能器件的使用要点。使用功能器件主要是掌握它与单片机的连接，使用前的初始化，以及程序的编制方法，本章着重介绍串行扩展的程序的编制。,第一节概述,1.功能器件是指一些为实现某种功能而设计的专用集成电路。2.功能器件是为了解决片内功能的不足，需要在片外扩展，以满足单片机应用系统的功能需要。3.功能器件的扩展方法有并行扩展或串行扩展两种。串行扩展由于所占用的I/O口少。特别适用于小控制系统。,并行扩展与串行扩展,并行扩展法并行扩展法是利用单片机的三总线(地址总线、数据总线和控制总线)与被扩展的器件相连接，采用并行扩展法的接口应与存储器统一编址。串行扩展法串行扩展法有一线制、两线制和三线制等方式，其中两线制的总线、三线制的SPI总线比较常用。,返回本章首页,第二节实时时钟,配置实时时钟，便于按时钟所提供的时间按时操作或按时记录。时钟芯片有并行和串行两种形式。一、并行时钟1.并行时钟硬件结构,常用并行实时时钟芯片有MC146818、DS12887、DS12887A等。它们都具有完备的时钟、闹钟及万年历功能。能实时提供年、月、日、时、分、秒，且可任意选12或24小时制。图为DS12887A的引脚图。,2.DS12887A与单片机的连接方法,5V,3.、DS12887A内存单元的地址分配,4.DS12887中寄存器A各位定义5.DS12887中寄存器B各位定义,6.DS12887中寄存器C各位定义7.DS12887中寄存器D各位定义,8.初始化及写入程序初始化是指时钟使用前根据使用要求对寄存器A、B进行设置，以决定时钟、日历的工作制式。以及通过程序对时钟、日历和闹钟当前时间进行初始化，俗称拨钟，以便将实时的秒、分、时和年、月、日值赋予00H-09H的10个时间单元。以DS12887A为例。初始化部分MOVDPTR，#7F0AH;7F0AH为寄存器A的地MOVA，#70H;设置分频器复位MOVXDPTR，AINCDPTR;指向寄存器B的地址MOVA,#82H;SET=1钟暂停,选BCD24小时制MOVX,DPTR,A,设置当前时间MOVDPL,#00H;指向秒单元地址MOVA,#00H;拨成0秒MOVXDPTR,AMOVDPL,#02H;指向分单元地址MOVA,#00H;拨成0分MOVXDPTR,AMOVDPL,#04H;指向时单元地址MOVA,#08H;拨成8时MOVXDPTR,AMOVDPL,#07H;指向日单元地址MOVA,#15H;15日MOVXDPTR,AINCDPTR;指向月单元地址MOVA,#12H;12月MOVXDPTR,AINCDPTR;指向年单元地址MOVA,#05H;2005年MOVXDPTR,A,读出当前时间INCDPTR;寄存器A的地址MOVA,#20H;频率为32.768kHzMOVXDPTR,AINCDPTR;寄存器B的地址MOVA,#02H;SET=0MOVXDPTR,A;开始走钟;以下为实时时间读出程序，读出值存入31H-33HMOVDPTR，#7F0AH;指向寄存器A的地址TEST:MOVA,DPTRJBACC.7,TESTMOVDPL,#00H;取秒MOVXA,DPTRMOV31H,AMOVDPL,#02H;取分MOVXA,DPTRMOV32H,AMOVDPL,#04H;取小时MOVXA,DPTRMOV33H,A,二、串行实时时钟,1.硬件结构串行时钟只需要一根数据线来读出或写入数据。,DS1302的引脚图,DS1302与单片机的连接,2.读写程序DS1302的读写步骤1将RST置高。2写入带有地址和命令的控制字，控制字共8位。D7必须为1，如果为0，不能写入。D6即RAM/CK，0为存取日历时钟数据，1表示存取RAM数据。D5至D1用来表示操作地址，7个日历、时钟寄存器的地址分别为0000000110。D0即RD/WR，若为0表示进行写操作，为1表示读操作。控制字的值所代表的意义，可参看教材表8-6。,3输入或输出数据时序输入时，跟在写地址和命令控制字节的8个SCLK周期之后，在下8个SCLK周期的上升沿写入数据字节。数据输入从低到高，要求采用BCD码。输出读操作时,跟随在输入写地址和命令控制字节的8个SCLK周期之后，在下8个SCLK周期的下降沿读出该地址数据。数据读出同样从低到高。传送结束，将RST置低，所有传送停止。,返回本章首页,串行实时时钟的读写子程序（读写时可通过调用子程序）（1）启动子程序ST02：CLRP1.0;SCLK置低CLRP1.2NOPSETBP1.2;RST置高RET,（2）写入控制字为BF的子程序WR02：MOVR7，#08HMOVA，#0BFH;一次性写入控制字0BFHLP02：CLRP1.0;SCLK置低RRCAMOVP1.1,C;写入一位NOPSETBP1.0;SCLK置高NOPDJNZR7,LP02;未写完8位继续RET,（3.）串行实时时钟读出一个字节子程序RD02:MOVR7,#08HLP021:CLRP1.0;SCLK置低NOPMOVC,P1.1;读出一位RRCASETBP1.0;SCLK置高NOPDJNZR7,LP021;未读完8位继续RET（4）结束子程序STOP:CLRP1.2;置高NOPRET,（5）读出秒分时日月周日年全部7个字节LCALLST02;启动MOVA,#0BFHLCALLWR02;写入控制字MOVR6,#07HMOVR0,#49HLP:LCALLRD02;读入一个字节MOVR0,AINCR0DJNZR6,LP;7个字节未完继续LCALLSTOPRET,第三节串行方式的LED显示器接口,最简单的LED显示器串行扩展方式是利用单片机的串口，通过串入并出移位寄存器，接到LED数码显示器如图所示。现在则多采用串行接口芯片如PS7219。,一、PS7219的引脚及与单片机的连接,二、PS7219内部的控制寄存器PS7219内部的控制寄存器共15个，其中01H08HC存放待显示的数据，09H0FH为控制寄存器。1译码方式寄存器（地址09H）共8位,每一位与一个LED数码显示器相对应。每个数码显示器可设为BCD译码（置“1”）；或设为非代码操作（置“0”），此时存于01H到08H寄存器的显示数据必须是七段码。2亮度寄存器（地址0AH）此寄存器的值对应数码管的亮度，它们之间的关系见教材的表8-8。3数据个数扫描界线寄存器（地址0BH）用来设置所要接的数码管个数，最多接8个,4掉电控制寄存器（地址0CH）置“1”时，芯片正常工作；置“0”时，工作于掉电模式，显示器不显示，但数据保持不变。5闪烁控制寄存器（地址0DH）共8位，某位置“1”时，该位对应的数码显示器处于闪烁状态，否则为正常显示。6显示测试寄存器（地址0FH）控制两种工作方式，当其D0位为“0”，选择工作于正常显示方式；D0位为“1”，选择工作于测试显示方式。,三、PS7219中串行数据传送,显示时必须分别向以上15个寄存器传送数据，每一个寄存器都要送16位数据，数据的格式如表：数据从PS7219的DIN端输入，高位在前低位在后，可以用一个子程序来完成。传送数据的通信时序见图8-10。,无关位,四、显示程序举例设连接如上图，要显示的8个数码以BCD码的形式存放在单片机的50H-53H存储单元，试编程显示。主程序:ADDRDATA30H;30H存地址DBUFDATA31H;31H存数据LOADEQUP2.0DOEQUP2.1CLKEQUP2.2ORG0000HAJMPMAINORG0100HMAIN:ACALLDISPLAYACALLMS300AJMPMAIN,显示子程序:在显示子程序中应先送控制字DISPLAY:CLRLOADMOVADDR,#09H;设置译码方式MOVDBUF,#0FFHACALLSEND16MOVADDR,#0AH;设置亮度MOVDBUF,#0FHACALLSEND16MOVADDR,#0BH;设置扫描界限MOVDBUF,#07HACALLSEND16MOVADDR,#0CH;设置掉电控制MOVDBUF,#01HACALLSEND16MOVADDR,#0FH;设置是否测试MOVDBUF,#00HACALLSEND16ACALLMS2,续上,MOVR7,#04H;控制字后送4个字节MOVR1,#50HMOVADDR,#00H;待显示数码送的01H-08HDIS1:INCADDR;取PS7219地址MOVA,R1ANLA,#0F0HSWAPAMOVDBUF,AACALLSEND16INCADDRMOVA,R1ANLA,#0FHMOVDBUF,AACALLSEND16INCR1DJNZR7,DIS1RET,串行通信子程序:入口条件为发送数据存于DBUF，发送到PS7219的地址存于ADDR,MOVR7,#08H;送数据MOVA,DBUFSEND2:SETBCLKRLCAMOVDO,CACALLMS2CLRCLKDJNZR7,SEND2SETBLOADSETBCLKACALLMS2RET,SEND16:CLRLOADNOPMOVR7,#08H;送地址MOVA,ADDRSEND1:SETBCLKRLCAMOVDO,CACALLMS2CLRCLKACALLMS2DJNZR7,SEND1ACALLMS2,延时子程序:,MS2:MOVR2,#20HM1:DJNZR2,M1RETMS300:MOVR3,#20HM2:MOVR2,#0FHM3:DJNZR2,M3DJNZR3,M2RET,返回本章首页,第四节A/D与D/A转换接口,一、A/D转换接口ADC08091.ADC0809结构ADC0809是采用逐次逼近式并行输电的芯片。通过逐次比较使产生出的等价数字量，最接近于被测模拟量，转换速度高。,2.ADC0809的引脚,从引脚D0D7输出的数字量与输入电压及参考电压有关。,3.ADC0809应用实例利用单片机测量炉温的系统如图所示，设温度传感器信号接IN3，利用单片机P2，7作为地址线选的高位线，将0809的地址定在7FF0H7FF7H.。,4.测量炉温的A/D转换程序,MOVR0,#30HMOVDPTR,#7FF3HMOVXDPTR,ASETBP1.0LOOP:JNBP1.0,LOOP;读转换结束标志MOVXA,DPTR;EOC为1读结果MOVR0，ARET,二、8位串行D/A转换接口MAX5181.内部结构MAX518是两线串行接口的8位数-模转换器，两路转换器可分别将两个8位数字量转换为两路模拟量从OUT0、OUT1输出。电源电压同时作为参考电压，当数字量为FFH时，最大的输出模拟电压约等于5V。,2.MAX518与AT89C51的连接与引脚排列,P1.6和P1.7分别虚拟SCL和SDA,引脚排列,连接电路,3.MAX518转换程序按上图连接,若置AD1=0、AD0=0写操作时的从地址为58H。若R2=0、R1=0、R0=0、RST=0、PD=0、A0=0、00H则写操作指令为00H，也可用01H。A/D转换子程序如下。入口条件：待转换模拟量的数据置于B。,MOVA，B;取出数据LCALLWRB;完成转换LCALLSTOPRET,ADDREQU58H;从地址值DAC0EQU00H;写操作指令OUT0：LCALLSTARTMOVA，#ADDRLCALLWRBMOVA，#DAC0LCALLWRB,返回本章首页,程序中使用的子程序START、STOP、WRB参看第四章第五节,第五节看门狗电路,看门狗定时器简称看门狗或WDT(WacthDogTimer),它是监视程序正常运行的一种定时器。一、内置看门狗电路某些单片机片内有内置看门狗电路，例如AT89S51，但使用必须先激活，或称为初始化