单片机串行存储器接口电路设计
单片机无线串行接口电路设计
２ 电路 组 成 及工 作 原 理 Leabharlann ２ １ 无线 发射 电路
无 线 发射 电路 如 图 Ｉ 示 电路 以 ＭＩ Ｒ １２为 所 Ｃ Ｆ０ 核 心 ＭＩ Ｒ １２是 Ｍｉ ｅ 公 司推 出的 一 个单 片 Ｕ Ｃ Ｆ０ ｃｌ ｒ ＨＦ Ａ Ｋ 发射 器 ＋ 采 用 Ｓ Ｐ Ｍ）８封装 ， 芯片 内包 含 有 Ｓ Ｏ （ ・ 由基准 振 荡 器 、相位 检 波 器 、分 频 器 、带 通 滤 波 器 、
ｌ 线
个
个 真 正 的 “ 据 输 人 一无 线 输 出 ” 的 单 片 无 线 发 数
射 器 件 ｕＨＦ台 成 器 产生 载 频 和 正 交 信 号 输 出 。 输
八相位信号 ｌ １用来驱动 ＲＦ功率放大器 。天线调 Ｉ
谐 正 交 信 号 Ｑ ） 用 来 比 较 天 线 信 号 相 位 天 线 调 谐 控 制 部 分 检 测 天 线 通 道 中 发 射 信 号 的 相 位 和 控 制 变容 二 极 管 的 电 容 ． 以调 谐 天 线 ， 实 现 天线 自动 调 谐 功 率 放 大 器 输 出 受 发 射 偏 置 控 制 单 元 控 制 。 ＡＳ Ｏ Ｋ／ ＯＫ 调 制 提 供 低 功 耗 模 式 ． 数据 传输 速 率
一
般 选 择 变 容 二 极 管 的 电 容 值 为 ６５ ｐ Ｆ。天线 电感 ｃ 计算 。 （ ） ３）功 率放 大器 的输
收 时 电 流 ３ｍＡ
发 射 时 电流 ７７ 接 收 待机 状 ５ ｍＡ
Ｌ由公 式 Ｌ ／ １（ ４
态仅 为 ０ ５ Ａ， 发 射待 机 状 态仅 为 １０ ｕ Ａ ；可用
为 ２ ｂｓ ０ｋ ／ 。
￣Ｆｓ Ｔ ｙ ｏ ｃ ＳＢ ￣
Ｙ１口
实验八 51系列单片机IIC
I2C总线上的所有器件连接在一个公共的总线上，因此，主器件在进行数据传输前选择需要通信的从器件，即进行总线寻址。 I2C总线上所有外围器件都需要有惟一的地址，由器件地址和引脚地址两部分组成，共7位。器件地址是I2C器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定，不可更改。引脚地址是由I2C总线外围器件的地址引脚（A2，A1，A0）决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。引脚地址数也决定了同一种器件可接入总线的最大数目。 地址位与一个方向位共同构成I2C总线器件寻址字节。寻址字节的格式如表所示。方向位（R/）规定了总线上的主器件与外围器件（从器件）的数据传输送方向。当方向位R/=1，表示主器件读取从器件中的数据；R/=0，表示主器件向从器件发送数据。
从地址中读取一个字节的数据
INT8U read_random(INT8U RomAddress) { INT8U Read_data; I_Start(); I_Write8Bit(WriteDeviceAddress); I_TestAck(); I_Write8Bit(RomAddress); I_TestAck(); I_Start(); I_Write8Bit(ReadDeviceAddress); I_TestAck(); Read_data=I_Read8Bit(); I_NoAck(); I_Stop(); return (Read_data); }
8.4.1 串行EEPROM存储器简介
串行EEPROM存储器是一种采用串行总线的存储器，这类存储器具有体积小、功耗低、允许工作电压范围宽等特点。目前，单片机系统中使用较多的EEPROM芯片是24系列串行EEPROM。其具有型号多、容量大、支持I2C总线协议、占用单片机I/O端口少，芯片扩展方便、读写简单等优点。 目前，Atmel、MicroChip、National等公司均提供各种型号的I2C总线接口的串行EEPROM存储器。下面以Atmel公司的产品为例进行介绍。 AT24C01/02/04/08系列是Atmel公司典型的I2C串行总线的EEPROM。这里以AT24C08为例介绍。AT24C08具有1024×8位的存储容量，工作于从器件模式，可重复擦写100万次，数据可以掉电保存100年。8引脚DIP封装的AT24C08的封装结构，如图所示。
《单片机串行接口》课件
目录
CONTENTS
• 单片机串行接口概述 • 单片机串行接口的硬件结构 • 单片机串行接口的编程实现 • 单片机串行接口的调试与测试 • 单片机串行接口的应用实例
01
CHAPTER
单片机串行接口概述
定义与特点
定义：单片机串行接口是指单片机与其 他设备或系统之间进行串行通信的接口 。
示波器
用于测量信号的波形和参数，如电压、频率等。
逻辑分析仪
用于分析单片机的串行接口信号，以便于调试和 测试。
串行接口的性能评估
传输速率
评估串行接口的传输速度，确保满足应用需 求。
误码率
评估数据传输的准确性，确保数据传输无误 码。
兼容性
评估串行接口与其他设备的兼容性，以便于 与其他设备进行通信。
05
串行接口的中断处理
中断请求
当串行接口接收到数据或发生错误时，会产生 中断请求信号。
中断服务程序
在中断服务程序中，根据中断类型执行相应的 处理操作，如数据接收或错误处理。
中断优先级
根据实际情况，为不同的中断类型分配不同的优先级，以确保重要中断得到及 时处理。
04
CHAPTER
单片机串行接口的调试与测 试
为了提高数据传输的准确性，可以选择奇校验或偶校 验方式。
串行数据的发送与接收
发送数据
将要发送的数据按照串行 协议打包，并通过串行接 口发送出去。
接收数据
从串行接口接收数据，并 根据协议进行解析，提取 出有用的信息。
数据缓冲
为了提高数据传输的效率 ，可以设置数据缓冲区， 以暂存待发送或待处理的 数据。
单片机串行接口的硬件结构
串行接口的电路组成
单片机的外围电路
键盘电路设计要点
1 2
去抖处理
消除按键按下时的抖动，确保一次只识别一个按 键。
独立按键与矩阵按键的选择
根据按键数量和单片机I/O口资源选择合适的键 盘形式。
3
接口类型
根据单片机和键盘的接口类型选择合适的连接方 式，如直接连接或通过I2C、SPI等通信协议连接。
05
通信接口电路
通信接口电路的作用与类型
寻址方式
每个设备具有唯一的地址，通过地址码进行访问。
数据传输速率
最高可达400kHz。
06
外围电路的干扰与防护
外围电路的干扰来源与影响
01
02
03
04
电源噪声
由于电源线路上的电压波动和 电流脉冲，可能导致单片机工
作异常。
信号线耦合
信号线之间的电磁场相互作用 ，可能导致信号的畸变或噪声
。
接地回路
不同电路之间的地线连接可能 形成地线回路，导致噪声和干
扰。
空间辐射
来自其他电子设备或自然界的 电磁波可能对单片机产生干扰
。
干扰的防护措施
电源滤波
在电源入口处加入滤波 器，减少电源噪声的干
扰。
隔离与屏蔽
对容易受到干扰的信号 线进行隔离或屏蔽，降 低信号线耦合的影响。
合理的接地
采用单点接地、多点接 地或混合接地方式，减
少地线回路的干扰。
空间滤波
在单片机周围加装电磁 屏蔽材料，减少空间辐
单片机外围电路
• 单片机外围电路概述 • 电源电路 • 输入输出接口电路 • 显示与键盘电路 • 通信接口电路 • 外围电路的干扰与防护
01
单片机外围电路概述
定义与作用
定义
单片机 iic 电路接led
单片机 iic 电路接led单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，具有处理器核心、存储器和各种输入/输出接口。
其中，IIC（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信接口，常用于连接单片机与外部设备进行数据交互。
本文将介绍如何使用单片机的IIC接口来驱动LED灯。
一、LED简介LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光特性。
它具有低功耗、长寿命、抗震动等优点，广泛应用于各种电子设备中。
在本文中，我们将使用单片机的IIC接口来控制LED灯的亮灭。
二、IIC接口简介IIC接口是一种双线制的串行总线接口，由SCL（串行时钟线）和SDA（串行数据线）组成。
它具有简单、稳定、可靠的特点，适合于短距离数据传输。
在使用IIC接口前，需要在单片机中配置相应的硬件和软件来实现通信。
三、硬件电路设计我们需要准备一个LED灯和一个适配器，将LED灯的正极连接到单片机的VCC引脚，负极连接到单片机的GND引脚。
然后，将IIC 接口的SCL引脚连接到单片机的SCL引脚，SDA引脚连接到单片机的SDA引脚。
最后，给单片机供电，确保电路连接正确。
四、软件程序设计在软件程序设计中，我们需要使用单片机的编程语言来实现对IIC 接口的控制。
以下是一个示例程序，演示了如何通过IIC接口控制LED灯的亮灭。
```c#include <Wire.h>#define LED_ADDRESS 0x27 // LED设备的地址void setup(){Wire.begin(); // 初始化IIC接口}void loop(){// 向LED设备发送控制命令Wire.beginTransmission(LED_ADDRESS);Wire.write(0x01); // 发送控制命令，使LED灯亮起Wire.endTransmission();delay(1000); // 延时1秒// 向LED设备发送控制命令Wire.beginTransmission(LED_ADDRESS);Wire.write(0x00); // 发送控制命令，使LED灯熄灭Wire.endTransmission();delay(1000); // 延时1秒}```在上述程序中，我们使用了Wire库来操作IIC接口。
单片机串口通信设计方案
单片机串口通信设计方案1.绪论1.1课题背景及意义目前，单片机的发展速度大约每两、三年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻一番。
其发展速度之快、应用范围之广已达到了惊人的地步，它已渗透到生产和生活的各个领域，应用非常广泛。
在汽车、通信、智能仪表、家用电器和军事设备的智能化以及实时过程控制等方面，单片机都扮演着非常重要的角色[1]。
因此单片机的设计开发具有广阔的前景。
所以，对于电气类学生而言，学习一种单片机的开发是十分必要的。
而51系列的单片机，随着半导体技术的发展，其处理速度更快，性能更优越，在工业控制领域上占据十分重要的地位，通过对51系列单片机的学习而掌握单片机开发的过程是一种不错的选择。
然而单片机是一门综合性、实践性都很强的学科，其学习涉及的实验环节比较多，硬件设备投入比较大，对于大多数人而言很难投入大笔资金去购买实验器件。
而且要进行硬件电路测试和调试，必须在电路板制作完成、元器件焊接完毕之后进行，但这些工作费时费力。
因此引入EDA软件仿真系统建立虚拟实验平台，不仅可以大大提高单片机的学习效率，而且大大减少硬件设备的资金投入，同时降低对硬件设备的维护工作。
EDA设计思路是：从元器件的选取到连接、直至电路的调试、分析和软件的编译，都是在计算机中完成，所用的工作都是虚拟的。
虽然现在的电路设计软件已经很多，诸如PROTEL、ORCAD、EWB 、Multisim等，不过这些软件之间的差别都不大：都有原理图和PCB制作功能，都能进行诸如频率响应，噪音分析等电路分析，主要用于模拟电路、数字电路、模数混合电路的性能仿真与分析，但对于单片机设计及软件编程，最重要的是两者的联调，这些软件都无法实现，所以造成了单片机系统设计周期长、设计费用高等缺点[2]。
新款的EDA软件Proteus解决了上述软件的不足，成为目前最好的一款单片机学习仿真软件。
Proteus 软件是由英国Lab Center Electronics 公司开发的EDA 工具软件。
AT89C51单片机与PC机串行通信的接口实现
AT89C51单片机与PC机串行通信的接口实现[摘要] 本文介绍了AT89C51单片机与PC机采用RS232C标准进行串行通信的接口实现。
在接口中采用MAX232作电平转换电路，简单的通信协议，PC 机用VB编程，AT89C51单片机采用中断收发方式。
文章给出了相应通信接口电路与程序。
[关键词] 通信协议RS232C 通信接口电路通信接口程序AT89C51是一种带4K字节可编程可擦除只读存储器（FLASH FPEROM）和128字节的存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。
采用了ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术，与MCS-51系列的单片机兼容。
具有集成程度高、系统结构简单、价格低廉等优点被广泛应用到控制领域中。
但是在复杂的数据处理、良好的人机交互等方面不能满足需要，常采用PC 机与AT89C51单片机进行通信，AT89C51单片机（下位机）实时采集数据传送给PC机（上位机）处理，然后接收PC机处理的结果，并进行相应的控制的方式来弥补。
本文介绍单片机与PC机进行串行通信的一种接口实现。
一、接口电路的设计（一）接口逻辑电平的转换在PC机系统大都装有异步通信适配器，为标准的RS-232C接口。
RS-232C 为负逻辑，用+3V~+15V表示逻辑“0”, 用-3V~-15V表示逻辑“1”。
AT89C51单片机采用正逻辑TTL电平0和+5V.所以AT89C51与PC机通信时必须进行电平转换。
转换的方法有多种。
常采用MAXIM公司生产的专用的双向电平转换集成电路MAX232。
MAX232引脚排列与外围电路如图1所示。
图1MAX引脚及外围接口图（二）通信接口电路本文采用可靠性高的MAX232作电平转换芯片，选择其中一对发送器与接收器，PC机的串行口与MAX232的电平端口相连，MAX232的逻辑电平端口与单片机的串行口相连，接口电路如图2所示。
图2PC机与AT89C51通信接口图二、通信接口程序（一）通信协议PC机与AT89C51进行通信必须有一定的通信协议，本文采用简单的通信协议。
51单片机-串行口ppt课件
为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
最新课件
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8.2.2 80C51串行口的控制寄存器
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工 作方式、接收/发送控制以及设置状态标志：
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
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22
●SM2，多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。 当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否 激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃； RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在 中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不 论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的 功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
起 空始 闲位
一个字符帧 数据位
校停 验止 位位
空 下一字符 闲 起始位
LSB
MSB
异步通信的特点：不要求收发双方时钟的
严格一致，实现容易，设备开销较小，但 每个字符要附加2～3位用于起止位，各帧 之间还有间隔，因此传输效率不高。
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2、同步通信
同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制， 使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均 为“位间隔”的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即 保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方 的同步可以通过两种方法实现。
波特率=2SMOD/32×T1的溢出率 = 2SMOD × fosc/[ 32 × 12×（2K-初值）]
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3、传输距离与传输速率的关系
串行接口或终端直接传送串行信息位流的
单片机电路
单片机电路一、概述单片机电路是由单片机和其他外围电路组成的一种电子系统，它具有微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。
单片机电路广泛应用于各种电子设备中，如智能家居、智能穿戴设备、工业自动化等领域。
二、单片机的基本结构1. CPUCPU是单片机的核心部件，它负责执行指令和控制整个系统的运行。
常见的单片机CPU有AVR、PIC等。
2. 存储器存储器用于存储程序代码和数据。
常见的存储器有闪存、EEPROM和SRAM等。
3. 输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交换。
常见的输入输出接口有GPIO、SPI和I2C等。
4. 定时器计数器定时器计数器用于产生精确的时间延迟或周期信号，可以实现各种定时控制功能。
三、单片机电路设计流程1. 系统需求分析在设计之前需要明确系统需求，包括功能要求、性能要求和可靠性要求等。
2. 选型与方案设计根据系统需求选择合适的单片机芯片，并设计相应的硬件电路方案。
3. PCB设计根据方案设计出PCB电路板，包括电路图设计、元器件布局和走线等。
4. 软件编程根据硬件电路设计编写相应的软件程序，实现系统功能。
5. 系统测试与调试将硬件电路和软件程序进行组装，进行系统测试和调试，确保系统功能正常。
四、单片机电路中常用的外围电路1. 时钟电路时钟电路用于提供单片机的时钟信号，使其能够按照一定的频率运行。
常见的时钟源有晶体振荡器和RC振荡器等。
2. 复位电路复位电路用于在系统启动或异常情况下将单片机复位，保证系统稳定性。
常见的复位方式有手动复位和自动复位。
3. 电源管理电路电源管理电路用于对单片机芯片进行供电管理，包括稳压、滤波和过压保护等。
4. 外设驱动电路外设驱动电路用于驱动各种外部设备，如LED灯、LCD显示屏、继电器等。
常见的接口有GPIO、PWM和ADC等。
五、单片机开发工具介绍1. 开发板开发板是一种集成了单片机芯片和外围电路的开发工具，可以帮助开发人员快速搭建单片机电路并进行软件编程。
第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。
单片机课程设计——74LS164实现串入并出
目录1. 题目设计要求..................................................................2.系统的硬件设计..................................................................2.1系统采用的元器件..........................................................2.2器件选择..................................................................2.2.1 AT89C51概述及引脚功能..............................................2.2.2 74164的技术指标及工作原理..........................................3.系统硬件电路图设计..............................................................3.1振荡电路及复位电路设计....................................................3.2电路原理图................................................................ 4．系统的软件设计.................................................................4.1编程语言选择..............................................................4.2发送字符串模块设计........................................................4.4源代码....................................................................4.5编译结果..................................................................5.系统仿真调试 ...................................................................5.1仿真调试的过程............................................................5.2仿真调试的结果............................................................6.总结 ........................................................................... 7参考文献........................................................................1.题目设计要求用8051单片机的串行口外接串入并出的芯片74164扩展并行输出口，控制一组发光二极管，使发光二极管从下至上延时轮流显示。
单片机原理及接口技术实验报告
单片机原理及接口技术实验报告一、引言单片机（Microcontroller）是一种集成为了处理器、存储器和各种接口电路的微型计算机系统。
它具有体积小、功耗低、成本低等优点，广泛应用于嵌入式系统、自动化控制、电子设备等领域。
本实验旨在深入了解单片机的原理和接口技术，并通过实验验证相关理论。
二、实验目的1. 理解单片机的基本原理和结构。
2. 掌握单片机与外部器件的接口技术。
3. 进一步培养实际操作能力和解决问题的能力。
三、实验仪器与材料1. 单片机开辟板2. 电脑3. 串口线4. LED灯5. 蜂鸣器6. 数码管7. 按键开关8. 电阻、电容等元件四、实验内容与步骤1. 单片机原理实验1.1 单片机的基本结构单片机由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出接口（I/O）、定时器/计数器、串行通信接口等组成。
通过学习单片机的基本结构，我们可以了解各个部份的功能和作用。
1.2 单片机的工作原理单片机的工作原理是指单片机在不同工作模式下的内部状态和运行规律。
通过学习单片机的工作原理，我们可以更好地理解单片机的工作过程，为后续的实验操作提供基础。
2. 单片机接口技术实验2.1 LED灯接口实验将LED灯与单片机相连，通过控制单片机的输出口电平，控制LED灯的亮灭。
通过实验，我们可以学习到单片机的输出接口的使用方法。
2.2 蜂鸣器接口实验将蜂鸣器与单片机相连，通过控制单片机的输出口电平和频率，控制蜂鸣器的声音。
通过实验，我们可以学习到单片机的输出接口的使用方法。
2.3 数码管接口实验将数码管与单片机相连，通过控制单片机的输出口电平和数据，显示不同的数字。
通过实验，我们可以学习到单片机的输出接口和数码管的使用方法。
2.4 按键开关接口实验将按键开关与单片机相连，通过检测单片机的输入口电平，实现按键的功能。
通过实验，我们可以学习到单片机的输入接口的使用方法。
五、实验结果与分析1. 单片机原理实验结果通过学习单片机的基本结构和工作原理，我们深入了解了单片机的内部组成和工作过程，为后续的接口技术实验打下了基础。
《单片机电路设计》
《单片机电路设计》单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出设备的高度集成的微型计算机。
它常用于嵌入式系统中，可以实现数据的采集、控制和处理等功能。
本文将介绍单片机电路设计的一般步骤和注意事项。
单片机电路设计的一般步骤如下：1.确定功能需求：根据实际应用需求，确定单片机需要实现的功能。
例如，如果需要设计一个智能控制系统，可以确定需要控制的设备类型、输入信号和输出信号等。
2.选择单片机型号：根据功能需求，选择适合的单片机型号。
不同的型号有不同的性能和外设支持，例如，一些型号可能提供模拟输入输出或网络通信等特殊功能。
3.设计电路原理图：根据单片机的引脚功能和外部设备的需求，设计电路原理图。
原理图应包括电源电路、晶振电路、单片机引脚连接和外部设备连接等。
4.选择外部器件：根据电路原理图，选择合适的外部器件。
例如，选择合适的电源电压稳压器、晶振、电容和电阻等。
5.画PCB布局图：根据电路原理图，设计PCB布局图。
布局图应合理布置各个元件的位置和走线，以确保信号的良好传输和电磁兼容性。
6.进行布线和布局：根据布局图和PCB设计软件，完成布线和布局工作。
布线应避免交叉和并行走线，以减小电磁干扰。
7.进行PCB制造和焊接：将设计好的PCB布局图发送给PCB制造商，并完成PCB的制造和元件的焊接。
8.进行调试和测试：将单片机电路连接到开发板或系统中，进行调试和测试。
这包括程序烧录、外设驱动和功能测试等。
单片机电路设计需要注意以下几点：1.选择合适的单片机型号：根据实际需求和预算，选择性能和功能适合的单片机型号。
过高的性能可能导致成本上升，而过低的性能可能无法满足功能要求。
2.引脚功能规划：根据实际需求，合理规划单片机引脚的功能。
需要注意的是，不同的引脚可能有不同的电气特性和对外部电路的接口要求。
3.外部器件的选择和匹配：选择合适的外部器件，并匹配单片机的引脚和工作电压等特性。
MAX7219及单片机的SPI接口设计[教育]
![MAX7219及单片机的SPI接口设计[教育]](https://img.taocdn.com/s3/m/a6f5c109a200a6c30c22590102020740be1ecde2.png)
串行显示驱动器PS7219及单片机的SPI接口设计在单片机的应用系统中，为了便于人们观察和监视单片机的运行情况，常常需要用显示器显示运行的中间结果及状态等等。
因此显示器往往是单片机系统必不可少的外部设备之一。
常用的显示器有很多种，其中LED（发光二极管显示器）是应用较多的一种，它特别适用于强光和光线极弱的场合。
要使LED显示，必须提供段选码和位选码。
传统的硬件译码显示接口广泛采用由中央处理器CPU（如：Intel 8031）扩展I／O口（如：8255），然后再使用逻辑门驱动芯片（如7407等）驱动相应的位码和段码。
这种设计，芯片间连线十分复杂，系统工作可靠性不高，已越来越不适应单片机系统集成化、小型化的发展要求。
特别是系统并行扩展I／O，其缺点十分明显（1）连线太多，系统连线复杂，印制板布线不方便；（2）并行总线上挂靠的器件太多，系统工作的稳定性和可靠性低；（3）体积较大，集成度不高。
正是由于上述原因，近年来，各厂家相继开发出了集成度较高、驱动能力较强、驱动位数较多、功能齐全的LED显示驱动器。
本文介绍一种低价位、高性能的多位LED显示驱动器PS7219芯片，以及它与单片机89C51具体的SPI接口设计与应用软件。
1PS7219简介PS7219是一种新型的串行接口的8位数字静态显示芯片。
它是由武汉力源公司新推出的24脚双列直插式芯片，采用流行的同步串行外设接口（SPI），可与任何一种单片机方便接口，并可同时驱动8位LED （或64只独立LED），其引脚图如图1所示。
PS7219内部具有15×8RAM功能控制寄存器，可方便选址，对每位数字可单独控制、刷新、不需重写整个显示器。
显示数字亮度可由数字进行控制，每位具有闪烁使能控制位。
当引脚CON（13脚）置高电平，可禁止所有显示，达到降低功耗的效果，但同时并不影响对控制寄存器的修改。
PS7219还有一个掉电模式、一个允许用户从1位数显示到8位数显示选择的扫描界限寄存器和一个强迫所有LED接通的测试模式。
单片机的硬件设计
单片机的硬件设计单片机（Microcontroller）是一种集成电路，包含了中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出接口（I/O）以及各种外围设备的控制电路。
单片机的硬件设计是指在选择单片机型号的基础上，设计并构建相应的电路板和外围设备，以满足特定的应用需求。
本文将介绍单片机硬件设计的基本流程和要点。
一、选择单片机型号在进行单片机的硬件设计之前，首先需要选择适合自己需求的单片机型号。
选择单片机型号时需要考虑以下几个方面：1. 处理器性能：根据应用需求选择合适的处理器性能，包括CPU主频、指令周期、存储器容量等。
2. 外设接口：根据需要选择具备足够数量和类型的外设接口，如通用输入输出口、串口、SPI接口、I2C接口等。
3. 存储器容量：根据应用程序、数据存储需求选择合适的存储器容量，包括RAM和ROM。
4. 供电电压：根据系统的供电要求选择合适的单片机供电电压。
二、设计电路原理图在选择好单片机型号之后，接下来需要设计电路原理图。
电路原理图是描述硬件连接关系的图纸，用于后续的电路板布线和焊接。
设计电路原理图时需要考虑以下几个方面：1. 单片机芯片引脚的连接：将芯片引脚与外围电路连接，包括供电引脚、输入输出引脚和通信引脚等。
2. 外设电路的连接：根据实际需求，将各种外设电路与单片机相连接，如按键、LED灯、显示屏、传感器等。
3. 时钟电路设计：根据单片机要求设计时钟电路，为单片机提供稳定的时钟信号。
4. 供电电路设计：根据单片机的供电要求设计合适的供电电路，确保单片机正常工作。
三、进行电路板设计电路原理图设计完成后，需要根据原理图进行电路板设计。
电路板设计包括布线、封装和引脚分配等工作。
设计电路板时需要遵循以下几个原则：1. 布局合理：将电路元件按照一定的布局规则进行布线，尽量避免信号干扰和电磁辐射。
2. 信号线长度和走向控制：控制信号线的长度和走向，使其尽量短且不交叉，减少信号传输延迟和干扰。
单片机与PC串口通信课程设计
单片机与PC串口通信课程设计单片机与PC机的串口通信摘要单片机由于性价比高、使用灵活等优点而广泛应用于各种电子系统、自动控制系统，但是其存储容量小，处理的数据量不大。
为了克服这一缺点，我们可以将单片机连接到PC机上，由单片机采集数据，然后将数据汇总到PC机，再进行各种数据处理。
单片机与PC机一般采用串行通信，由于51系列单片机中一般集成了全双工的串行端口，只要配以电平转换的驱动电路、隔离电路就可组成一个简单可行的通信接口。
PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，本设计将通过电平转换电路实现单片机与PC机中的RS-232标准总线之间的串行通信。
这也是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。
关键词：单片机，PC机,串行通信，电平转换，总线目录课程设计（论文）用纸第一章：绪论1.1课题研究的目标和意义单片机与PC机串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。
作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC 或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。
如今，在很多场合中，要求单片机不仅能独立完成单机的控制任务，还要能与其他数据控制设备（单片机、PC机等）进行数据交换。
因此如何实现PC机与单片机之间的通信具有非常重要的现实意义。
1.2所属领域的现状及发展状况单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。
它是把中心处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功用部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
现在可以说单片机是百花齐放的期间,天下上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,不成胜数,应有尽有,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用供应广漠的六合。
通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。
第八章 单片机应用系统扩展
（2）．锁存器74LS573 输入的D端和输出的Q端依次排在芯片的两侧，为绘制印刷电 路板时的布线提供了方便。
D7～D0：8位数据输入线。 Q7～Q0：8位数据输出线。 G ：数据输入锁存选通信号，该引 脚与74LS373的G端功能相同。 /OE：数据输出允许信号，低电平 有效。
8.1 程序存储器扩展
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
74LS373
2716(2k) EPROM
51单片机
PSEN
2716(2kx8)的地址范围为0000H ~ 07FFH。
例：扩展4KB程序存储器。
+5V VCC PGM VPP P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 EA P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE CE GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G OE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 A11 A10 A9 A8
2．译码法
使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码
器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。是最 常用的地址空间分配的方法，它能有效地利用存 储器空间，适用于多芯片的存储器扩展。 常用的译码器芯片有74LS138（3-8译码器） 74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。
表8.1 2716（2K）/2732（4KB）的引脚
VCC PGM VPP A10 A9 A8
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
A0~A10 （2716） A0~A11 （2732） D0~D7 CE PGM
地址线 数据输出线 片选 程脉冲输入
AT89C51单片机的串行口
图7-3 （1）SMOD—波特率选择位
例如：方式1的波特率的计算公式为：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率
也称SMOD位为波特率倍增位。
（2）GF1、GF0—通用标志位 这两个标志位可供用户使用，可用软件置1或清0。两个标志位
用户应充分利用。 （3）PD—掉电方式位 若PD=1，单片机进入掉电工作方式。
（4）IDL—待机方式位 IDL=1，单片机进入待机工作方式。
7.2 串行口的4种工作方式 7.2.1 方式0 同步移位寄存器方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O
口。 8位数据为一帧，不设起始位和停止位，先发送或接收最低位。
波特率固定为fosc/12。
帧格式如下：
1．方式0发送 当CPU执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，产生一个
响。若fosc=12MHz，波特率为fosc/12即1Mb/s。 （2）方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc
若fosc=12MHz: SMOD=0 波特率=187.5kb/s； SMOD=1 波特率=375kb/s
（3）方式1或方式3时，波特率为： 波特率=（2SMOD/64）×T1的溢出率
图7-1 控制寄存器共两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。 7.1.1 串行口控制寄存器SCON 字节地址98H，可位寻址，格式如图7-2所示。
图7-2
（1）SM0、SM1——串行口4种工作方式的选择位
表7-1 串行口的4种工作方式
SM0 SM1 方式
功能说明
0 0 0 同步移位寄存器方式（用于扩展I/O口）
RETI
；中断返回
2．方式2接收
SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当 位检测到RXD从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收 一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足两个条件，才能 将接收到的数据送入SBUF。
第6章 AT89S52单片机串行口(2)
【例6-3】 若时钟频率为11.0592MHz，选用T1的方式2 定时作为波特率发生器，波特率为2 400bit/s，求初值。 设T1为方式2定时，选SMOD = 0。 将已知条件带入式（7-3）中
波特率 =
2SMOD
fosc
32 12 (256 X )
= 2400
从中解得X = 244 = F4H。
21
2分频 TR2=1
时钟信号发生器
2分频
图6-23 T2时钟输出和外部事件计数方式示意图
22
由主振频率fosc和T2定时、自动装载方式的计数初值决定时 钟信号的输出频率,其设置公式如下：
主振频率（fosc）设定后，时钟信号输出频率就取决于计数 初值的设定。 在时钟输出模式下，计数器回0溢出不会产生中断请求。这 种功能相当于T2用作波特率发生器，同时又可用作时钟发生器。
20
6.5.4 定时器/计数器T2的可编程时钟输出 定时器/计数器T2还可通过软件编程在P1.0引脚输出时钟信 号。P1.0除用作通用I/O引脚外还有两个功能可供选用： 用于定时器/计数器2的外部计数输入和频率从61Hz至4MHz的 时钟信号输出。 通过软件对T2CON.1位C/复位为0，对T2MOD.1位T2OE置1 就可将T2选定为时钟信号发生器，而T2CON.2位TR2控制时钟 信号输出开始或结束（TR2为启动/停止控制位）。
两条线上传输的信号电平，当一个表示逻辑“1”时，另一 条一定为逻辑“0”。若传输中，信号中混入干扰和噪声 （共模形式），由于差分接收器的作用，就能识别有用信号 并正确接收传输的信息，并使干扰和噪声相互抵消。
32
RS-422A能在长距离、高速率下传输数据。它的最大传输 率为10Mbit/s，电缆允许长度为12m，如果采用较低传输速 率时，最大传输距离可达1219m。 为了增加通信距离，可采用光电隔离，利用RS-422A标准 进行双机通信的接口电路如图6-27所示。
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任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
一、 I2C总线串行扩展技术概述 总线串行扩展技术概述
3、I2C操作时序 、 操作时序
启动
停止
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应答非
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
二、 AT24C02接口电路及操作时序 接口电路及操作时序 1、 AT24C02引脚、接口图 引脚、 、 引脚
主设备
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
一、 I2C总线串行扩展技术概述 总线串行扩展技术概述
2、I2C总线器件的寻址方式 、 总线器件的寻址方式
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
一、 I2C总线串行扩展技术概述 总线串行扩展技术概述
3、I2C操作时序 、 操作时序
数据高位在前
启动
SCL：主设备产生 SDA：主→从（写） 从→主（读）
见编程环境
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
二、 AT24C02接口电路及操作时序 接口电路及操作时序 3、 AT24C02内部空间 、 内部空间
00 01
256单元 （8位）
ff
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
作业： 作业： 1、复习I2C总线 存储器操作实习报告》 2、写《存储器操作实习报告》
单片机应用技术
淮安信息职业技术学院电子工程系
2009.5.3
任务八：电路设计
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
主要内容 I2C总线串行扩展技术概述 总线串行扩展技术概述 AT24C02接口电路及操作时序 接口电路及操作时序 AT24C02驱动程序举例 驱动程序举例
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
一、 I2C总线串行扩展技术概述 总线串行扩展技术概述
1、什么是I2C总线 、什么是 总线 总线（ I2C总线（Intel Integrated Circuit BUS）是由 总线 ） Philips公司推出的二线制串行总线。 公司推出的二线制串行总线。 公司推出的二线制串行总线 从设备 数据线（ ）；时钟线 数据线（SDA）；时钟线（SCL） ）；时钟线（ ）
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
二、 AT24C02接口电路及操作时序 接口电路及操作时序 主→从 2、 AT24C02读时序 、 读时序
从→主
SLAw：10100000B器件地址（写） SLAR：10100001B器件地址（读） SLAR：芯片内空间地址（0—255）
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
二、 AT24C02接口电路及操作时序 接口电路及操作时序 3、 AT24C02写时序 、 写时序
主→从 从→主
SLAw：10100000B器件地址（写） SLAR：10100001B器件地址（读） SLAR：芯片内空间地址（0—255）
任务八： 任务八：串行存储器接口电路设计
三、 AT24C02驱动程序 驱动程序