单片微机5章-5

1、微型计算机技术与应用 70课堂学时课堂学时+18实验学时实验学时5.5.1 液晶显示器（液晶显示器（LCD）驱动器）驱动器一、结构和工作原理一、结构和工作原理液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光只能使用周围环境的光。基本原理是通过给不同的液晶单元供电，控基本原理是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。5.5 其它外围模块简介其它外围模块简介LCD有三种显示方式：反射型，透射型和透有三种显示方式：反射型，透射型和透反射型。反射型。 市面上出售的市面上出售的LCD有两种

2、类型：有两种类型：1.带有驱动电路的带有驱动电路的LCD显示模块，这种显示模块，这种LCD可以方便地与各种低档单片机进行接口；可以方便地与各种低档单片机进行接口；2.LCD显示屏，没有驱动电路，需要与驱动显示屏，没有驱动电路，需要与驱动电路配合使用电路配合使用二、单片机的液晶显示器驱动模块二、单片机的液晶显示器驱动模块LCD LCD 控制器用来把存储在系统存储器中的控制器用来把存储在系统存储器中的视频缓冲区的视频缓冲区的LCDLCD图象数据传输到图象数据传输到LCDLCD驱动驱动器，并产生相应的器，并产生相应的LCDLCD控制信号控制信号 。目前许多单片机内有目前许多单片机内有LCD驱动模块，

3、但段驱动模块，但段的数量很有限，只能驱动笔画式的数量很有限，只能驱动笔画式LCD。5.5.2 串行外设接口串行外设接口SPI SPI是一个高速、同步串行输入是一个高速、同步串行输入/输出输出(I/O)口，口，它能使可编程长度它能使可编程长度 (116位位)的串行位流以可编的串行位流以可编程的位传输速度输入或输出器件。程的位传输速度输入或输出器件。 一、一、SPI(同步同步)与与SCI(异步异步)的不同点：的不同点：SPI作为作为一一种串行总线标推，以同步方式实现两个种串行总线标推，以同步方式实现两个设备之间的信息交换，即两个设备在同一时钟下工作。设备之间的信息交换，即两个设备在同一时钟下工作。

4、SCI串行通信接口是以异步方式实现两个设备间的串行通信接口是以异步方式实现两个设备间的信息交换，即两个设备有各自的串行通信时钟，在相信息交换，即两个设备有各自的串行通信时钟，在相同的波特率和数据格式下实现通信。同的波特率和数据格式下实现通信。 由于由于SPI是同步方式，所以它的传输率远远高于是同步方式，所以它的传输率远远高于SCI。n通常通常SPI用于单片机之间或单片机和外围器用于单片机之间或单片机和外围器件之间的串行高速通信。件之间的串行高速通信。n典型的应用典型的应用SPI还可以作为移位寄存器、显还可以作为移位寄存器、显示驱动器和模数转换据示驱动器和模数转换据ADC等器件的外设等器件的外设

5、扩展接口。扩展接口。二、二、SPI具有如下特点：具有如下特点：全双工的同步数据传输全双工的同步数据传输 可编程为主方式或从方式；可编程为主方式或从方式； 最高速率为最高速率为6Mbit; 可编程从高位或地位开始传送；可编程从高位或地位开始传送； 同步脉冲可编程为正脉冲或负脉冲；同步脉冲可编程为正脉冲或负脉冲； 数据可在时钟的上升沿或下降沿移位数据可在时钟的上升沿或下降沿移位三、三、SPI模块包含以下部分：模块包含以下部分：4个外部引脚个外部引脚SOMI: SPI从动输出从动输出/主动输入引脚；主动输入引脚；SIMO: SPI从动输入从动输入/主动输出引脚；主动输出引脚；CLK: SPI串行时钟

6、引脚；串行时钟引脚；SS: SPI主方式时接高电平，从方式时作主方式时接高电平，从方式时作为主机对从机选择引脚，低电平有效。为主机对从机选择引脚，低电平有效。四、四、SPI有有两种工作方式：主动或从动工作方式。两种工作方式：主动或从动工作方式。SPI串行接收缓冲寄存器。串行接收缓冲寄存器。SPI串行发送缓冲寄存器。串行发送缓冲寄存器。五、应用实例：五、应用实例：两个两个89S53单片机通过单片机通过SPI通信的连接示意图。通信的连接示意图。n甲机工作于主方式，乙机工作于从方式；甲机工作于主方式，乙机工作于从方式；n甲机产生同步时钟；甲机产生同步时钟；n数据从高位开始传送。数据从高位开始传送。图

7、图5-54 两个单片机的两个单片机的SPI通信示意图通信示意图1. 主动模式主动模式n在主动模式下，串行外设接口在在主动模式下，串行外设接口在CLK引脚引脚上提供整个串行通信网络时钟。数据从上提供整个串行通信网络时钟。数据从SIMO引脚输出，并在引脚输出，并在SOMI引脚输入。引脚输入。2. 从动模式从动模式n在从动模式下，数据从在从动模式下，数据从SOMI引脚输出并且由引脚输出并且由SIMO引脚输入。引脚输入。CLK引脚作为串行移位时钟的引脚作为串行移位时钟的输入，该时钟由输入，该时钟由SPI网络主控制器提供。传输速网络主控制器提供。传输速率有该时钟决定，率有该时钟决定，CLK的输入频率应不

8、超过器件的输入频率应不超过器件系统时钟的系统时钟的1/4。n当当SS引脚用作从控制器片选引脚时，引脚引脚用作从控制器片选引脚时，引脚SS上上的低有效信号使得从串行外设接口将数据传送到的低有效信号使得从串行外设接口将数据传送到串行数据线。串行数据线。1.并行口并行口P0P3：n应用方式选择，基本功能与第二功能二者只能选其应用方式选择，基本功能与第二功能二者只能选其一。一。n并行口的字节操作和位操作方式、并行口的字节操作和位操作方式、C51语句语句n开关、拨码盘、键盘的接口技术和驱动程序开关、拨码盘、键盘的接口技术和驱动程序2 . 定时器定时器T0、T1、T2结构原理、工作方式选择、初结构原理、工

9、作方式选择、初始化、应用程序和中断程序的设计方法始化、应用程序和中断程序的设计方法5章小结章小结 串行口串行口 串行口结构、工作原理、工作方式、波特率串行口结构、工作原理、工作方式、波特率的选择、初始化程序、通信程序、串行口中的选择、初始化程序、通信程序、串行口中断程序、硬件电路设计断程序、硬件电路设计 4. A/D转换器转换器 结构、工作原理、启动结构、工作原理、启动A/D、和读、和读A/D、程序、程序设计设计5.5.3 I I2C串行总线口串行总线口nI I2C总线是由数据线总线是由数据线SDA和时钟和时钟SCL构成的串构成的串行总线，可发送和接收数据。在行总线，可发送和接收数据。在CPU

10、与被控与被控I IC之间、之间、I IC与与I IC之间进行双向传送，最高传送速之间进行双向传送，最高传送速率率100kbps。n各种被控制电路均并联在这条总线上，就像电各种被控制电路均并联在这条总线上，就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址。每个电路和模块都有唯一的地址。nCPU发出的控制信号分为地址码和控制量两发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度

11、等）及需要调整的的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。量。1. 协议结构协议结构 I I2C总线协议包含了总线协议包含了2层协议：物理层和数层协议：物理层和数据链路层。据链路层。（1）物理层）物理层 I I2C总线只使用了两条信号线：总线只使用了两条信号线： 串行数据线（串行数据线（SDA）用于数据的发送和）用于数据的发送和接收接收; 串行时钟线（串行时钟线（SCL）用于指示什么时候数）用于指示什么时候数据线上是有效数据。即数据同步。据线上是有效数据。即数据同步。I I2C总线系统结构总线系统结构I I2C总线节点内部结构总线节点内部结构n所有的总线信号使用开放集电极或开放漏电极电路。所有

12、的总线信号使用开放集电极或开放漏电极电路。通过一个上拉电阻使信号的默认状态保持为高电平，通过一个上拉电阻使信号的默认状态保持为高电平，当传输逻辑当传输逻辑“0”时，每一条总线所接的晶体管起到时，每一条总线所接的晶体管起到下拉该信号电平的作用。下拉该信号电平的作用。n开放集电极或开放漏极信号允许一些设备同时写总线开放集电极或开放漏极信号允许一些设备同时写总线而不引起电路故障。而不引起电路故障。n在在I I2C 总线上产生时钟信号通常是主机器件的责任。总线上产生时钟信号通常是主机器件的责任。当在总线上传输数据时每个主机产生自己的时钟信号。当在总线上传输数据时每个主机产生自己的时钟信号。（2）数据链

13、路层）数据链路层n每一个链接到每一个链接到I I2C总线上的设备都有唯一的地址。总线上的设备都有唯一的地址。设备的地址都由系统设计者决定的，通常是设备的地址都由系统设计者决定的，通常是I I2C驱驱动程序的一部分。在标准的动程序的一部分。在标准的I I2C总线定义中，设备总线定义中，设备地址是地址是7位二进制。位二进制。nI I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。n起始和停止条件起始和停止条件n总线事务由一个开始信号启动，以一个结束信号完总线事务由一个开始信号启动，

14、以一个结束信号完成，描述如下：成，描述如下：开始信号通过保留开始信号通过保留SCL信号线为高电平，并且在信号线为高电平，并且在SDA信号线上发送信号线上发送1到到0的转换产生。的转换产生。结束信号通过设置结束信号通过设置SCL信号线为高电平，并且在信号线为高电平，并且在SDA信号线上发送信号线上发送0到到1的转换产生。的转换产生。起始和停止条件起始和停止条件 传输数据传输数据字节格式字节格式 发送到发送到SDA 线上的每个字节必须为线上的每个字节必须为8 位，每次传位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个应答位。跟一个应答位。应答

15、应答 数据传输必须带应答。相关的应答时钟脉冲由主数据传输必须带应答。相关的应答时钟脉冲由主机产生，在应答的时钟脉冲期间，发送器释放机产生，在应答的时钟脉冲期间，发送器释放SDA 线线I I2C总线的数据传输仲裁和时钟发生仲裁和时钟发生同步同步 所有主机在所有主机在SCL 线上产生它们自己的时钟来传输线上产生它们自己的时钟来传输I2C 总线上的报文。数据只在时钟的高电平周期有总线上的报文。数据只在时钟的高电平周期有效，因此需要一个确定的时钟进行逐位仲裁。效，因此需要一个确定的时钟进行逐位仲裁。仲裁仲裁 主机只能在总线空闲的时侯启动传输，当主机只能在总线空闲的时侯启动传输，当SCL 线线是高电平时

16、，仲裁在是高电平时，仲裁在SDA 线发生；这样在其他主线发生；这样在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，因为总线上的电平与它自己的电平不相据输出级，因为总线上的电平与它自己的电平不相同。同。 7 位的地址格式位的地址格式数据的传输遵循图所示的格式。在起始条件数据的传输遵循图所示的格式。在起始条件S 后，后，发送了一个从机地址。这个地址共有发送了一个从机地址。这个地址共有7 位，紧接位，紧接着的第着的第8 位是数据方向位（位是数据方向位（R/W） 0 表示发表示发送（写），送（写），1 表示请求数据（读）。数据传输表示请求数据（

17、读）。数据传输一般由主机产生的停止位一般由主机产生的停止位P 终止。但是如果主机终止。但是如果主机仍希望在总线上通讯，它可以产生重复起始条件仍希望在总线上通讯，它可以产生重复起始条件（Sr）和寻址另一个从机，而不是首先产生一个）和寻址另一个从机，而不是首先产生一个停止条件。在这种传输中可能有不同的读写格式停止条件。在这种传输中可能有不同的读写格式结合。结合。5.5.4 CAN接口接口1.CAN具有如下特点：具有如下特点：n结构简单，只有两根线与外部相连，且内部含有结构简单，只有两根线与外部相连，且内部含有错误探测和管理模块。错误探测和管理模块。n通信方式灵活。可以多主方式工作，网络上任意通信方

18、式灵活。可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从。他节点发送信息，而不分主从。nCAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。足不同的实时要求。n CAN采用非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时采用非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送，而高优先级的节点可不受影响地继续传输数据。送，而高优先级的节点可不受影响地继续传输数据。n CAN只需通过报文滤波即可

19、实现点对点、一点对只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门调度。门调度。nCAN的直接通信距离最大可达的直接通信距离最大可达10km（速率（速率5kb/s以下），最高通信速率可达以下），最高通信速率可达1Mbit/s（此时通信距（此时通信距离最长为离最长为40m）。）。nCAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。或光纤。nCAN总线通信接口中集成了总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。级判别等项工作。nCAN的每帧信息都有的每帧信息都有CRC校验及其他检错校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。措施，保证了数据出错率极低。nCAN节点在错误严重的情况下具有自动关节点在错误严