14MCS-51单片机外部串行接口扩展技术

1、2021/8/61第第6章章 MCS-51单片机外部串行接口扩展技术单片机外部串行接口扩展技术u教学提示：教学提示： 随着电子技术的发展，出现了很多新型的串随着电子技术的发展，出现了很多新型的串行数据传输总线。相应地，许多新型外围器件行数据传输总线。相应地，许多新型外围器件都支持这些总线接口。串行总线接口灵活，占都支持这些总线接口。串行总线接口灵活，占用单片机资源少，系统结构简化，极易形成用用单片机资源少，系统结构简化，极易形成用户的模块化结构。户的模块化结构。现代单片机现代单片机应用系统广泛采应用系统广泛采用串行总线接口技术。用串行总线接口技术。 2021/8/62第第6章章 MCS-51单

2、片机外部串行接口扩展技术单片机外部串行接口扩展技术u教学要求教学要求： 本章让学生了解几种常用外部串行总线工作方式。熟悉常用串行接口芯片X5045、HD7279、TLC1543、TLC5165的工作原理、接口电路设计与程序设计。2021/8/63 6.1 几种外部串行总线工作方式几种外部串行总线工作方式 6.2 串行串行E2PROM X5045接口扩展技术接口扩展技术 6.3 串行专用键盘串行专用键盘/显示器接口芯片显示器接口芯片HD7279 6.4 串行串行A/D转换接口芯片转换接口芯片TLC1543 6.5 串行串行D/A转换接口芯片转换接口芯片TLC5615第第6章章 MCS-51单片机

3、外部串行接口扩展技术单片机外部串行接口扩展技术2021/8/64 6.1.1 SPI串行总线串行总线(Motorola公司公司) ) 6.1.2 I2C总线总线(Philips公司公司 ) 6.1.3 单总线单总线(DALLAS公司公司 ) 6.1.4* Microwire串行总线串行总线(NS公司公司)6.1 几种外部串行总线工作方式几种外部串行总线工作方式2021/8/65第第7章章 MCS-51应用系统开发与设计应用系统开发与设计u教学提示：教学提示： 单片机的应用十分广泛，其中重要的是单单片机的应用十分广泛，其中重要的是单片机应用系统设计。单片机应用系统设计是对片机应用系统设计。单片机

4、应用系统设计是对所学习的单片机知识的综合应用。在理解单片所学习的单片机知识的综合应用。在理解单片机软件和硬件的基础上把它们结合在一起构成机软件和硬件的基础上把它们结合在一起构成一个电子应用系统，向智能现代电子系统发展。一个电子应用系统，向智能现代电子系统发展。2021/8/66第第7章章 MCS-51应用系统开发与设计应用系统开发与设计u教学要求教学要求： 本章让学生了解单片机应用系统设计的一般过程和概念。通过几个实例设计让学生理解单片机应系统设计的实际内涵。理解智能现代电子设计的过程。能够独立进行简单应用系统设计。2021/8/677.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1

5、.1 明确任务明确任务 理解系统、设计方案 u7.1.2 硬件设计硬件设计尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。2021/8/687.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足

6、时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。整个硬件系统保证电器信号的准确性，输出执行部件能按照输出电器信号正确运行。(上电状态，大都时间继电器状态)工艺设计，包括机架、机箱、面板、配线、接插件等，必须考虑安装、调试、维护的方便。2021/8/697.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1.3 软件设计 系统理解是指在开始设计软件前，熟悉硬件留给软件的接口地址，输入输出方式，确定存储空间的分配；应用系统面板控制开关、按键、显示的

7、设置等等。u 软件结构设计要结合单片机所完成的功能确定相应的模块程序。比如一般子程序、中断功能子程序的确定。确定模块程序运行的先后顺序，绘制程序整体框图。u 程序设计和其它软件程序设计一样，首先要建立数学模型，选定数学算法，绘制具体程序的流程图，做好程序接口说明。然后选定编程所用语言（汇编语言或C语言）。以上程序编制时可以采用WAVE、KeilC等集成编辑软件的软件模拟仿真功能进行软件模拟调试。无误后通过编辑软件的汇编功能转换成机器码，然后联机调试。 2021/8/6107.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1.4 印刷电路板计算机辅助设计电路板上每个IC要并接一个0.01

8、F0.1F高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。用地线把数字区与模拟区隔离。数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则。单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。 大功率器件尽可能放在电路板边缘。整板设计完成后，要及时检查信号走线和连接是否正确符合设计标准，器件标注是否正确完整，同时还要注意整体外观形象。 2021/8/6117.1

9、 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1.5 系统调试u硬件调试硬件调试（1）对印刷板质量检查、测试，是否同电路板图一致。对所用的元器件质量检查。两者无误后进行下一步。（2）按照印刷板上的器件名称、标识焊接好各个元器件。 （3）采用万用表、示波器、信号发生器等一般调试工具和测试软件对硬件电路电器系统测试，看是否能正常工作。 2021/8/6127.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1.5 系统调试u软件调试软件调试 单片机硬件系统测试合乎要求后，开始软件调试。软件调试一般是联机调试，经常采用PC+在线仿真器+编程器或PC+模拟仿真软件+编程器两种方法。u（1

10、1）PC+PC+在线仿真器在线仿真器+ +编程器编程器 这种方法一般是初学者或者开发大系统采用的方法。需要PC机、硬件仿真器、编程器。硬件仿真器有完善的硬件资源和监控程序，能实现对用户目标码程序的跟踪调试，直观上感觉到每步或过程执行的效果，及时的侦错和排除错误。u（2 2）PC+PC+模拟仿真软件模拟仿真软件+ +编程器编程器 这种方法所需投资少，快捷方便，适合于小型单片机应用系统或熟练的单片机应用系统开发者。2021/8/6137.1 MCS-51应用系统开发过程应用系统开发过程u7.1.5 系统调试2021/8/6147.2 系统举例系统举例u7.2.1 温度测量控制系统（97年大学生电子

11、设计竞赛题）u7.2.2 数字化语音回放系统（99年大学生电子设计竞赛题）u7.2.3 集中式电子式电能表（带多种网络结构）电能计量原理：W=PT取样：直接取样、互感器专用芯片：AD7755/BL0932/CS5460原理：电子计数器存储显示通信等几个概念：允差（精度/级）、脉冲常数、启动电流、倍率、潜动、校表、老化2021/8/615集中式电子式电能表集中式电子式电能表电能计量原理：电能计量原理：W=PTW=PT取样：直接取样、互感器取样：直接取样、互感器专用芯片：专用芯片：AD7755/BL0932/CS5460AD7755/BL0932/CS5460原理：电子计数器存储显示通信等原理：电

12、子计数器存储显示通信等几个概念：允差（精度几个概念：允差（精度/ /级）、脉冲常数、启动电流、级）、脉冲常数、启动电流、倍率、潜动、校表、老化倍率、潜动、校表、老化2021/8/616第第8章章 AT89系列单片机简介系列单片机简介u教学提示：教学提示： 前面介绍的前面介绍的AT89C51是是ATMEL公司生产的公司生产的MCS-51系列单片机的标准型产品，在单片机应用系统中，系列单片机的标准型产品，在单片机应用系统中，根据设计任务的要求，我们还经常用到其增强型、简根据设计任务的要求，我们还经常用到其增强型、简易型以及近年流行的具有在系统编程功能的易型以及近年流行的具有在系统编程功能的AT89

13、S系系列单片机。这些单片机大都具有列单片机。这些单片机大都具有8031的内核，无论在的内核，无论在内部的结构、功能、引脚定义，还是指令系统、电气内部的结构、功能、引脚定义，还是指令系统、电气特性，都具有相当的兼容性，当然，每一款单片机的特性，都具有相当的兼容性，当然，每一款单片机的产生都有其独特的功能优势，这里我们主要介绍常用产生都有其独特的功能优势，这里我们主要介绍常用的几款单片机与的几款单片机与AT89C51单片机的不同点。单片机的不同点。2021/8/617第第8章章 AT89系列单片机简介系列单片机简介u教学要求教学要求： 本章让学生了解目前市场上常用的AT89系列中带在系统编程功能的

14、AT89S51、增强型功能的AT89C52以及简易型的AT89C1051/2051/4051单片机的特点和功能，达到学生能使用这些单片机的目的。2021/8/6188.1 AT89S51单片机单片机2021/8/6198.1 AT89S51单片机单片机2021/8/6208.2 AT89C52单片机单片机 AT89C52单片机是ATMEL公司二十世纪九十年代初期推出的增强型单片机，它完全兼容标准型的AT89C51，并在AT89C51的基础上增加了128字节的内RAM、4K字节Flash存储器、T2定时器等功能。 2021/8/6218.2 AT89C52单片机单片机2021/8/6228.3 AT89C1051/2051/4051单片机单片机 AT89C1051/2051/4051是ATMEL公司陆续推出的简易型封装形式的MCS-51系列的单片机，在一些外围接口比较简单的场合，上述的几款单片机更具有体积小、功耗低、价格低廉等方面的优势。由于上述单片机均采用了AT89C51内核，因此在指令系统、电源工作范围、Flash擦除寿命次数、振荡频率范围、低功耗模式等多个指标上是与AT89C51是一样的，但在内RA