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1、第四章 C51程序设计-2实例,开题报告第6，9，10，12还没有发给齐老师，明天下午5：00之前必须交给齐老师。,1-wire总线及应用,一根数据线。设备（主机或从机）通过一个漏极开路端口，连接至该数据线，这样允许设备在不发送数据时释放数据总线，以便总线被其它设备所使用。1-wire总线端口为漏极开路，单总线要求外接一个约5k 的上拉电阻，这样单总线的闲置状态为高电平。主机对1-Wire总线的基本操作分为复位、读和写三种，其中所有的读写操作均为低位在前，高位在后。典型的单总线命令序列第一步 初始化；第二步 ROM 命令 跟随需要交换的数据；第三步 功能命令 跟随需要交换的数据；,实例：DS1
2、8B20单线温度传感器,主要特征全数字温度转换及输出。1-wire总线数据通信。最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。12位分辨率，最大工作周期为750毫秒。检测温度范围为-55+125。内置EEPROM，限温报警功能。64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。多样封装形式，适应不同硬件系统。,DS18B20工作原理,三种形态的存储器资源ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码。RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据。R
3、AM及EEPROM结构图：,控制器对18b20操作流程复位：给DS18B20单总线至少480uS的低电平信号。存在脉冲：复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在1560uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60240uS的低电平信号。控制器发送ROM指令：ROM指令共有5条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。（一般只挂接单个18B20芯片时可以跳过ROM指令）控制器发送存储器操作指令：分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。执
4、行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。,几种时间隙,DS18B20复位及应答关系写时间隙,读时间隙,注意：必须在读间隙开始的15uS内读取数据位才可以保证通信的正确。,DS18B20与单片机接法,示例程序：,void Init_DS18B20(void)/18b20初始化 DQ=1;/DQ复位_nop_();_nop_();_nop_();DQ=0;/拉低DQ delay(200);/约600usDQ=1;/拉高总线 delay(20);/75us,30:100us,uchar Read_byte(void)/读一字节 uchar
5、i=0;uchar dat=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DQ=0;/从高拉到低，产生读时间隙_nop_();_nop_();/至少保持低电平1us_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();dat=1;/右移一位DQ=1;/15us内停止将DQ拉低,15us内数据有效_nop_();_nop_();/稍作延时_nop_();_nop_();if(DQ)/若高电平 置1dat|=0 x80;delay(30);/至少保持60us，100us,确保读数据成功 DQ=1;/结束拉高 return(dat
6、);,void Write_byte(uchar dat)/写一个字节 uchar i=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();/稍作延时 _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DQ=0;/拉低DQ开始写 _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/15us内释放总线 _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DQ=dat,uint Get_Temperature(void)/读温度函数 uchar a=0;uchar b=0;uint t=0;Init_DS18B20();Write_by
7、te(0 xCC);/只接一个18b20芯片，skip ROM Write_byte(0 x44);/温度转换 delay(200);/延时600us 等待转换完成,一般转换时间为500us Init_DS18B20();Write_byte(0 xCC);/skip ROM Write_byte(0 xBE);/从RAM读数据 a=Read_byte();/先读低位 b=Read_byte();/再读高位 t=b8;t=t|a;/t为最后读得的数据 return(t);,双向二线制串行通信总线，时钟线SCL,数据线SDA。NXP 半导体（原Philips 半导体）于20 多年前发明。I2C总
8、线是同步串行数据传输总线。经常使用的带I2C总线通用外围器件有：SRAM、E2PROM、ADC/DAC、RTC、I/O口等。带I2C总线的外围设备模块有由LED驱动控制器构成的LED显示器，由各种LCD驱动控制器构成的段式、字符点阵、图形点阵液晶显示器等。,I2C总线及应用,I2C 总线的信号线I2C 总线只需要由两根信号线组成，一根是串行数据线SDA，另一根是串行时钟线SCL，均为为开漏结构，故总线上必须有上拉电阻Rp，通常可选510k。,I2C总线时序定义：起始条件和停止条件（START and STOP conditions）起始条件：当SCL 处于高电平期间时，SDA 从高电平向低电平
9、跳变时产生起始条件。总线在起始条件产生后便处于忙的状态。起始条件常常简记为S。停止条件：当SCL 处于高电平期间时，SDA 从低电平向高电平跳变时产生停止条件。总线在停止条件产生后处于空闲状态。停止条件简记为P。,I2C 总线上数据的有效性（Data validity）数据线SDA 的电平状态必须在时钟线SCL 处于高电平期间保持稳定不变。SDA 的电平状态只有在SCL 处于低电平期间才允许改变。但是在I2C 总线的起始和结束时例外。,从机地址（Slave Address）I2C 总线不需要地址译码器和片选信号。多个具有I2C 总线接口的器件都可以连接到同一条I2C 总线上，它们之间通过器件地
10、址来区分。主机是主控器件，它不需要器件地址，其它器件都属于从机，要有器件地址。必须保证同一条I2C 总线上所有从机的地址都是唯一。一般从机地址由7 位地址位和一位读写标志R/W 组成，7 位地址占据高7 位，读写位在最后。读写位是0，表示主机将要向从机写入数据；读写位是1，则表示主机将要从从机读取数据。从机地址由一个固定和一个可编程的部分构成。从机地址的可编程部分使最大数量的相同器件可以连接到I2C 总线上，器件可编程地址位的数量由管脚决定，如果器件3 个可编程的地址管脚，那么I2C总线上共可以连接8 个相同的器件。,I2C数据传输的方式以字节（Byte）为单位收发数据。首先传输的是数据的最高
11、位（MSB，第7 位），最后传输的是最低位（LSB，第0 位）。另外，每个字节之后还要跟一个响应位，称为应答。应答（Acknowledge）每传输一个字节，要跟一个应答状态位。接收器接收数据的情况可通过应答位来告知发送器。应答位的时钟脉冲由主机产生，而应答位的数据状态则遵循“谁接收谁产生”的原则，即总是由接收器产生应答位。主机向从机发送数据时，应答位由从机产生；主机从从机接收数据时，应答位由主机产生。I2C总线上第9个脉冲对应应答位，SDA为0 表示接收器应答（ACK），A；为1 则表示非应答（NACK），/A。,基本的数据传输格式,主机向从机发送数据的基本格式,主机从从机接收数据的基本格式,
12、注意：主机向从机发送最后一个字节的数据时，从机可能应答也可能非应答，但不管怎样主机都可以产生停止条件。如果主机在向从机发送数据（甚至包括从机地址在内）时检测到从机非应答，则应当及时停止传输。,数据传输时序图,主机向从机写数据（24LC01）,主机读从机数据（24LC01）,EEPROM 24LC01B,主要特征低至2.5V的单电源供电；低功耗的CMOS技术；128 bytes（1288）的存储块；标准2线串行接口总线，I2C总线；兼容100 kHz(2.5V)、400kHz(5.0V)；高达8 bytes的页写入缓存；2 ms页写入时间周期；硬件写保护。,硬件电路,I2C通过IO口模拟,voi
13、d Start(void)/起始信号Sda=1;Scl=1;delay1us();Sda=0;delay1us();,void Stop(void)/停止Sda=0;Scl=1;delay1us();Sda=1;delay1us();,void Ack(void)/应答Sda=0;delay1us();Scl=1;delay1us();Scl=0;void NoAck(void)/不应答Sda=1;delay1us();Scl=1;delay1us();Scl=0;,void Send(unsigned char Data)/发送字节unsigned char xdata BitCounter
14、=8;unsigned char xdata temp;dotemp=Data;Scl=0;delay1us();if(temp,unsigned char Read(void)/读取字节unsigned char xdata temp=0;unsigned char xdata temp1=0;unsigned char xdata BitCounter=8;Sda=1;doScl=0;delay1us();Scl=1;delay1us();if(Sda)temp=temp|0 x01;elsetemp=temp,void WrToROM(unsigned int Data_Write,un
15、signed char Address)/Data_Write:要写的整数，Address:写入的起始地址unsigned char xdata Temp_Data;Start();Send(0 xa0);Ack();Send(Address);Ack();Temp_Data=(Data_Write8),unsigned int RdFromROM(unsigned char Address)/读取数据unsigned int xdata Temp_Data;Start();Send(0 xa0);Ack();Send(Address);Ack();Start();Send(0 xa1);Ac
16、k();Temp_Data=(Read()*256;/高8位NoAck();Stop();delay1ms(5);Start();Send(0 xa0);Ack();Send(Address+1);Ack();Start();Send(0 xa1);Ack();Temp_Data+=Read();/低8位NoAck();Stop();delay1ms(5);return Temp_Data;,通过单片机自带I2C接口,P89C669自带I2C功能实现对EEPROM单字节的读取与写入，写入单个字节和读取只要分别调用bit ISendbyte_1(uchar sla,uchar suba,ucha
17、r c)和bit IRcvStr(uchar sla,uchar suba,uchar*s,uchar no)即可，参考资料：P89C669 I2C软件包。,/*申请总线功能：进行I2C 总线的初始化包括时钟速率I2C 使能发送起始信号等*/void GetBus()I2CON=0 xc4;/use internal SCL generatorI2CLL=50;/bits data rate=fosc/(I2CLL+I2CLH)I2CLH=50;I2CON=I2CON|0 x20;/*STA=1,申请成为主机起动总线*/while(SI=0);/*发送数据函数 功能：用于向总线发送数据*/vo
18、id SendByte(uchar c)I2DAT=c;I2CON=0XC4;/*清除SI 位等等*/while(SI=0);,/*向有子地址器件发送一个字节数据函数*/bit ISendbyte_1(uchar sla,uchar suba,uchar c)GetBus();/*启动总线*/SendByte(sla);/*发送器件地址*/if(I2STAT!=0X18)I2CON=0XD4;return(0);SendByte(suba);/*发送器件子地址*/if(I2STAT!=0X28)I2CON=0XD4;return(0);SendByte(c);/*发送数据*/if(I2STAT
19、!=0X28)I2CON=0XD4;return(0);I2CON=0XD4;/*结束总线*/return(1);,/*向有子地址器件读取多字节数据函数 函数原型:bit ISendStr(uchar sla,uchar suba,ucahr*s,uchar no);功能:从启动总线到发送地址子地址,读数据结束总线的全过程,从器件 地址sla 子地址suba 读出的内容放入s 指向的存储区读no 个字节 如果返回1 表示操作成功否则操作有误*/bit IRcvStr(uchar sla,uchar suba,uchar*s,uchar no)uchar i;GetBus();/*启动总线*/S
20、endByte(sla);/*发送器件地址*/if(I2STAT!=0X18)I2CON=0XD4;return(0);SendByte(suba);/*发送器件子地址*/if(I2STAT!=0X28)I2CON=0XD4;return(0);I2CON=0XE4;/*重新启动总线*/while(SI=0);SendByte(sla+1);if(I2STAT!=0X40)I2CON=0XD4;return(0);,for(i=0;ino-1;i+)I2CON=0XC4;/*接收一字节数据并发送应答位*/while(SI=0);if(I2STAT!=0X50)I2CON=0XD4;return
21、(0);*s=I2DAT;/*读取数据*/s+;I2CON=0XC0;/*接收最后一字节数据并发送非应答位*/while(SI=0);*s=I2DAT;I2CON=0XD4;/*结束总线*/return(1);,RS232C/RS485,电子工业协会（EIA）公布的RS-232C是用得最多的一种串行通信标准，它是从远程通信标准中导出来的，是使用于数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口。该标准除包括物理指标外，还包括表明按位串行传送时的电气指标。,RS-232C电气特性在电气性能方面，RS-232C使用负逻辑。逻辑“1”电平是在-5V-15V范围内，逻辑“0”电平是在+5V+1
22、5V范围内。标准要求RS-232C接收器必须能够识别+3V以上的信号作为逻辑“0”，-3V以下的信号作为逻辑“1”，即有2V的噪声容限。RS-232C的主要电气特性见下表。,RS-232C数据传送格式 RS-232C的数据传送格式是位串行方式，传输数据的格式如下图所示，这是微处理机应用系统中最通用的格式。数据的连续传送由最低有效数字位开始，以奇偶校验位作结束。RS-485标准：由RS-232C的电气特性表可知，若不采用调制解调器，其传输距离很短，且最大数据传输率也受到限制。因此，EIA又公布了能够适合于远距离传输的RS-485标准。RS485用差分接收器接收信号电压，差分信号的抗噪声能力强。,
23、当采用+5V电源供电时，RS-485信号定义如下：若差分电压信号为2500200mV时，为逻辑“0”；若差分电压信号为2500200mV时，为逻辑“1”；,MAX485主要特征：采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 A，采用半双工通讯方式。完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控
24、制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。与单片机连接时，只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100的电阻。,MAX485芯片硬件电路图,示例程序,void init_uart(void)/串行口初始化 PCON=0;/Set PCON register,clear SMOD0 and SMOD1 bits/*initiate uart0*/T2MOD=0;/T2OE=0;DCEN=0;S0CON=0 x50;/uart 0 in mode 1
25、(8 bit),REN=1 RCAP2H=0 xff;/ffb8:9600 Bds at 11.059MHzRCAP2L=0 xb8;/ffdc:19200 Bds at 11.059MHzTCLK=1;/T2 overflow as the baud rate generator for uart0 transmit RCLK=1;/T2 overflow as the baud rate generator for uart0 receiveEXEN2=0;/ignore events on T2EX C_T2=0;/timer modeTR2=1;/timer2 runES0R=1;/开
26、放UART0 接收中断 EA=1;/Enable global interrupt UART1_CONTROL=R1_ENABLE;/enable UART1 receive(in max485)UART0_CONTROL=R0_ENABLE;/enable UART0 receive(in max485),void respond_PLC_uart0(void)/单片机与PLC进行485通信uchar i=0;if(ID_num%2)=0)ID_num_send=ID_num/2;else if(ID_num%2)=1)ID_num_send=(ID_num+1)/2;ReCommand0=
27、*;/设置起始位、从机地址、终止位ReCommand1=ID_num_send;/地址 if(flag_alert_LM=1)ReCommand2=0 x01;/亮度报警信息 elseReCommand2=0 x0;/正常,ReCommand3=tm_send1;/温度值 ReCommand4=tm_send0;ReCommand5=lumin_buf2;ReCommand6=lumin_buf1;ReCommand7=lumin_buf0;ReCommand9=#;/结束位if(MASTER=0)/开放UART0 接收中断,/*Uart0 receive interrut*/void Int
28、Uart0Rx(void)interrupt 4RI_0=0;/清除接收标志 if(S0BUF=)Command0=S0BUF;UartCount=0;else if(S0BUF=$)Command3=S0BUF;UartCount=0;else if(UartCount 3)UartCount+;CommandUartCount=S0BUF;else UartCount=0;,SPI总线：由同步串行外设接口SPI构成的串行总线是一种三线同步总线。总线上可以连接多个可以作为主机的微控制器MCU及装有SPI接口的I/O设备如液晶驱动、A/D转换等外设。SPI是全双工的，即主机在发送的同时也可以在
29、接收数据，传送的速率由主机编程决定；时钟的极性和相位也是可选择的，具体的约定由设计人员根据总线上各设备接口的功能决定。,SPI具有四种工作模式，取决于时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA），使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。,数据在时钟信号的上升沿锁存，下降沿变化，高位在前，低位在后,/-/SPI_defs.h/-/This file defines the pins used for the SPI device./The SPI device is mapped to pins P0.0-P0.3,but can be modified to map to/any of the
30、 available GPIO pins on the device./#ifndef SPI_DEFS#define SPI_DEFSsbit MOSI=P00;/Master Out/Slave In(output)sbit MISO=P01;/Master In/Slave Out(input)sbit SCK=P02;/Serial Clock(output)sbit NSS=P03;/Slave Select(output to chip select)#endif,/SPI_Transfer mode 0/Simultaneously transmits and receives one byte using/the SPI protocol.SCK is idle-low,and bits are latched on SCK rising.char SPI_Transfer(char SPI_byte)unsigned char SPI_count;/counter for SPI transaction SCK=0;for(SPI_count=8;SPI_count 0;SPI_count-)/single byte SPI loop MOSI=SPI_byte/END SPI_Transfer,
