单片机串行扩展
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口
单片机原理及应用第6章80C51单片机的串行口80C51单片机是一种基于哈佛架构的8位单片机，具有强大的串行口功能。
串行口是一种通信接口，可以通过单根线传输数据。
本章将介绍80C51单片机的串行口原理及其应用。
一、80C51单片机的串行口原理80C51单片机的串行口包含两个寄存器，分别是SBUF（串行缓冲器）和SCON（串行控制寄存器）。
SBUF寄存器用来存储待发送或接收到的数据，SCON寄存器用来配置和控制串行口的工作模式。
80C51单片机的串行口有两种工作模式：串行异步通信模式和串行同步通信模式。
1.串行异步通信模式串行异步通信是指通信双方的时钟频率不同步，通信的数据按照字符为单位进行传输，字符之间有起始位、数据位、校验位和停止位组成。
80C51单片机的串行口支持标准的RS-232通信协议和非标准通信协议。
在串行异步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持第9位，即扩展模式，可以用来检测通信错误。
其次，需要设置波特率。
波特率是指数据每秒传输的位数，用波特率发生器（Baud Rate Generator，BRGR）来控制。
然后，需要设置起始位、数据位和停止位的配置，包括数据长度（5位、6位、7位或8位）、停止位的个数（1位或2位）。
在发送数据时，将待发送的数据通过MOV指令传送到SBUF寄存器，单片机会自动将数据发送出去。
在接收数据时，需要检测RI（接收中断）标志位，如果RI为1，表示接收到数据，可以通过MOV指令将接收到的数据读取到用户定义的变量中。
2.串行同步通信模式串行同步通信是指通信双方的时钟频率同步，在数据传输时需要时钟信号同步。
80C51单片机的串行同步通信支持SPI（串行外设接口）和I2C（串行总线接口）两种协议。
在串行同步通信模式下，SCON寄存器需要配置为相应的工作模式。
首先，需要选择串行口的工作模式。
80C51单片机支持主从模式，可以作为主设备发送数据，也可以作为从设备接收数据。
第9章 串行总线接口技术
addata = addata <<1; /*左移一位，先读取为高位，后读为低位*/
CLK=0;
/*令CLK恢复为0*/
_nop_( );
_nop_( );
}
return addata; /*返回A/D转换值*/
}
void delay ( ) { unsigned char i;
for(i=0;i<20;i++) }
2020/3/2
图9-7 TLC561519的时序
16位数据的高4位和低2位不会被转换，待转换数据输入的格式 见表9-1：
表9-1 D/A转换数据输入格式
输入序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 输入数据 × × × × D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0
2020/3/2
图9-3 TLC549与单片9 机的硬件连接
A/D转换的汇编语言程序：
DO BIT P1.2
CLK BIT P1.1
CS BIT P1.0
… TLC549_AD: CLR A
; TLC549 A/D转换子程序，转换结果在A中
CLR CLK
MOV R5,#08H
CLR CS LOOP: SETB CLK
2020/3/2
图9-6 TLC56151的8 引脚
2、TLC5615的时序
TLC5615的时序如图9-7所示。/CS当为低电平时，在每一个 SCLK时钟的上升沿从DIN 引脚移入一位数据，高位在前，低位 在后。经16个时钟后，/CS的上升沿将16 位移位寄存器的10 位 有效数据锁存到10位DAC寄存器, 供DAC电路进行转换。
单片机串行通信实验的进一步扩充
关键 词 ：单片机 ；Ｐ Ｃ机 ；串行通信
中 图 分 类 号 ：Ｐ ６ ． Ｔ ３８１ 文 献 标 识 码 ： Ｂ ｄｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １７ － ３５ ２ １．４ ０ ３ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．６ ２ ４ ０ ．０ ２ ０ ． ２ ｓ
Ｅｘ ａ ｓｏ ｏ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ｅ ｉ ｌｃ ｍｍｕ ｉ ａ ｉｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｐ ｎ ｉｎ ｆ ｒ ｓｎ ｌ ｈ ｐ ｍｉｒ ｃ ｍｐ ｔ ｒｓ ｒａ ｏ ｎ ｃ ｔｏ ｘ ｅ ｉ ｎ
（ 东北 大学 信 息科 学与工程 学 院 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） 辽 １８９
摘 要 ：以往 串行通信实验仅仅为两 台实验仪之 间的通 信。为提高学 生的实验 兴趣和 实验教学 效果 ，在 充分
利用实验仪现有资源 的基础上 ，扩展 了单片机 串行通信实验 的 内容 ，将 串行 通讯实 验和基本 输入输 出实验 和 Ａ Ｄ模数转换实验相结合 ，并借助 Ｗｉｄｗ 系统的超级终端 实现人机对话 ，提 高 了实验 的趣 味性 ，进而增 强 ／ ｎｏｓ 了学生实验 的积极性 ，提高 了实验教学效果 ，使实验更加生动 、有趣 ，同时开拓了学生设计思维 。
ｅ ａｉ ｎ ｓ ｓｅ ． Ｉ ａ ｏ ｎ ｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｔ ｅ ｔ ｉ ｉ ａｉ ｅ ｂ ｔａｓ ｎ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｆｅ ｔ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｔｃ ｎ ｎ ｔｏ ｌ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｓｕｄ ｎ ｓ ｎｔ ｔ ｕ ｌｏ ｅ ｈａ ｃ ｈ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅｆ ｃ． ｉ ｖ
串行通信实验是 “ 单片机原理及其接 口技术 ” 实验 教学 中很 重要 的一 个 实 验 内容 ， 在通 讯 方 面 开
设 的实 验主要 包 括 ： 片 机 与单 片 机 之 间 的 串行 通 单 信 、 片机 与计算 机之 间 的串行 通信 、 算 机与单 片 单 计 机 之 间的 多机 串行 通 信 。为 提 高 实验 教 学 效 果 ， 增 强 学 生实验 兴趣 ， 我们 以串行通 信为基 础 ， 在不增 加 硬 件投 入 的基 础 上 ， 整 和丰富 了实验 内容 ， 调 增加 了
单片机串行通信
单片机串行通信在现代电子技术的领域中，单片机串行通信扮演着至关重要的角色。
它就像是信息传递的“高速公路”，让单片机能够与外部设备或其他单片机进行高效、准确的数据交流。
串行通信，简单来说，就是数据一位一位地按顺序传输。
相较于并行通信，它所需的数据线更少，这在硬件设计上带来了极大的便利，降低了成本，也减少了布线的复杂性。
想象一下，如果每次传输数据都需要同时通过很多根线，那得是多么繁琐和容易出错！而串行通信则巧妙地解决了这个问题。
单片机串行通信有两种常见的方式：同步串行通信和异步串行通信。
异步串行通信就像是两个不太合拍的朋友在交流。
发送方和接收方各自按照自己的节奏工作，但他们通过事先约定好的一些规则来确保信息能被正确理解。
比如，规定好每个数据的位数（通常是 5 到 8 位）、起始位和停止位的形式。
起始位就像是一个打招呼的信号，告诉接收方“我要开始发数据啦”；而停止位则表示这一轮数据传输结束。
在异步通信中，双方不需要严格同步时钟，这使得它在很多应用场景中都非常灵活。
同步串行通信则更像是两个默契十足的伙伴。
发送方和接收方共用一个时钟信号，数据的传输在这个时钟的控制下有序进行。
这样可以保证数据传输的准确性和稳定性，但也对时钟的同步要求较高。
在实际应用中，单片机串行通信常用于与各种外部设备进行通信，比如传感器、显示屏、计算机等。
以传感器为例，单片机通过串行通信获取传感器采集到的温度、湿度、压力等数据，然后进行处理和控制。
为了实现串行通信，单片机通常会配备专门的串行通信接口。
比如常见的 UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和 I2C（集成电路总线）等。
UART 是一种应用广泛的异步串行通信接口。
它的硬件实现相对简单，只需要两根数据线：发送线（TXD）和接收线（RXD）。
通过设置合适的波特率（即数据传输的速率），就可以实现单片机与其他设备之间的异步通信。
SPI 则是一种同步串行通信接口，它通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输出从机输入线（MOSI）、主机输入从机输出线（MISO）和片选线（CS）。
单片机系统扩展技术
单片机系统扩展技术1. 引言单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统。
单片机系统的应用范围广泛，涵盖了从工业自动化到家电控制等多个领域。
然而，随着应用需求的不断增加，单片机系统的功能往往面临着限制。
为了满足更高的要求，需要使用扩展技术来增强单片机系统的功能。
本文将介绍一些常见的单片机系统扩展技术。
2. 外部存储器扩展技术在某些应用场景中，单片机的内部存储器容量可能不足以存储所有的数据和程序。
这时可以通过外部存储器扩展技术来扩大系统的存储容量。
常见的外部存储器包括SD卡、EEPROM和闪存等。
2.1 SD卡扩展SD卡是一种常用的便携式存储介质，具有容量大、速度快和易于移植的特点。
通过使用SD卡模块，可以将SD卡连接到单片机系统中，并使用相应的驱动程序实现对SD卡的读写操作。
这样可以使单片机系统具备更大的存储容量，以便存储更多的数据和程序。
2.2 EEPROM扩展EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种可擦写的非易失性存储器。
通过使用外部连接的EEPROM芯片，可以在单片机系统中实现额外的存储容量。
EEPROM的读写速度相对较慢，但具有较高的可擦写次数和较低的功耗，适合存储一些需要长期保存的数据。
2.3 闪存扩展闪存是一种常见的存储介质，具有容量大、读写速度快和抗震动的特点。
通过使用外部连接的闪存芯片，可以在单片机系统中实现更大的存储容量。
闪存的读写速度相对较快，适合存储需要频繁读写的数据和程序。
3. 通信接口扩展技术在一些应用中，单片机系统需要与外部设备进行通信，例如传感器、执行器和其他单片机等。
为了实现与这些外部设备的通信，可以通过扩展通信接口来满足需求。
3.1 UART扩展UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口。
51单片机串行口扩展电路设计及其应用
随着 单 片机 技 术 的 不 断 发展 ， 别是 网络 技 术 特 在测 控领 域 的广 泛应 用 ， 由单 片 机 构成 的多 机 网络 测 控系统 已成 为单 片 机技术 发 展 的一个 方 向 ｌ。笔 １ ｊ 者在 研究 水 厂 的数 据 采 集 和控 制 系 统 的过 程 中 ， 设 计 了 主从 式 多机 测控 系 统 。在 系 统 中 ，１ 片机 一 ５单 方面要和 Ｐ Ｃ机 通 信 ， 方 面 又 要 和 下 位 机 及 仪 表 一
扩展 串 口数 量 多 、 扩 展单 片机 的软 硬 件 资 源 占用 对 少 、 占用 上位 机外 部 中断资 源 （ 不 其他并 口数据 总线 扩 展方 案都 需 要至 少一 条或 者多 条外 部 中断 ）使 用 ，
方法简单 、 待扩展串口可实现较高的波特率 、 ｌ ｏ ｔ ｆ １Ｓｎ ｌ ｈｐＭｉ ｏｏ Ｓ Ｍ ） ｅｉ ｒ ｉｇｅＣ ｉ ｃ ｃ （ Ｃ ａｐ ｏ ５ ｙ
Ｌ Ｕ ｎ － ｕ Ｉ Ｘｉｇ ｈ ａ
（ ｕａ ｎ ｅ ｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，ｕｈｕ３０ １ ，ｈｎ） Ｆｊ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏＴ ｃｎｌ ｙＦ ｚｏ ５０４ Ｃ ｉａ ｉ ｖ ｓｙ ｏ
Ｊｎ ｕ．
２ ０ ０７
单片机串行口IO端口扩展介绍
08
检查串行口IO端 口的电源供应是
否正常
09
检查串行口IO端 口的接地是否正
确
10
检查串行口IO端 口的抗干扰措施
是否正确
串行口IO端口扩展应 用案例
实际应用场景
智能家居：通过串行口IO端口扩展，实现对家电 设备的远程控制和监测。
工业自动化：通过串行口IO端口扩展，实现对工 业设备的远程监控和操作。
单片机与网络设备通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与网络设备的通信，实现网络控制和数据传输。
串行口IO端口扩展硬 件设计
硬件结构设计
单片机串行口IO端口 扩展硬件主要包括单 片机、串行口、IO端 口扩展芯片等部分。
IO端口扩展芯片负责 将单片机的IO端口进 行扩展，增加硬件的
IO端口数量。
利用单片机的IO 端口进行扩展
使用串行口扩展 板进行扩展
扩展应用实例
单片机与传感器通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与各种传感器的通信。
单片机与显示屏通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与显示屏的通信，显示各种信息。
单片机与无线模块通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与无线模块的通信，实现无线数据传输。
端口扩展程序
1 端口扫描：检测可用端口并进行编号 2 端口配置：设置端口参数，如波特率、数据位、停止位等 3 数据收发：实现数据的接收和发送 4 错误处理：检测并处理通信错误，如超时、数据丢失等 5 端口管理：实现端口的添加、删除、修改等操作 6 用户界面：提供友好的用户界面，方便用户操作和查看端口状态
校验方式等
串行通信接口：用于连 接串行设备的物理接口
串行通信波特率：数据 传输的速率，单位为bps
单片机总线扩展实验报告
单片机总线扩展实验报告1. 背景单片机是一种嵌入式微处理器，常用于控制系统和电子设备中。
然而，单片机的输入输出引脚有限，并且常常需要与其他外部设备进行通信。
为了解决这个问题，我们需要进行总线扩展实验。
总线扩展是通过额外的硬件元件来扩展单片机的输入输出能力。
在本实验中，我们使用了I2C总线作为扩展方式。
I2C总线是一种串行通信总线，可以连接多个设备，使它们能够共享信息。
2. 分析在本实验中，我们使用了STM32单片机和一些外部设备，包括温湿度传感器和液晶显示屏。
我们将通过I2C总线来连接这些设备。
首先，我们需要在单片机上启用I2C总线功能。
通过相关的寄存器设置，我们可以配置I2C总线的时钟频率等参数，以确保与外部设备的正常通信。
接下来，我们需要连接温湿度传感器和液晶显示屏到I2C总线上。
这需要通过正确的引脚连接来实现。
我们还需根据设备的数据手册来确定各个设备的I2C地址，以便在通信时正确识别设备。
对于温湿度传感器，我们可以通过I2C总线发送相应的命令，并读取传感器返回的温湿度数据。
这些数据可以通过数值转换和校准得到实际的温度和湿度值。
对于液晶显示屏，我们可以使用I2C总线发送相应的命令和数据来显示信息。
我们可以将温湿度数据以及其他文本信息显示在液晶屏上。
3. 结果在实验中，我们成功地使用I2C总线实现了单片机与温湿度传感器和液晶显示屏的通信。
以下是我们的实验结果：•温湿度传感器能够准确地测量环境的温度和湿度。
•单片机能够通过I2C总线正确地读取并处理传感器的数据。
•液晶显示屏能够正确地显示温湿度数据以及其他文本信息。
4. 建议在进行总线扩展实验时，我们遇到了一些挑战和问题。
以下是我们的一些建议：•在接线和引脚连接时，请仔细阅读设备的数据手册，并按照说明进行正确的连接。
•在使用I2C总线时，需要设置正确的时钟频率和其他参数。
请确保对单片机的寄存器设置正确。
•当与外部设备通信时，可能会遇到一些通信失败或数据错误的情况。
单片机第八章 AT89系列单片机系统的扩展z1
8.2.3 数据存储器的扩展
1．数据存储器概述 数据存储器即随机存取存储器，用于存放可随时修改的
数据信息。它与ROM不同，对RAM可以进行读、写两种操作 。RAM为易失性存储器， 断电后所存信息立即消失。
2
2．片内无程序存储器的最小应用系统 片内无程序存储器的芯片构成最小应用系统时，必须 在片外扩展程序存储器。 由于一般用做程序存储器的 E2PROM芯片不能锁存地址，故扩展时还应加一个地址 锁存器，构成一个三片最小系统，如图8-1b所示。该 图中74LS373为地址锁存器，用于锁存低8位地址。
3
8.1.2 系统扩展的内容与方法
IN改数据指针
DJNZ R7, AGAIN ; 判断数据是否传送完成
RET
END
26
【C51程序】：
#include <AT89X51.h>
#include <absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
11
图8-5 74LS138管脚图
图8-6 74LS138的译码关系
12
8.2存储器的扩展
8.2.1 存储器扩展概述 AT89S系列单片机具有64 KB的程序存储器空间， 其中 AT89S51单片机含有4 KB 的片内程序存储器。当单片机程 序超过4 KB时，就需要进行程序存储器的扩展。
AT89S系列单片机的数据存储器与程序存储器的地址空 间是互相独立的，其片外数据存储器的空间可达64 KB， 而片内的数据存储器空间只有128 B。如果片内的数据存 储器不够用时，则需进行数据存储器的扩展。
单片机中常见的接口类型及其功能介绍
单片机中常见的接口类型及其功能介绍单片机（microcontroller）是一种集成了中央处理器、内存和各种外围接口的微型计算机系统。
它通常用于嵌入式系统中，用于控制和监控各种设备。
接口是单片机与外部设备之间进行数据和信号传输的通道。
本文就单片机中常见的接口类型及其功能进行介绍。
一、串行接口1. 串行通信口（USART）：USART是单片机与外部设备之间进行串行数据通信的接口。
它可以实现异步或同步传输，常用于与计算机、模块、传感器等设备进行数据交换。
2. SPI（串行外围接口）：SPI接口是一种全双工、同步的串行数据接口，通常用于连接单片机与存储器、传感器以及其他外围设备。
SPI接口具有较高的传输速度和灵活性，可以实现多主多从的数据通信。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C接口是一种面向外部设备的串行通信总线，用于连接不同的芯片或模块。
I2C接口通过两条双向线路进行数据传输，可以实现多主多从的通信方式，并且占用的引脚较少。
二、并行接口1. GPIO（通用输入/输出）：GPIO接口是单片机中最常见的接口之一，用于连接与单片机进行输入输出的外围设备。
通过设置相应的寄存器和引脚状态，可以实现单片机对外部设备进行控制和监测。
2. ADC（模数转换器）：ADC接口用于将模拟信号转换为数字信号，常用于单片机中对模拟信号的采集和处理。
通过ADC接口，单片机可以将外部传感器等模拟信号转化为数字信号，便于处理和分析。
3. DAC（数模转换器）：DAC接口用于将数字信号转换为模拟信号。
通过DAC接口，单片机可以控制外部设备的模拟量输出，如音频输出、电压控制等。
三、特殊接口1. PWM（脉冲宽度调制）：PWM接口用于产生特定占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲的宽度和周期，可以控制外部设备的电平、亮度、速度等。
PWM接口常用于控制电机、LED灯、舵机等设备。
2. I2S（串行音频接口）：I2S接口用于在单片机和音频设备之间进行数字音频数据传输。
单片机多串口扩展
单片机多串口扩展07计本三班汪庆0704013005设计要求：选定具体单片机，利用IO口模拟单片机的串口时序，该软串口具有修改波特率、设定串口通信数据格式等功能，对外提供串口电平。
报告要求：选定单片机和所有器件具体型号，报告需有设计过程、原理图、程序流程图和源程序。
功能分析: 针对大多数单片机都只有一个串口的局限,在多数情况下限制它们的应用。
利用单片机串口扩展技术,以MCS51 系列单片机8751 为例进行串行接口扩展,包括扩展两个独立的串口、一点对多点分时串口、单片机与RS232/ RS422/RS485 的串行通信接口。
实际应用证明,设计可靠, 稳定性好。
用多种方法进行串口扩展, 解决了单片机在串行通信系统中的串口局限问题。
关键词: 单片机; 串行接口; 串口扩展; 串行通信引言随着单片机技术的不断发展, 特别是网络技术在测控领域的广泛应用, 由单片机构成的多机网络测控系统已成为单片机技术发展的一个方向。
单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制[ 1 ],而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势[ 2 ] 。
大多数单片机都只有一个串行接口, 在多数情况下限制了这些单片机的进一步应用。
要实现单片机在应用系统中的有效通信, 就必须利用单片机的串口扩展技术对单片机进行串口扩展。
单片机串口扩展是根据应用系统设计的需要, 把一个串口扩展为多个同类型的串口或一个串口扩展为多个不同类型( RS232/ RS422/ RS458) 的串口,或扩展两个独立的串口, 以便与不同接口的计算机或设备进行串行通信。
1 单片机串口扩展的硬件总体设计单片机与PC 机或外设的串行通信一般采用RS232/RS422/ RS485 总线标准接口[ 3 ] 。
为保证通信可靠, 在选择接口时必须注意通信的速率、通信距离、抗干扰能力、电平匹配和通信方式[ 4 ] 。
本文为了解决在单片机串行通信时遇到的串口问题, 以MCS51 系列单片机8751为例, 进行串口扩展, 其串口扩展的逻辑框图如图1 所示, 包括通过通信接口芯片8251 再扩展一个独立串口,通过16 ×1 的多路切换器CD4067 实现一点对多点分时串口通信, 以及通过电平转换器MAX232 , MAX488 ,MAX485 实现单片机与不同类型接口RS232/ RS422/RS458 的计算机或设备的串行通信。
MCS-51单片机的串行口及串行通信技术
MCS-51单⽚机的串⾏⼝及串⾏通信技术数据通信的基本概念串⾏通信有单⼯通信、半双⼯通信和全双⼯通信3种⽅式。
单⼯通信：数据只能单⽅向地从⼀端向另⼀端传送。
例如，⽬前的有线电视节⽬，只能单⽅向传送。
半双⼯通信：数据可以双向传送，但任⼀时刻只能向⼀个⽅向传送。
也就是说，半双⼯通信可以分时双向传送数据。
例如，⽬前的某些对讲机，任⼀时刻只能⼀⽅讲，另⼀⽅听。
全双⼯通信：数据可同时向两个⽅向传送。
全双⼯通信效率最⾼，适⽤于计算机之间的通信。
此外，通信双⽅要正确地进⾏数据传输，需要解决何时开始传输，何时结束传输，以及数据传输速率等问题，即解决数据同步问题。
实现数据同步，通常有两种⽅式，⼀种是异步通信，另⼀种是同步通信。
异步通信在异步通信中，数据⼀帧⼀帧地传送。
每⼀帧由⼀个字符代码组成，⼀个字符代码由起始位、数据位、奇偶校验位和停⽌位4部分组成。
每⼀帧的数据格式如图7-1所⽰。
⼀个串⾏帧的开始是⼀个起始位“0”，然后是5〜8位数据（规定低位数据在前，⾼位数据在后），接着是奇偶校验位（此位可省略），最后是停⽌位“1”。
起始位起始位"0”占⽤⼀位，⽤来通知接收设备，开始接收字符。
通信线在不传送字符时，⼀直保持为“1”。
接收端不断检测线路状态，当测到⼀个“0”电平时，就知道发来⼀个新字符，马上进⾏接收。
起始位还被⽤作同步接收端的时钟，以保证以后的接收能正确进⾏。
数据位数据位是要传送的数据，可以是5位、6位或更多。
当数据位是5位时，数据位为D0〜D4；当数据位是6位时，数据位为D0〜D5；当数据位是8位时，数据位为D0〜D7。
奇偶校验位奇偶校验位只占⼀位，其数据位为D8。
当传送数据不进⾏奇偶校验时，可以省略此位。
此位也可⽤于确定该帧字符所代表的信息类型，“1"表明传送的是地址帧，“0”表明传送的是数据帧。
停⽌位停⽌位⽤来表⽰字符的结束，停⽌位可以是1位、1.5位或2位。
停⽌位必须是⾼电平。
接收端接收到停⽌位后，就知道此字符传送完毕。
单片机串行口的扩展方法
第３ 第 ４期 ６卷 ２００７年 ８月
上海师范大学学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕ ａ ｏ ｈｎ ｈｉ ｏｍ ｌＵ ｉｅｓｙ Ｎ ｔ ａ Ｓｉｎｅ） ｏ ｒ ｌ ｆ ａｇａ Ｎ ｒ ａ ｎ ｒｉ （ ａｕｌ ｃｅｃｓ ｎ Ｓ ｖ ｔ ｒ
为解决这 个 问题 ， 分别介 绍 了硬 件 串行 口扩展 和软 件模 拟 串行 口方 法 ， 出了实际的硬 件 电路 给
原理及 软件程 序段 ， 以及 对 多种 解决 方案进行 比较 ．
关键词 ：单片机 ； 串口扩展 ； 拟 模
中图分 类号 ： ３ Ｎ７
文献标识 码 ： 文章编 号 ：１０—１ （０７０ － ４４ Ａ ００５３ ２０ ）４ ０４） ７ ０ ６
１ １ 基 于 Ｓ ２３ ． Ｐ ５ ８扩展 的硬件 电路
图 １ Ａ ８ Ｃ ２单 片机与 Ｓ２ ３ 电路连 接 ， 是 Ｔ９５ Ｐ５ ８的 图中 ， Ｔ９ ５ Ａ ８ Ｃ ２的全双工 串 口与 Ｓ ２３ Ｐ ５８的母 串 口 ５ 相 连 ， 串 口 同时 也 作 为 命 令／ 据 口． Ｐ５ ８的 Ａ ＲＯ Ｄ Ｉ， Ｄ Ｉ 别 与 Ａ ８ Ｃ ２的 Ｐ ． ， 该 数 Ｓ２３ Ｄ Ｉ，Ａ Ｒ １ Ａ Ｒ２分 Ｔ９５ ２ ３ Ｐ． Ｐ． ２４，２５口相 连 ， 用 于 选 择发 送 数 据 是 选 择 相应 的 串 口 ０～４ Ａ Ｒ ０ Ａ Ｒ ＩＡ Ｒ ２与 Ｐ ． ， 可 ； Ｄ Ｏ ， Ｄ Ｏ ，Ｄ Ｏ ２０ Ｐ ． ，２２相 连 ， 于判 断接 收的数 据来 自哪一 个 串 口．Ｓ２ ３ ２ １Ｐ ． 用 Ｐ５８的时 钟频率 选 为 ２ ．ＭＨ ， ０Ｏ ｚ此时母 串 口 ５的波 特率为 ５６０ ｐ， 口 ０～ ７０ ｂｓ串 ４的波 特率 为 ９０ ｂ ｓ ６０ ｐ．
单片机串行端口扩展电路设计与应用
１ ． ２ ７ ４ ＨＣ １ ３ ８芯 片
７ ４ ＨＣ１ ３ ８是 一 个 三 八 译 码 器 （ 如 图 ２所 示 ） ， 具 有
１硬 件 电 路
１ ． １ ７ ４ Ｈ Ｃ１ ２ ５芯 片
７ ４ ＨＣ１ ２ ５是 一 个 三 态 输 出 的 四 缓 冲 器 ／ 线 路 驱 动 器， 如图 １ 所示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ２ ． １ ８
Ｙ５
一
Ｙ６ Ｙ７
图２ ７ ４ ＨＣ １ ３ ８芯 片 引 脚 图
自动 化 应 用 ２ ０ １ ３ ｌ ４期 ； ２１
系 统 解 决 方 案
Ｈ ｘ Ｘ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ
Ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｍ ＣＵ ； ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ ； ＲＳ － ２ ３ ２
Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２与 电脑 、 投影机 进行异步通信 。 采用命令 控制
方 式 对设 备 进 行 控 制 。 通 常 单 片 机 只 有 一 个 串 口 。 要 和多个设备进行通信需 要扩展 串 口． 传 统 的做 法 是 采 用 ｉ ｎ ｔ ｅ １ ８ ２ ５ ０ 、 ８ ２ ５ １ 等 串 口芯 片 进 行 扩 展 这 种 方 法 的
系 统林 冠 眉
（ 南 宁市 西就科技 有 限责 任公 司 ， 广 西 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ３ ） 摘 要： 采 用普 通 的 ７ ４ ＨＣ 系列芯 片 ， 采 用分 时 工作 方式 ， 设 计低 成 本 的单 片机 串行 端 口扩展 电路 。 经 实践 证 明 ，
CD4052 单片机串行口扩展技术应用
CD4052 单片机串行口扩展技术应用CD4052 是一种数字控制的模拟数据选择/ 分配器,本文将它用于UART串口扩展,解决了普通单片机UART串口太少的问题。
文中给出该器件的主要特性、引脚说明及电气特性,并以A T89C51 单片机为例给出多串口扩展应用电路。
1 概述当前,以单片机为核心构成的智能化测控系统及电子产品不断涌现,为了满足数字化及智能化要求,许多外围电路功能模块、部件、器件及传感器也具备了UART 串口通信功能,而现阶段的8 位、16 位、32位单片机却大部分仅提供一个UART 串口,这样就很难满足系统中一方面要与具有UART 功能的串口部件通信,另一方面又要与上位机通信的要求。
利用CD4052 做多串口扩展器,可很好地解决此问题。
2 封装及引脚功能该器件具有SOP、SOIC、TSSOP和PDIP四种封装形式,皆是16 个引脚。
图1 所示为其PDIP封装引脚分布图,图2 是CD4052 的逻辑图,数字控制真值表见表1。
图1 CD4052PDIP引脚分布图3 工作特性CD4052 模拟数据选择/ 分配器是数字控制的模拟开关,具有低导通阻抗和非常低的关断泄漏电流。
315V 的数字信号可以控制15VP- P 的模拟信号。
例如,若VDD = 5V , VSS = 0V , VEE = - 5V ,则的数字信号可以控制- 5V + 5V 的模拟信号输入输出。
数据选择器在整个VDDVSS 和VDDVEE 范围具有非常低的静态功耗,而且与控制信号的逻辑状态无关。
图2 CD4052 的逻辑图表1 真值表CD4052 是一个独立的4 通道数据选择器,具有二进制控制输入端A、B 和一个禁止输入INH。
A、B的四种二进制组合状态用来在四对通道中选择其中的一对,当逻辑“1”加到INH 输入端时,所有的通道都关闭。
CD4052 的器件特性为:1) 宽范围的数字和模拟信号电平:数字315V ,模拟可达15VP- P。
应用CD4052扩展单片机串行口
应用CD4052扩展单片机串行口
王建玲;杨成利
【期刊名称】《河南机电高等专科学校学报》
【年(卷),期】2005(013)003
【摘要】CD4052是一种数字控制的模拟数据选择/分配器,本文将它用于UART 串口扩展,解决了普通单片机UART串口太少的问题.文中给出该器件的主要特性、引脚说明及电气特性,并以AT89C51单片机为例给出多串口扩展应用电路.
【总页数】2页(P17-18)
【作者】王建玲;杨成利
【作者单位】河南机电高等专科学校,电子信息工程系,河南,新乡,453002;河南机电高等专科学校,电子信息工程系,河南,新乡,453002
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.单片机串行口的扩展研究 [J], 吴锴;郝称意;郭海霞
2.AVR单片机串行口的软件扩展技术 [J], 刘亚平;邢济收;刘相权
3.51单片机串行口扩展电路设计及其应用 [J], 刘星华
4.INTEL单片机串行口的扩展应用 [J], 沈建华
5.单片机串行口的扩展方法 [J], 蒯锐
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单片机10串行总线扩展技术
整理课件
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10.1.1 I2C总线
（3）I2C总线支持多主（multi-mastering）和主从 （master-slave）两种工作方式。
多主方式下，I2C总线上可以有多个主机。I2C总 线需通过硬件和软件仲裁来确定主机对总线的控制权。
主从工作方式时，系统中只有一个主机，总线上 的其它器件均为从机（具有I2C总线接口），只有主机 能对从机进行读写访问，因此，不存在总线的竞争等 问题。在主从方式下，I2C总线的时序可以模拟 ，I2C 总线的使用不受主机是否具有I2C总线接口的制约。
虚拟I2C总线接口利用MCS-51单片机的I/O口线作 为数据线SDA和时钟线SCL，通过软件延时实现I2C总 线传输数据的时序要求。
整理课件
21
四种典型信号的时序
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二、典型信号模拟子程序
（1）起始信号
void XAZD_I2C_Start(void)
{
SDA=1;
NOP;
SCL=1;
SDA SCL SRAM
SDA
SCL
E2PROM
SDA
SCL
ADC/DAC
SDA
SCL
I/O
图10.1 单主机系统I2C总线扩展示意图
整理课件
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10.1.1 I2C总线
采用I2C总线设计系统的优点： （1）功能框图中的功能模块与实际的外围器件对应， 可以使系统设计直接由功能框图快速地过渡到系统样 机。 （2）外围器件直接“挂在”I2C总线上，不需设计总 线接口；增加和删减系统中的外围器件，不会影响总 线和其他器件的工作，便于系统功能的改进和升级。 （3）集成在器件中的寻址和数据传输协议可以使系统 完全由软件来定义。
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§6.1 概述
单片机系统扩展方法有并行扩展和串行扩展法。
并行扩展是指利用单片机的三总线（AB、DB、CB） 进行的系统扩展（见第五部分）；
串行扩展是指利用SPI三总线、I² C双总线、单总线 等进行的串行系统扩展。 串行扩展的特点：
优点：串行接口器件体积小；与单片机接口的I/O口 线少。
缺点：速度慢，在需要高速的场合要用并行扩展。
READ_RANDOM: ; 在指定地址读取 ; 传入参数：R7 --- 地址 ; 返回值：R7 --- 读入的数据 USING 0 MOV R5,AR7 ; 暂存地址 LCALL START MOV R7,#OP_WRITE ; 写入器件地址和写入命令 LCALL SHOUT MOV R7,AR5 ; 写入地址 LCALL SHOUT LCALL READ_CURRENT ; 在当前地址读取 RET
从发送主接收（主器件为读数据）：
从器件在接收到主器件发送的从地址和为1的方向位后，返
回一个应答信号（ASK=0）, 接着从器件发送数据到主器 件，主器件每接收一个数据字节后，都返回一个应答信号 （ASK=0）：
在接收从器件最后一个字节后，主器件发送一个非应答信
号（ASK=1），终止从器件继续发送。从器件发送的数据 可以是单字节，也可以是一串数据。
VCC
SDA
SCL
I2C芯片1#
I2C芯片N#
VDD RP SDA SCL SDA SCL SDA SCL RP SDA SCL
SDA出 SDA入 器件1#
SCL出 SCL入
SDA出 SDA入 器件2#
SCL出 SCL入
多个器件之间连接使数据线SDA为“与”的关系， 即只要其中一个器件输出0，即可使SDA数据线为0。
模拟实现 I2C接口
AT24CXX SDA和SCL时钟关系
AT24CXX启动和停止信号
应答信号
AT24CXX立即地址读
其中：1010为EEPROM的编码； XXX为AT24CXX的地址编号。 在I2C总线上最多可以连接8个AT24C01/02，4个AT24C04， 2个AT24C08，1个AT24C16。
A0~A2：地址输入线
/INT：中断输出，低电平有效
（2）PCF8574的寻址方式及操作
•控制字节和器件寻址
开始 信号 应答
控制 字节
选中某一片
读，写
（a）为PCF8574器件控制字节，（b）为PCF8474A控制字节
•读操作
•写操作
（3）PCF8574应用和编程
•作扩展8位输入口
A0，A1，A2 接地了
在有多个器件组成的I2C总线系统中，可能存在多 个主器件。因此，I2C总线系统是一个允许多主的 系统。 I2C数据传输协议：只有当总线不忙时（SDA与SCL 均为高电平），数据传输才开始；数据传输期间， 无论何时串行时钟线为高，串行数据线必须保持 稳定；当串行时钟线为高时，串行数据线将认为 此时传送的开始或停止。
(1)、引脚功能
REF+：正基准电压输入端， 2.5V≤REF+≤VCC+0.1V。 REF-：负基准电压输入端， -0.1V≤REF-≤2.5V，且要求REF+ － REF-≥1V。
AT24CXX立即地址读
AT24CXX随机读
AT24CXX顺序读
AT24C01(A)/02/04/08/16字节写
AT24C01(A)/02/04/08/16页面写
START: ; 开始位 ; 传入参数： 无 ; 返回值：无
STOP: ; 停止位 ; 传入参数： 无 ; 返回值：无
SETB SETB NOP NOP CLR NOP NOP NOP NOP CLR RET
RET
SHOUT: ; 从MCU移出数据到AT24Cxx ; 传入参数： R7 --- 要移出的数据 ; 返回值：C --- AT24Cxx的应答位 USING 0 CLR A MOV R6,A SHOUT_LP: MOV A,R7 ; 循环移入8个位 RLC A MOV SDA,C NOP SETB SCL NOP NOP CLR SCL MOV A,R7 ADD A,ACC MOV R7,A INC R6 CJNE R6,#08H,SHOUT_LP ; 共8位，判断是否完成 SETB SDA ; 读取应答 NOP NOP SETB SCL NOP NOP NOP MOV C,SDA ; 保存应答位到C CLR SCL RET
（2）GND：地线。
AT24C01(A)/02/04/08/16的封装形式
（3）SDA：串行数据（/地址）I/O端，用于串行数据的 输入/输出。 （4）SCL：串行时钟输入端，用于输入/输出数据的同步。 （5）WP：写保护，用于硬件数据的保护。 （6）VCC：电源电压，接+5V。 AT24C04与单片机的扩展
2）指令系统：读指令，写指令，擦除指令，擦除整 片存储器指令，写整个存储器指令，擦写允许指令
读指令时序
写指令时序
擦除指令时序
擦除整片指令时序
3）与单片机的接口
片选
取反
1，读入数据；0操作码、地址、数据进入C46
目的是双向 传输数据
二、 串行扩展I/O口 1、 利用SPI扩展I/O口 （1） 扩展并行输出口
READ_CURRENT: ; 在当前地址读取 ; 传入参数：无 ; 返回值：R7 --- 读出的数据 USING 0 LCALL START MOV R7, #OP_READ ; 写入器件地址和读取命令 LCALL SHOUT LCALL SHIN ; 读取数据，保存在R7 LCALL STOP RET
（2） 扩展并行输入口
2、利用I2C扩展I/O口
（1）PCF8574是一种CMOS电路，具有I2C接口和 8位准双向口。它在I2C总线中仅作从器件。具有低 的电流损耗，具有中断逻辑线。3只硬件地址引脚最 多挂接8个PCF8574。
SDA：串行数据线，双向
SCL：串行时钟线，输入
P7~P0：8位准双向口。上电复位为高 电平。在做输入时，应置高电平。
主发送器的 数据输出 非应答
从发送器的 数据输出 应答
主控器的 时钟输出
S
起始信号
1
2
8
9 用于应答信号 的时钟脉冲
§6.3 单片机的外部串行扩展
一、串行扩展E2PROM 1、二线制I2C E2PROM AT24CXX系列的扩展
AT24C01(A)/02/04/08/16 E2ROM存储器都是8个引脚。 存储容量为1K/2K/4K/8K/16K bits。 （1）A0、A1、A2：片选或页面选择地址输入。
I2C总线定义的总线条件有：
1.总线不忙： SCL和SDA保持高电平。
2.开始传输数据： 在SCL＝1时，SDA发生一个高到底的跳变。
3.停止传输数据： 在SCL＝1时，SDA发生一个低到高的跳变。
4.数据有效：SCL保持高电平期间，当SDA稳定后，串行数 据线的状态表示数据线是有效的。 5.数据变化：SCL保持低电平期间，SDA数据线的状态才可 以发生变化。
（1）、串行数据线（MISO， MOSI） 主机输入/从机输出数据线MISO和主机输出/从机输 入数据线MOSI，用于串行数据的发送和接收。数 据发送时，先传高位，后传低位。 在SPI设置为主机方式时，MISO是主机的数据输 入线，MOSI是主机的数据输出线；设置为从机时， MISO是从机的数据输出线，MOSI是从机的数据 输入线。 （2）、串行时钟线SCLK 串行时钟线用于同步从MISO和MOSI引脚输入和输 出的数据的传输。在SPI设置为主机方式时，SCLK 为输出；设置为从机方式时，SCLK为输入。
•扩展8位输出口
A0，A1， A2接地了
输出显 示
•作扩展4位输入和4位输出口。
输入开 关量
中断 悬空
输出显 示
三、 串行扩展A/D、D/A等 1、8位串行A/D转换器TLC549 TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转 换器芯片，通过SPI接口与单片机连接，从CLK输入 的频率最高可达1.1MHz。 TLC549具有4MHz的片内系统时钟，片内具有采样 保持电路，A/D转换时间最长17μ s，最高转换速率 为40000次/s。 TLC549的电源范围为+3V ~ +6V，功耗小于15Mw, 总失调误差最大为±0.5LSB，适用于电池供电的便 携式仪表及低成本高性能的系统中。
SDA SCL
SDA
SCL
CLR SDA NOP NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP SETB SDA NOP RET
SHIN: ; 从AT24Cxx移入数据到MCU ; 传入参数： 无 ; 返回值：R7 --- 移入的数据 USING 0 CLR A MOV R6,A SHIN_LP: SETB SCL MOV A,R7 ADD A,ACC MOV R7,A MOV C,SDA CLR A RLC A ORL AR7,A CLR SCL INC R6 CJNE R6,#08H,SHIN_LP ; 共8位，判断是否完成
§6.2 串行扩展概述
一、 I² C公用双总线结构（飞利浦公司）
在器件之间采用两根信号线（SDL,SCL）进行信息传送并允 许若干兼容器件共享的数据总线，称为I² C总线。
SDA传输双向的数据；SCL线用来传输时钟信号，用来同 步串行数据线上的数据。 挂接在I² C总线的器件，根据功能可分为：主控器件和从控 器件。 主控器件：控制总线存取，产生串行时钟信号，并产生启动 传送及结束传送的器件，总线必须有一个主控器件。 从控器件：在总线上被主控器件寻址的器件，它们根据主控 器件的命令来接收和发送数据。
第六部分
单片机的串行扩展
系统扩展是指单片机内部各功能部件不能满足应用 系统要求时，在片外连接相应的外围新片以满足应 用系统要求。80C51系列单片机有很强的外部扩展