机器人设计与制作
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2012-12-04 12
SPI总线简介
SPI（Serial Peripheral Interface串行外围设备接口）是一种三线同 步总线，接口协议要求接口设备按主/从方式进行配置，同一时间内， 总线上只能有一个主设备。
1. SPI总线接口系统
MOSI：主设备数据输出、从设备数据输入线。 MISO：主设备数据输入、从设备数据输出线。 SCK：同步时钟，由主设备产生，每个时钟的宽度可不相同。 SS：从设备使能信号，低电平有效，由主设备控制。
2012-12-04
1 4 2 3
VCC B A GND
8 7 6 5
485-B 120 485-A
RS-485连接图
单片机与PC机之间的通信
1. 硬件连接
MCS-51系列单片机内部的UART经扩展RS-232接口后，可直接与PC机串 行口COM1、COM2之间进行通信。单片机扩展RS-485接口进行远距离通信 时 ，需要在PC机端接入一个485/232通信接口转换器。
2012-12-04 15
输出
输出
10位SPI接口ADC器件AD7810
10位低功耗高速串行 A/D转换器，带内部时钟 ，外围接线极其简单，转 换时间2μS，采用SPI同步 串行接口输出，单一电源 （+2.7V～+5.5V）供电。
VDD
8 5
VDD VREF VIN+ VINAD7810
SCLK DOUT CONVST GND
7 6 1 4
SCK(P2.5) MISO(P2.3) P2.6 GND P89LPC933
+ VIN -
2 3
CONVST高速模式 CONVST低速模式 SCLK DOUT
DB9 DB0
AD7810工作模式与时序
2012-12-04 16
I2C总线简介
I2C总线特点
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ 多主机总线。 二线制（SDA、SCL），具线与功能。 总线仲裁功能。 读写传输应答机制。 半双工工作方式。
数字数据的3种调制方法
数字通讯方式
单工、半双工、全双工 串行通讯，并行通讯 同步通讯，异步通讯 多路通讯
时分多路 频分多路
UART(通用异步收发器)
一种通用串行数据总线，用于异步通信。 总线双向通信，可以实现全双工传输和接 收。 在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信， 包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM 通信。 MSC-51串行通讯接口即为UART。
RS-232总线
1. RS-232总线简介
⑴ ⑵ ⑶ 点对点串行通信 采取不平衡传输方式 信号电平范围是−3V ~ −15V 和 +3V ~ +15V
+5V VCC V+ VGND R1IN T1OUT R2IN T2OUT MAX232
16 2+ 6 15+ 13 14 8 7
2. 单片机扩展RS-232总线接口
SPI 主设备为了和从设备进行数据交换，根据从设备工作要求， 其输出的串行同步时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可以进行配置。
输入 SCK(CPOL =0) SCK(CPOL =1) SS SPI 时钟模式0 (CPHA=0) 输入 SCK(CPOL=0) SCK(CPOL=1) SS SPI 时钟模式1 (CPHA=1)
§2-4 数字通讯接口
通讯基本概念 常用通讯方式
– – – – –
UART SPI I2C USB 无线通讯技术
通信系统的组成（图）
发送设备 信 息 源 编 码 调 制 传输 介质 接 收 者 译 码 接收设备 解 调 噪声 干扰
模拟数据编码方法
幅度键控ASK(amplitude-shift keying) 频移键控FSK(frequency-shift keying) 相移键控PSK(phase-shift keying)
1
实现RS-232C电平 与 5V TTL/CMOS电平 之间的转换
RXD TXD GND AT89S51
2012-12-04
1μF 1μF
+
C1+ C1C2+ C2R1OUT T1IN R2OUT T2IN
3 4
1 μF
+
5 12 11 9 10
1 μF 232-RXD 232-TXD
9
RS-485总线简介
2. PC机通信软件设计
⑴ MSComm 控件的常用属性 CommPort：设置并返回通信端口号。 Settings：以字符串的形式设置并返回初始化参数。 PortOpen：设置或返回通信端口的状态。 Input：返回或清除接收缓冲区中的数据。 Output：向发送缓冲区中写入数据。 InputLen：确定被Input属性读取的字符数。 ⑵ MSComm控件通信方式 事件驱动（中断）方法 查询法
LSB
SPI 8位移位寄存器
SPI 8位移位寄存器
MOSI MISO
SPI时钟发生器
CLK
CLK
主设备和从设备的两个移位寄存器可以看作是一个 16bits的循环移位寄存器，当数据从主设备移位传送到从 设备的同时，数据也以相反的方向移入。这意味着在一 个移位周期中，主设备和从设备的数据相互交换。
SPI总线接口时序
SCK MOSI MISO 主设备(MCU) I/ON I/O2 I/O1 MISO MOSI SCK 从设备1 SS1 MISO MOSI SCK 从设备2 SS2 MISO MOSI SCK 从设备N SSN
……
2012-12-04
13
SPI总线原理
MSB 主设备
LSB
MISO MOSI
MSB 从设备
⑴ ⑵ ⑶ 多点双向通信 采取平衡传输（差分）方式 驱动器输出为±(2~6)V，接收器可检测最小输入为200mV ⑷ 最大通信速率10Mb/s（通信距离小于15m）；最大传输距离 1200m（通信速率为90kb/s) ⑸ 二线制的半双工工作方式
+5V RO DI RE DE MAX485
10
RXD TXD P1.0 GND AT89S51
机器人设计与制作
Robot Design and Implementation 王 酉 博 士 PhD, MIET
杭州 • 浙江大学பைடு நூலகம்• 2012
第三章 电路设计与制作
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4 §2-5
电源 微控制器 嵌入式系统编程 数字通讯接口 传感器和采集电路
SPI总线简介
SPI（Serial Peripheral Interface串行外围设备接口）是一种三线同 步总线，接口协议要求接口设备按主/从方式进行配置，同一时间内， 总线上只能有一个主设备。
1. SPI总线接口系统
MOSI：主设备数据输出、从设备数据输入线。 MISO：主设备数据输入、从设备数据输出线。 SCK：同步时钟，由主设备产生，每个时钟的宽度可不相同。 SS：从设备使能信号，低电平有效，由主设备控制。
2012-12-04
1 4 2 3
VCC B A GND
8 7 6 5
485-B 120 485-A
RS-485连接图
单片机与PC机之间的通信
1. 硬件连接
MCS-51系列单片机内部的UART经扩展RS-232接口后，可直接与PC机串 行口COM1、COM2之间进行通信。单片机扩展RS-485接口进行远距离通信 时 ，需要在PC机端接入一个485/232通信接口转换器。
2012-12-04 15
输出
输出
10位SPI接口ADC器件AD7810
10位低功耗高速串行 A/D转换器，带内部时钟 ，外围接线极其简单，转 换时间2μS，采用SPI同步 串行接口输出，单一电源 （+2.7V～+5.5V）供电。
VDD
8 5
VDD VREF VIN+ VINAD7810
SCLK DOUT CONVST GND
7 6 1 4
SCK(P2.5) MISO(P2.3) P2.6 GND P89LPC933
+ VIN -
2 3
CONVST高速模式 CONVST低速模式 SCLK DOUT
DB9 DB0
AD7810工作模式与时序
2012-12-04 16
I2C总线简介
I2C总线特点
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ 多主机总线。 二线制（SDA、SCL），具线与功能。 总线仲裁功能。 读写传输应答机制。 半双工工作方式。
数字数据的3种调制方法
数字通讯方式
单工、半双工、全双工 串行通讯，并行通讯 同步通讯，异步通讯 多路通讯
时分多路 频分多路
UART(通用异步收发器)
一种通用串行数据总线，用于异步通信。 总线双向通信，可以实现全双工传输和接 收。 在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信， 包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM 通信。 MSC-51串行通讯接口即为UART。
RS-232总线
1. RS-232总线简介
⑴ ⑵ ⑶ 点对点串行通信 采取不平衡传输方式 信号电平范围是−3V ~ −15V 和 +3V ~ +15V
+5V VCC V+ VGND R1IN T1OUT R2IN T2OUT MAX232
16 2+ 6 15+ 13 14 8 7
2. 单片机扩展RS-232总线接口
SPI 主设备为了和从设备进行数据交换，根据从设备工作要求， 其输出的串行同步时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可以进行配置。
输入 SCK(CPOL =0) SCK(CPOL =1) SS SPI 时钟模式0 (CPHA=0) 输入 SCK(CPOL=0) SCK(CPOL=1) SS SPI 时钟模式1 (CPHA=1)
§2-4 数字通讯接口
通讯基本概念 常用通讯方式
– – – – –
UART SPI I2C USB 无线通讯技术
通信系统的组成（图）
发送设备 信 息 源 编 码 调 制 传输 介质 接 收 者 译 码 接收设备 解 调 噪声 干扰
模拟数据编码方法
幅度键控ASK(amplitude-shift keying) 频移键控FSK(frequency-shift keying) 相移键控PSK(phase-shift keying)
1
实现RS-232C电平 与 5V TTL/CMOS电平 之间的转换
RXD TXD GND AT89S51
2012-12-04
1μF 1μF
+
C1+ C1C2+ C2R1OUT T1IN R2OUT T2IN
3 4
1 μF
+
5 12 11 9 10
1 μF 232-RXD 232-TXD
9
RS-485总线简介
2. PC机通信软件设计
⑴ MSComm 控件的常用属性 CommPort：设置并返回通信端口号。 Settings：以字符串的形式设置并返回初始化参数。 PortOpen：设置或返回通信端口的状态。 Input：返回或清除接收缓冲区中的数据。 Output：向发送缓冲区中写入数据。 InputLen：确定被Input属性读取的字符数。 ⑵ MSComm控件通信方式 事件驱动（中断）方法 查询法
LSB
SPI 8位移位寄存器
SPI 8位移位寄存器
MOSI MISO
SPI时钟发生器
CLK
CLK
主设备和从设备的两个移位寄存器可以看作是一个 16bits的循环移位寄存器，当数据从主设备移位传送到从 设备的同时，数据也以相反的方向移入。这意味着在一 个移位周期中，主设备和从设备的数据相互交换。
SPI总线接口时序
SCK MOSI MISO 主设备(MCU) I/ON I/O2 I/O1 MISO MOSI SCK 从设备1 SS1 MISO MOSI SCK 从设备2 SS2 MISO MOSI SCK 从设备N SSN
……
2012-12-04
13
SPI总线原理
MSB 主设备
LSB
MISO MOSI
MSB 从设备
⑴ ⑵ ⑶ 多点双向通信 采取平衡传输（差分）方式 驱动器输出为±(2~6)V，接收器可检测最小输入为200mV ⑷ 最大通信速率10Mb/s（通信距离小于15m）；最大传输距离 1200m（通信速率为90kb/s) ⑸ 二线制的半双工工作方式
+5V RO DI RE DE MAX485
10
RXD TXD P1.0 GND AT89S51
机器人设计与制作
Robot Design and Implementation 王 酉 博 士 PhD, MIET
杭州 • 浙江大学பைடு நூலகம்• 2012
第三章 电路设计与制作
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4 §2-5
电源 微控制器 嵌入式系统编程 数字通讯接口 传感器和采集电路