单片机及接口技术2.9(串行扩展)
单片机原理及其接口技术
PIC单片机系列
PIC单片机是一种基于精简指令集结构的8位单片机。 它采用哈佛结构，拥有独立的程序和数据总线，具有低功耗、高可靠性等优点。
PIC单片机适用于需要低成本、低功耗的嵌入式应用，如智能卡、医疗设备等领域。
04
单片机接口技术及应用案例
数字接口技术及应用案例
01
02
03
04
数字接口定义
数字接口是单片机与其他数字 设备之间进行数据传输的通道
通信接口分类
通信接口可分为串行通信接口和并行通信接 口。
并行通信接口应用案例
并行通信接口常用于与外部设备进行高速数 据传输。
05
单片机开发工具与调试方法
开发工具介绍及使用方法
01
02
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硬件开发工具
包括单片机型号选择、开 发板设计、电路板制作等 。
单片机型号选择
根据项目需求选择合适的 单片机型号，如8051、 AVR、PIC等。
。
数字接口分类
数字接口可分为并行接口和串 行接口。
并行接口应用案例
并行接口可以同时传输多个数 据位，适用于高速数据传输。
串行接口应用案例
串行接口逐位传输数据，适用 于长距离和低成本的数据传输
。
模拟接口技术及应用案例
模拟接口定义
模拟接口是单片机与模拟设备之间进行数据 传输的通道。
模拟接口分类
模拟接口可分为模拟量输入和模拟量输出。
I/O接口
单片机通过I/O接口与外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。I/O接口可以是并行或串行接口，根据具体应 用需求选择合适的接口方式。
03
常用单片机类型及特点
8051单片机系列
8051单片机是一种经典的8位单 片机，具有简单、可靠、稳定等
单片机原理及接口技术课后答案第三版
单片机原理及接口技术课后答案_（第三版）第一章1.单片机具有哪些特点（1）片内存储容量越来越大。
（2抗干扰性好，可靠性高。
（3）芯片引线齐全，容易扩展。
（4）运行速度高，控制功能强。
（5）单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。
2. 89C51单片机内包含哪些主要逻辑功能部件？答：80C51系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件：(l)CPU(中央处理器):8位(2)片内RAM:128B(3)特殊功能寄存器:21个(4)程序存储器:4KB(5)并行I/O口:8位，4个(6)串行接口:全双工，1个(7)定时器/计数器:16位，2个(8)片内时钟电路:1个3.什么是微处理器(CPU)、微机和单片机？答：微处理器本身不是计算机，但它是小型计算机或微机的控制和处理部分。
微机则是具有完整运算及控制功能的计算机，除了微处理器外还包括存储器、接口适配器以及输入输出设备等。
单片机是将微处理器、一定容量的RAM、ROM以及I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成的单片微型计算机。
4. 微型计算机怎样执行一个程序？答：通过CPU指令，提到内存当中，再逐一执行。
5.什么是嵌入式系统？他有哪些类型？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？答; 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
它有嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统等。
嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。
它从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能最好的满足面对控制对象，应运系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。
因此，她是典型的嵌入式系统。
第二章1.89C51单片机内包含哪些主要逻辑功能部件？答：80C51系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件：(l)CPU(中央处理器):8位(2)片内RAM:128B(3)特殊功能寄存器:21个(4)程序存储器:4KB(5)并行I/O口:8位，4个(6)串行接口:全双工，1个(7)定时器/计数器:16位，2个(8)片内时钟电路:1个2.89C51的EA端有何用途？答：/EA端接高电平时，CPU只访问片内并执行内部程序，存储器。
单片机的串行扩展技术优秀课件
图12-1
这些芯片的耗电量都很小（空闲时几μW，工作时几mW），工 作时从总线上馈送电能到大电容中就可以工作，故一般不需 另加电源。
图12-2为一个由单总线构成的分布式温度监测系统。多个带有 单总线接口的数字温度计和多个集成电路DS1820芯片都挂在 DQ总线上。单片机对每个DS1820通过总线DQ寻址。DQ为漏极 开路，须加上拉电阻。
I2C总线系统允许多主器件，为避免混乱，某一时刻究竟由哪 一台主器件来控制总线要通过总线仲裁来决定。读者可查阅 I2C总线的仲裁协议。当然，经常遇到的是以单片机为主器 件，其他外围接口器件为从器件的单主器件情况。
图12-4 数据线上输出数据的变化以及输入数据时的采样，都取决于
SCK。但对于不同的外围芯片，有的可能是SCK的上升沿起作 用，有的可能是SCK的下降沿起作用。
SPI有较高的数据传输速度，最高可达1.05Mb/s。 Motorola公司为广大用户提供了一系列具有SPI接口的单片机
和外围接口芯片，如存储器MC2814，显示驱动器MC14499和 MC14489等芯片。 SPI外围串行扩展系统的主器件是单片机，也可以不带SPI接口， 但是从器件一定要有具有SPI接口。 12.3 I2C串行总线的组成及工作原理 I2C串行总线只有两条信号线，一条是数据线SDA，另一条是时 钟线SCL，所有连接到I2C总线上器件的数据线都接到SDA线 上，各器件的时钟线均接到SCL线上， I2C总线系统的基本 结构如图12-5所示。
它可以使具有I2C总线的单片机（如PHILIPS公司的8xC552 ）直 接与具有I2C总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O口、 A/D、D/A、键盘、显示器、日历/时钟）连接。
对不带有I2C接口的单片机（如89C51）可采用普通的I/O口结合 软件模拟I2C串行接口总线时序的方法，完成I2C总线的串行 接口功能。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出端口和定时器等功能于一体的计算机系统。
它具有成本低廉、体积小巧、功耗低等优点，广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理及接口技术。
一、单片机原理1. 单片机的组成结构单片机通常由CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等组成。
其中，CPU是单片机的核心，负责执行程序指令；存储器用于存储程序和数据；输入/输出口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器用于计时和计数；中断系统可以处理外部事件。
2. 单片机的工作原理单片机工作时，先从存储器中加载程序指令到CPU的指令寄存器中，然后CPU执行指令并根据需要从存储器中读取数据进行计算和操作，最后将结果写回存储器或输出到外部设备。
3. 单片机的编程语言单片机的程序可以使用汇编语言或高级语言编写。
汇编语言是一种低级语言，直接使用机器码进行编程，对硬件的控制更加精细，但编写和调试难度较大。
而高级语言（如C语言）可以将复杂的操作用简单的语句描述，易于编写和阅读，但对硬件的控制相对较弱。
二、单片机的接口技术1. 数字输入/输出接口（GPIO）GPIO是单片机与外部设备进行数字信号交互的通道。
通过配置GPIO的输入或输出状态，可以读取外部设备的状态或者输出控制信号。
GPIO的配置包括引脚的模式、电平状态和中断功能等。
应根据具体需求合理配置GPIO，以实现与外部设备的稳定通信。
2. 模拟输入/输出接口单片机通常具有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的输入和输出。
ADC将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
而DAC则将数字信号转换为模拟信号，用于驱动模拟设备。
模拟输入/输出接口的配置需要考虑转换精度、采样率和信噪比等因素。
3. 串行通信接口串行通信接口允许单片机与其他设备进行数据交换。
常见的接口包括UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（串行外设接口），它们具有不同的通信速率和传输协议。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。
当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。
输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展
单片机原理及接口技术AT89S51单片机系统的串行扩展在单片机系统中，为了扩展其功能和使用，需要与其他外部设备进行通信。
串行通信是一种常见的通信方式，它通过将数据逐位地进行传输和接收。
AT89S51单片机具有多种功能引脚，可以用来实现串行扩展。
包括UART串口、SPI接口和I2C总线等。
UART串口是一种常用的串行通信接口，它使用两根引脚（TXD和RXD）进行数据传输。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的UART模块来实现串行扩展。
首先，需要设置串口的波特率、数据位、停止位和校验位等参数。
然后，在程序中通过读写串口数据寄存器来进行数据的传输和接收。
SPI接口是一种全双工的串行通信接口，它使用四根引脚（SCLK、MISO、MOSI和SS）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以使用其内置的SPI模块来实现串行扩展。
首先，需要设置SPI的工作模式、数据位、时钟极性和相位等参数。
然后，在程序中通过读写SPI数据寄存器来进行数据的传输和接收。
I2C总线是一种双向的串行通信总线，它使用两根引脚（SDA和SCL）进行数据的传输和接收。
在AT89S51单片机中，可以通过软件实现I2C总线的功能。
首先，需要设置I2C的时钟频率和器件地址等参数。
然后，在程序中通过控制I2C总线的起始、停止、发送和接收来进行数据的传输和接收。
串行扩展可以实现单片机与其他外设的数据交互，包括和PC机的通信、与传感器的连接等。
通过串行扩展，单片机能够实现更复杂的功能和应用。
在编程过程中，需要合理地使用串口、SPI接口和I2C总线等技术，根据具体的应用需求选择合适的通信方式。
总之，单片机原理及接口技术是一种重要的扩展技术，可以极大地增强单片机的功能和使用。
在AT89S51单片机系统中，串行扩展是一种常见的技术。
通过合理地使用UART串口、SPI接口和I2C总线等技术，可以实现单片机与其他外设的数据交互，进而实现更复杂的功能和应用。
单片机接口技术简介
单片机接口技术简介单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入/输出（I/O）接口功能的微型计算机系统。
单片机常用于嵌入式系统中，广泛应用于家电、汽车、医疗设备、通信设备等领域。
而单片机的接口技术则是连接单片机与外部设备之间的桥梁，它是实现单片机与外部环境交互的关键。
单片机接口技术主要包括数字接口和模拟接口两种类型。
数字接口用于数字信号的输入输出，而模拟接口用于模拟信号的输入输出。
下面将依次介绍这两种接口技术。
数字接口技术是单片机与数字设备之间进行数据交换的一种方式。
常见的数字接口技术有并行接口、串行接口和通用串行总线（USB）接口。
1. 并行接口是将数据以并行方式传输的接口技术。
它通过多条数据线同时传输数据，传输速度较快，适用于要求高速数据传输的场景。
常见的并行接口有通用并行接口（GPIO）、外部存储器接口（EMI）等。
2. 串行接口是一种将数据逐位按顺序传输的接口技术。
与并行接口相比，串行接口需要较少的数据线，占用的引脚较少，适用于对引脚数量有限的场景。
常见的串行接口有串行外设接口（SPI）、I2C接口、异步串行通信接口（UART）等。
3. 通用串行总线（USB）接口是一种广泛应用于计算机和外部设备之间的接口技术。
USB接口具有热插拔、高速传输、兼容性好等特点，广泛应用于各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。
模拟接口技术是单片机与模拟设备之间进行数据交换的一种方式。
常见的模拟接口技术有通用模拟接口（ADC/DAC接口）和PWM（脉宽调制）接口。
1. 通用模拟接口（ADC/DAC接口）用于将模拟信号转换为数字信号（ADC）或将数字信号转换为模拟信号（DAC）。
ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理，而DAC（数模转换器）则将数字信号转换为模拟信号，以便控制外部模拟设备。
2. PWM（脉宽调制）接口是一种通过调节脉冲信号的高电平时间来控制模拟设备的接口技术。
PWM接口广泛应用于电机控制领域，通过改变脉冲的占空比可以控制电机的转速和转向。
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
《单片机原理及接口技术》试题及答案
《单片机原理及接口技术》试题及答案一、填空题1．AT89S51单片机是（）位的单片机。
2．AT89S51单片机有（）个中断源，（）级优先级中断。
3．串行口方式3发送的第9位数据要事先写入（）寄存器的（）位。
4．串行口的方式0的波特率为 ()。
5．AT89S51内部数据存储器的地址范围是（），位地址空间的字节地址范围是（），对应的位地址范围是（）外部数据存储器的最大可扩展容量是（）。
6．在内部RAM中可位寻址区中，位地址为40H的位，该位所在字节的字节地址为（）。
7．如果(A)=58H，(R1)= 49H，(49H)= 79H，执行指令XCH A, @R1后；结果(A)=( ) ，(49H)=( )。
8．利用81C55可以扩展（）个并行口，（）个RAM单元。
9．当单片机复位时PSW＝（）H，SP=（），P0~P3口均为（）电平。
10．若A中的内容为88H，那么，P标志位为（）。
11．当AT89S51执行MOVC A，@A+ DPTR指令时，伴随着（）控制信号有效。
12．AT89S51访问片外存储器时，利用（）信号锁存来自（）发出的低8位地址信号。
13．已知fosc=12MHz， T0作为定时器使用时，其定时时间间隔为（）。
14．若AT89S51外扩8KB 程序存储器的首地址若为1000H，则末地址为（）H。
二、判断对错，如对则在（）中写“√”，如错则在（）中写“×”。
1．AT89S51单片机可执行指令：MOV 35H，@R3。
（）2．8031与8751的区别在于内部是否有程序存储器。
（）3．当向堆栈压入一个字节的数据后，SP中的内容减1。
（）4．程序计数器PC中装的内容是当前正在执行指令的地址。
（）5．某特殊功能寄存器的字节地址为80H，它即能字节寻址，也能位寻址。
（）6．AT89S51单片机中的PC是不可寻址的。
（）7．当AT89S51执行MOVX @DPTR，A指令时，伴随着WR*信号有效。
单片机原理及运用和单片机接口技术
单片机原理及运用和单片机接口技术1. 单片机的原理及运用：单片机（Microcontroller）是一种集成电路，包含了处理器（CPU）、存储器（RAM 和ROM）、输入输出接口（I/O）、定时器/计数器等功能模块。
单片机通过内部程序的控制实现各种功能，广泛应用于嵌入式系统中。
单片机的工作原理是通过执行内部程序指令来完成各种任务。
单片机的内部存储器（ROM）中存储了一段程序代码，CPU会按照程序指令的顺序执行这些代码。
通过编写适当的程序代码，可以实现各种功能，如控制外部设备、处理数据等。
单片机可以应用于各种领域，如家电控制、工业自动化、电子仪器仪表和通信设备等。
在家电控制方面，单片机可以实现对电灯、电视、空调等设备的控制；在工业自动化方面，单片机可以用于控制机器人、生产线等；在电子仪器仪表方面，单片机可以实现对传感器的数据采集和处理；在通信设备方面，单片机可以用于控制无线通信模块等。
2. 单片机接口技术：单片机接口技术是指将单片机与外部设备连接起来的技术。
通过合适的接口技术，单片机可以与各种外部设备进行通信和控制。
常见的单片机接口技术包括以下几种：2.1 并行接口（Parallel Interface）：并行接口是一种多线接口，通过多根线同时传输数据。
在单片机中，常用的并行接口是通用并行接口（GPIO），可以用来连接并行设备，如LED显示屏、液晶显示模块等。
2.2 串行接口（Serial Interface）：串行接口是一种逐位传输数据的接口，通过少量的线路传输数据。
常见的串行接口有串行通信接口（UART）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）接口。
串行接口适用于连接串行设备，如串口设备、传感器等。
2.3 模拟接口（Analog Interface）：模拟接口用于连接模拟设备，如传感器、电机等。
单片机通过模拟输入输出口（ADC和DAC）与模拟设备进行通信，实现模拟信号的采集和输出。
单片机接口技术
单片机接口技术一、概述单片机接口技术是指将单片机与外部设备进行连接和通信的技术。
单片机作为控制器，需要通过接口与外部设备进行数据的输入和输出，实现对外部设备的控制和操作。
本文将介绍单片机接口技术的基本原理、常用接口类型以及实现方法。
二、基本原理1. 串行通信串行通信是指在单根线路上，按照一定的时间间隔传输数据的方式。
串行通信可以分为同步串行通信和异步串行通信两种方式。
同步串行通信需要发送方和接收方在时钟上保持同步，而异步串行通信则不需要。
2. 并行通信并行通信是指在多根线路上同时传输数据的方式。
并行通信可以分为标准模式和高速模式两种方式。
标准模式下，每个数据线都只能传输一个比特位；而高速模式下，则可以同时传输多个比特位。
3. 中断技术中断技术是指当某个事件发生时，会引起CPU中断，并执行相应的中断服务程序。
中断技术可以有效地提高系统效率，使CPU能够及时地响应外部事件。
三、常用接口类型1. 串口接口串口接口是指将单片机与外部设备通过串行通信进行连接的接口。
串口接口可以分为RS232、RS485、TTL等多种类型，其中RS232是最为常用的一种。
2. 并口接口并口接口是指将单片机与外部设备通过并行通信进行连接的接口。
并口接口可以分为标准模式和高速模式两种类型，其中标准模式下使用的最为广泛的是Centronics接口。
3. USB接口USB接口是指将单片机与外部设备通过USB总线进行连接的接口。
USB接口具有传输速度快、数据稳定性好等优点，因此在许多应用中得到了广泛应用。
四、实现方法1. 软件实现软件实现是指通过编写程序来实现单片机与外部设备之间的通信。
软件实现需要掌握相应的编程语言和单片机控制器的操作方法，对于一些简单的应用场景来说效果较好。
2. 硬件实现硬件实现是指通过电路设计来实现单片机与外部设备之间的通信。
硬件实现需要掌握相应的电路设计技术和电子元器件知识，对于一些复杂或高速传输要求较高的应用场景来说效果较好。
单片机系统扩展及接口
9.2 扩展程序存储器
E2PROM的扩展方法 地址线、数据线仍按单片机一般扩展外ROM的方式连接； 片选线一般由单片机高位地址线控制； 将E2PROM用作外程序存储器时，单片机PSEN与E2PROM
9.1 系统扩展、接口概述
4、单片机系统的扩展与接口原理结构（如下图）
9.1 扩展三总线的产生
一、三总线
地址、数据、控制总线
二、三总线的扩展
用74LS373作为地址锁 存器，使数据和地址信号 分开。
74LS37ห้องสมุดไป่ตู้是三态8D触发 器。
9.1 扩展三总线的产生
地址总线扩展电路及地址锁存器74LS373
8051扩展2KB RAM电路如下页图所示。
9.3 扩展数据存储器
9.3 扩展数据存储器
对于扩展的2KB的6116 的地址范围为（11位地址线）：
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
如：片内ROM、RAM、I/O口，不够用时需要扩展， 扩展三总线、ROM、RAM、I/O口。 2 、系统接口
单片机与外设连接因速度不匹配、信号类型不同（脉冲、 模拟）、传输方式不同（串、并），需要有接口电路实现电 路连接和逻辑联接。
接口是计算机与外设信息交换的桥梁。
3、接口电路应具备的功能 （1） 输入有缓冲、输出有锁存； （2）有应答联络信号； （3）有片选、控制信号； （4）有编程选择工作方式功能。
单片机原理及接口技术讲解
单片机原理及接口技术讲解单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，内含有中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口、定时器计数器、串行通信接口等核心模块，可用于控制、计算、存储和通信等多种功能。
单片机的工作原理是通过处理器执行存储在存储器中的指令来实现各种功能。
它的内部包含一个由晶体管、逻辑门等构成的微处理器，负责执行计算和控制指令。
单片机的芯片上还集成了存储器，用于存储程序指令和数据。
输入输出端口可以与外部设备进行数据交互，定时器计数器可以实现精确的定时和计数功能。
通过串行通信接口，单片机可以与其他设备进行数据传输和通信。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备进行数据传输和通信的技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口等。
并行接口是通过多个并行数据线同时传输数据的接口技术。
常见的并行接口有通用并行接口（GPIO）、地址总线、数据总线等。
通用并行接口（GPIO）是一组可编程的并行输入输出线，可以被程序员控制来进行数据的输入输出。
地址总线用于传输内存或外设的地址信息，数据总线用于传输数据信息。
串行接口是通过单个数据线按照一定的时间顺序传输数据的接口技术。
常见的串行接口有串行通信接口（UART）、串行外设接口（SPI）、I²C接口等。
串行通信接口（UART）是一种通用的串行数据通信接口，用于将数据转换为串行格式进行传输。
串行外设接口（SPI）是一种高速串行接口，用于在单片机与其他外设之间进行数据传输和通信。
I²C接口是一种双线制的串行接口，用于在多个设备之间进行数据传输和通信。
模拟接口是通过模拟信号进行数据传输和通信的接口技术。
模拟接口包括模数转换接口、数字模拟转换接口等。
模数转换接口用于将模拟信号转换为数字信号，数字模拟转换接口用于将数字信号转换为模拟信号。
单片机接口技术的选择取决于具体应用的需求。
并行接口适合需要大量数据同时进行传输的场景，串行接口适合需要高速传输的场景。
单片机原理及接口技术复习要点
单片机原理及接口技术复习要点一、单片机原理：1.单片机的定义：单片机是一种集成电路芯片，具有处理器核心、存储器、输入输出接口和时钟电路等功能。
2.单片机的特点：小巧、低成本、低功耗、易编程、易扩展。
3.单片机的组成：-中央处理器（CPU）：负责执行指令和进行运算。
-存储器：包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
-输入输出（I/O）接口：用于和外部设备进行数据交互。
-时钟电路：提供计时和同步信号。
4.单片机的工作原理：根据存储在ROM中的程序指令进行运算和控制，通过输入输出接口与外部设备进行数据交互。
二、接口技术：1.串行通信接口：-串行通信定义：通过串行方式发送、接收数据的通信方式，包括同步串行通信和异步串行通信。
-USART（通用同步/异步串行接口）：用于实现串行通信，主要包括波特率发生器和数据传输控制寄存器。
-SPI（串行外设接口）：用于与外部设备进行串行通信，包括主从模式、全双工传输和多主机系统等特点。
-I2C（串行二进制接口）：用于实现系统内部的各个模块之间的串行通信，主要包括总线数据线（SDA）和总线时钟线（SCL）。
2.并行通信接口：-并行通信定义：同时传输多个数据位的通信方式。
-并行输入输出口（PIO）：用于与外部设备进行并行通信，主要包括输入寄存器和输出寄存器。
-扫描输入输出（SIPO）：用于通过一条串行线同时将多个输入信号引入单片机。
3.模数转换接口：-模数转换器（ADC）：将模拟信号转换为数字信号，常用于采集模拟量信号。
-数模转换器（DAC）：将数字信号转换为模拟信号，常用于输出模拟量信号。
4.脉冲宽度调制（PWM）：-脉冲宽度调制定义：通过调节脉冲的宽度来控制信号的幅值的技术。
-PWM的应用：常用于控制电机的转速、控制LED的亮度等。
5.中断技术：-中断定义：当特定事件发生时，暂时中断正常程序的执行，转而执行特定代码，处理事件。
-中断的优先级：可以设置多个中断的优先级，高优先级的中断可以打断低优先级的中断。
单片机原理及接口技术课后答案
单片机原理及接口技术课后答案一. 单片机原理答案：1. 单片机是一种集成电路，内部集成了处理器、存储器、输入输出接口、定时器等功能部件，可作为微型计算机独立运行。
2. 单片机是指在一个芯片上集成了微处理器和其他功能部件的集成电路。
3. 单片机通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出（I/O）端口和定时/计数器组成。
二. 接口技术答案：1. 并行接口：数据同时传输多个位，可实现高速数据传输，例如并口打印机接口。
2. 串行接口：数据逐位传输，可以减少传输线路的数量，适用于长距离传输和高速传输，例如串口通信接口。
3. USB接口：通用串行总线接口，可同时传输数据和供电，适用于各种外部设备的连接。
4. 显示接口：用于连接显示器和单片机，例如VGA接口和HDMI接口。
5. 通信接口：用于与其他设备进行数据通信，例如以太网接口、无线通信接口等。
三. 单片机接口技术答案：1. 数字输入输出（GPIO）：用于控制外部数字设备的输入和输出，可进行数据采集、信号发送等操作。
2. PWM输出：通过调节输出信号的占空比来实现模拟输出，适用于控制电机转速、LED亮度等场景。
3. ADC输入：用于对模拟信号进行数字量化转换，实现对外部模拟信号的采样和处理。
4. UART串口通信：通过串口接口进行数据的传输和通信，可连接其他设备进行数据交互。
5. I2C总线：用于连接多个器件，实现器件之间的通信和控制。
四. 其他接口技术答案：1. SPI总线：用于连接外部器件，支持全双工通信和高速数据传输。
2. CAN总线：用于工业控制系统中的设备之间进行通信和数据交换。
3. Ethernet接口：用于连接网络，实现本地网络和互联网的通信。
4. GPIO扩展：通过扩展芯片或寄存器实现更多的GPIO管脚，扩展单片机的输入输出能力。
5. 定时/计数器：通过定时器和计数器实现对时间的计数和控制，用于生成精确的时钟信号和进行定时操作。
单片机原理及接口技术课件第九章常用接口扩展
MOV A，#43H ；高8位计数值
MOVX @DPTR，A ；写入计数值高8位
SJMP $
ORG 1000H
பைடு நூலகம்
；延时子程序
DELAY： MOV 22H，#50H
L1：MOV 21H，#100H
L2：MOV 20H，#250H
L3：NOP
NOP DJNZ DJNZ DJNZ
20H，L3 21H，L2 22H，L1
RET
例3 举例说明工作方式1时，查询式数据输入/输出的编程方 法。8255与8031 的连接如图9-12所示，但输入/输出口的设置 为：A口为输入口，B口为输出口，C口作为查询状态口。
图9－18
MOV DPTR，#7F00H ；命令/状态寄存器地址
MOV A，#0C2H ；命令字
MOVX @DPTR，A ；装入命令字
MOV DPTR，#7F04H ；计数器低8位地址
MOV A，#0E8H ；低8位计数值
MOVX @DPTR，A ；写入计数值低8位
INC DPTR
；计数器高8位地址
3. 状态寄存器格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
* TIMER INTE B INTR INTE A INTR B BF B A BF A
定时器中断标志
B口中断允许标志 B口缓冲器空/满标志
B口中断请求标志
A口中断允许标志
A口缓冲器空/满标志 A口中断请求标志
4. 定时器时间常数寄存器
常用接口芯片概述 简单接口（锁存器、缓冲器）：
74LS377、74LS273、74LS244、74LS245
通用I/O接口（可编程）： 并行I/O接口----8255/ 8255A、8279 定时/计数器----8253(T0、T1、 T2) RAM/IO/CTC扩展器----8155 串行通信接口----8251A 中断控制器----8259A
单片机原理与接口技术第2版第9章单片机系统常用串行扩展技术
(4) 数据传输协议可以使系统完全由软件来定义，应用灵活 适应面广。
(5) 通过多主器件模式可以将外部调试设备连接到总线上， 为调试、诊断提供便利。
03:18
单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
总线信号：
----总线信号
(1)起始信号(S)：在时钟信号SCL为高电平时，数据线SDA从高 电平变为低电平产生起始条件，标志着启动I2C总线。
(2)终止信号(P)：在时钟信号SCL为高电平时，数据线SDA从低 电平变为高电平，标志着终止I2C总线传输过程。
(3)应答信号(A/NA)：I2C协议规定总线每传输一字节数据后，都 要有一个应答位。应答位由接收器件产生，即主器件向从器件 发送数据时，应答位由从器件产生；主器件接收从器件数据时， 应答位由主器件产生。
条信号线与单片机进行连接，就可以完成单片机与接口器件
之间的信息交互。
其相关的术语有：
发送器（Transmitter）：发送数据到总线的器件；
接收器（Receiver）：从总线接收数据的器件；
主器件（Master）：即主控器件，初始化发送、产 生时钟信号和终止发送的器件；
从器件（Slave）：被主控器件寻址的器件。
9.2.2 SPI接口的大容量 FLASH存储器扩展
9.3 串行转并行I/O接口扩展 9.3.1 串行转并行I/O扩展芯
片的工作原理
9.3.2 串行总线扩展I/O接口 实例
9.4 串行键盘和LED显示器扩 展
9.4.1 串行键盘和LED显示器 控制芯片的工作原理
9.4.2 串行键盘和LED显示器 扩展实例
单片机及接口技术2.9(串行扩展)
74HC165（2） CLR SH/LD(平) VCC
CLR SH/LD(平) VCC
VCC
QH是串行数据输出端，SER是级联时的串行数据输入端，A~H为 并行数据输入端，SH/LD（平）为预置控制端，低电平时，并行 数据端D0~D7置入74HC165内部寄存器，高电平时，可进行串 行移位操作
单 片 机 串 行 扩 展
其次，编写指令 MTD EQU 30H ；定义MTD=30H BUAA： MOV R1，#MTD MOV @R1，#C0H INC R1 MOV @R1，#C0H INC R1 MOV @R1，#C0H INC R1 MOV @R1，#C0H；将4个‘—’段码送入数据块 INC R1 MOV @R1，#88H INC R1 MOV @R1，#88H ；将2个‘A’段码送入数据块 INC R1 MOV @R1，#C1H ；将‘U’段码送入数据块 INC R1 MOV @R1，#83H ；将‘b’段码送入数据块 MOV R2，#8 ；设置输出数据字节数 LCALL UARTNO ；调归一化子程序
单 片 机 串 行 扩 展
b. 应用界面：与虚拟串行 输出归一化子程序类似
5）串行口扩展应用 （1）输出移位寄存器74HC164
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 QA QB QC QD QE QF QG QH
单 片 机 串 行 扩 展
A B
GND CLR
74HC164 CLR(平) VCC
单 片 机 串 行 扩 展
由于数据位按照QH~QA的次序输入74HC164，所以数据 （8位）按照74HC164(n)~74HC164(1)的次序输入，即 第一个数据输入到最后一个74HC164，第二个数据输入到 倒数第二个74HC164，…，最后一个数据输入到第一个 74HC164。 假如用4个74HC164，数据块首地址为片内RAM 60H 串行口方式0（移位寄存器方式）扩展：
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虚拟串行口扩展：设用P1.0输出数据；P1.1输出时钟
MTD EQU 60H VRXD EQU P1.0 VTXD EQU P1.1 MOV R2, #4 LCALL VUARTNO
（3）移位输入寄存器74HC165及多个74HC165输入扩展
答——传送数据和应答——终止 1) 起始
SDA/VSDA
单 片 机 串 行 扩 展
数据线SDA和SCL低电平，SDA转高电平 数据线SDA保持高电平至少4.7us 当数据线SDA变低电平之后，时钟SCL 继续保持高电平4.0us 2) 终止 时钟线SCL和数据线SDA低电平，SCL转 高电平 SCL保持高电平至少4.0us之后，数据 线SDA由低电平变为高电平 SDA保持高电平至少4.7us之后，转低 电平。
由于数据位按照QH~QA的次序输入74HC164，所以数据（8位） 按照74HC164(n)~74HC164(1)的次序输入，即第一个数据输 入到最后一个74HC164，第二个数据输入到倒数第二个 74HC164，…，最后一个数据输入到第一个74HC164。
单 片 机 串 行 扩 展
假如用4个74HC164，数据块首地址为片内RAM 60H 串行口方式0（移位寄存器方式）扩展：
>4.7 us
SCL/VSCL
>4.0 us
>4.7 us
SDA/VSDA
>4.0 us
SCL/VSCL
3) 应答 单片机每发送完一个字节数据（8位），对方会从SDA/VSDA发送一个应答位 ，低电平为有效应答信号。
4) 数据传输 按照从高位到低位的传输次序（与80C51串行口扩展方式相反） a. 输出0 SDA/VSDA变低电平 SCL/VSCL变高电平，并保持4.0us以 上时间，SCL/VSCL变低电平 SDA/VSDA变高电平
a. 用串行口工作方式0扩展 MRD EQU 40H SL EQU P1.0 UARN：CLR SL ；74HC165外部数据并行输入内部寄存器 SETB SL ；74HC164移位操作，74HC165（n）的数据串行 ；输入到74HC165（n-1） MOV R2，#N ；设置接收的字节数 LCALL UARTNI ；调归一化子程序
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第二节
I2C总线的串行扩展技术
1. I2C总线（Inter Integrated Circuit BUS）概述
VDD ADC/DAC
SDA SCL
其它I2C外围接口 SDA SCL
SDA SCL
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80C51 VSDA VSCL
SDA SCL E2PROM
主程序需要设置：MTD、VRXD、VTXD、R2
应用界面
MTD EQU 数据块首地址 VRXD EQU 数据引脚 VTXD EQU 时钟引脚 MOV R2，#数据字节数 LCALL VUARTNO （2）归一化输入子程序 a.子程序 VUARTNI：MOV VSIN ：MOV BITIN ：CLR SETB MOV RRC DJNZ MOV INC DJNZ RET R0，#MTD R3，#8 VTXD VTXD C，VRXD A R3，BITIN @R0，A R0 R2，VSIN ；如MTD EQU 60H ；如VRXD EQU P1.0 ；如VTXD EQU P1.1 ；如MOV R2，#10 ；调用虚拟串行口归一化子程序
1）串行口扩展的工作原理 一个引脚用作数据输入/输出 另一个引脚用作时钟输出（同步） 串行口工作于方式0时，RXD用作数据输入/输出；TXD用作时钟输出 虚拟串行口采用1个I/O端口引脚作数据输入/输出；采用另一个I/O 端口引脚作时钟输出。
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2）80C51串行扩展的时序
RXD
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1) 启动子程序
流程图
SDA/VSDA >4.7 us >4.0 us
VSDA变高电平 VSCL变高电平 延时 (使VSDA保持高电平>4.7us) VSDA变低电平
SCL/VSCL
延时 (使VSCL继续保持高电平>4us) VSCL变低电平 返回主程序
L8 c b
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RXD/ VRXD
QA QB QC QD QE QF QG QH A B 74HC164（1）
QA QB QC QD QE QF QG QH
A B
74HC164（2）
…
80C51 TXD/ VTXD
GND CLR CLR(平) VCC
V GND CLR CLR(平) CC
b. 归一化子程序
设用R0作数据块指针，用R2记录数据块的数据个数
设置工作方式字SCON：00H
SM0 SM1 0 SM2 0 REN — TB8 — RB8 — TI 0 RI — 0
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程序： UARTNO：MOV R0，#MTD ；R0指向第一个数据 MOV SCON，#00H ；设串行口工作于方式0 SOUT ：MOV A，@R0 ；取一个数据到A寄存器 MOV SBUF，A ；输出数据 JNB TI，$ ；等待数据输出完毕 CLR TI ；关串行口输出中断标志 INC R0 ；数据块指针加1 DJNZ R2，SOUT ；判断数据块是否输出完毕，若没 ;有输出完，继续下一个数据的输出 RET ；若数据块输出完毕，返回主程序
注意：在主程序中需设置#MTD和R2
（2）归一化输入子程序UARTNI
思考：流程图
方式字SCON：10H
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SM0 0
SM1 0
SM2 0
REN 1
TB8 —
RB8 —
TI —
RI 0
子程序 UARTNI ：MOV R0，#MTD MOV SCON，#10H SIN ：CLR RI JNB RI，$ MOV A，SBUF MOV @R0，A INC R0 DJNZ R2，SIN RET
74HC165（2） CLR SH/LD(平) VCC
CLR SH/LD(平) VCC
VCC
QH是串行数据输出端，SER是级联时的串行数据输入端，A~H为并行 数据输入端，SH/LD（平）为预置控制端，低电平时，并行数据端 D0~D7置入74HC165内部寄存器，高电平时，可进行串行移位操作
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b. 应用界面：与虚拟串行 输出归一化子程序类似
5）串行口扩展应用 （1）输出移位寄存器74HC164
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 QA QB QC QD QE QF QG QH
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A B
GND CLR
74HC164 CLR(平) VCC
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TXD
TI
发送
RE N RI TXD RXD 接收
3）串行口方式0的归一化子程序 （归一化子程序即通用子程序）
（1）归一化输出子程序
ห้องสมุดไป่ตู้
设指向数据块的指针 设工作方式0 取数据到寄存器A
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a. 流程图
输出数据 NO 数据输出完毕？ YES 清TI 数据块指针加1 NO 数据块输出完毕？ YES 返回主程序
（3）应用界面（主程序） a. 串行发送： MTD EQU 数据块首地址 ；如MTD EQU 60H MOV R2，#N ；发送字节数送R2 LCALL UARTNO ；调用归一化 ；串行口发送子程序 b.串行接受：与串行发送相同
2. 用I/O口虚拟的串行输 入/输出归一化子程序
（1） 归一化输出子程序
第十章 单片机的串行扩展技术
本章主要内容
第一节 移位寄存器的串行扩展技术 （80C51串行口扩展）
1）串行口于工作方式0
2）虚拟串行扩展 2）串行接口总线：I2C总线
1. 串行口工作于方式0
串行口的四种工作方式 方式0，同步传输，8位数据传输，传输速率固定fOSC/12 方式1，10位数据传输，传输速率由T1产生，可变 方式2，11位数据传输，可多机通信，传输速率固定两种 方式3，11位数据传输，可多机通信，传输速率同方式1
b. 虚拟方式（与串行口方式0类似，但要设VRXD和VTXD）：
MRD VRXD VTXD SL WARN：CLR SETB MOV LCALL EQU 40H EQU P1.5 EQU P1.4 EQU P1.1 SL SL R2，#N VUARTNI
（4）通过并行输出口扩展LED显示器
COM dp g f e d COM a dp g f e d L7 c b a +5 V …
VCC
假设要显示bUAA — — — — 首先，求段码：
共阳极 b的段码：cdefg有效 ab dp无效 1000 0011B=83H U的段码：bcdef有效，a g dp无效 1100 0001B=C1H A的段码：abcefg有效，d dp无效 1000 1000=88H ‘—’的段码：abcdef有效，g dp无效 1100 0000=C0H
SDA/VSDA
单 片 机 串 行 扩 展
SCL/VSCL
>4.0u s 输出0
b. 输出1：与输出0同理可得
SDA/VSDA
SCL/VSCL
>4.0u s
输出1
5) I2C总线上一次完整的数据传送过程
3. I2C总线模拟子程序
设单片机时钟频率为6MHz，则一个机器周期的时间为12/6*106=2（us）
I2C总线外围扩展示意图
1） 二总线：数据线SDA，时钟线SCL 总线上挂接单片机、外围器件（如I/O口，日历时钟，ADC，DAC，存储 器等）和外设接口（如键盘、显示器、打印机等）。 I2C总线接口电路均为漏极开路，所以总线上必须有上拉电阻