四章C51程序设计-2实例.ppt

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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；

2、,实例：DS18B20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

3、数据，上下限温度报警值和校验数据。 RAM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EE

4、PROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。 执行或数据读写：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600us DQ = 1; /拉高总线 delay(20); / 75us,

5、30:100us ,uchar Read_byte(void) /读一字节 uchar 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

6、电平 置1 dat|=0x80; delay(30); /至少保持60us，100us,确保读数据成功 DQ = 1; /结束拉高 return(dat); ,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_()

7、; DQ = dat ,uint Get_Temperature(void) /读温度函数 uchar a=0; uchar b=0; uint t=0; Init_DS18B20(); Write_byte(0xCC); /只接一个18b20芯片，skip ROM Write_byte(0x44); /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(0xCC); /skip ROM Write_byte(0xBE); /从RAM读数据 a=Read_byte(); /先读低位 b=Read_by

8、te(); /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

9、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

10、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

11、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，

12、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,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；

13、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,void 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;

14、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=8; unsigned char xdata temp; do temp=Data; Scl=0; delay1us(); if(temp ,unsigned char Read(void) /读取字节 unsigned char xdata temp=

15、0; unsigned char xdata temp1=0; unsigned char xdata BitCounter=8; Sda=1; do Scl=0; delay1us(); Scl=1; delay1us(); if(Sda) temp=temp|0x01; else temp=temp ,void WrToROM(unsigned int Data_Write,unsigned char Address) /Data_Write:要写的整数，Address:写入的起始地址 unsigned char xdata Temp_Data; Start(); Send(0xa0);

16、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(0xa0); Ack(); Send(Address); Ack(); Start(); Send(0xa1); Ack(); Temp_Data=(Read()*256; /高8位 NoAck(); Stop(); delay1ms(5); Start(); Send(0xa0); Ack();

17、Send(Address+1); Ack(); Start(); Send(0xa1); 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,uchar c)和bit IRcvStr(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no)即可，参考资料：P89C669

18、 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=0xc4; /use internal SCL generator I2CLL=50; /bits data rate=fosc/(I2CLL+I2CLH) I2CLH=50; I2CON=I2CON|0x20; /*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 */ void SendByte(uchar c) I2DAT=c; I2CON=0XC4; /*清除SI 位等等 */

19、 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!=0X28) I2CON=0XD4; return

20、(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 */ SendByt

21、e(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

22、) I2CON=0XD4; return(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。

23、逻辑“1”电平是在 -5V-15V范围内，逻辑“0”电平是在+5V+15V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

24、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。,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

25、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 uart

26、0*/ T2MOD = 0; / T2OE=0;DCEN=0; S0CON = 0x50; / uart 0 in mode 1 (8 bit), REN=1 RCAP2H= 0xff; /ffb8: 9600 Bds at 11.059MHz RCAP2L= 0xb8; /ffdc: 19200 Bds at 11.059MHz TCLK=1; /T2 overflow as the baud rate generator for uart0 transmit RCLK=1; /T2 overflow as the baud rate generator for uart0 receive

27、EXEN2=0; /ignore events on T2EX C_T2=0; /timer mode TR2=1; /timer2 run ES0R = 1 ; /开放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;

28、 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 = *; /设置起始位、从机地址、终止位 ReCommand1 = ID_num_send; /地址 if(flag_alert_LM=1) ReCommand2 = 0x01; /亮度报警信息 else ReCommand2 = 0x0; /正常 ,ReCommand3=tm_send1; /温度值 ReCommand4=tm_send0; ReCommand5=lumin_buf2; ReComma

29、nd6=lumin_buf1; ReCommand7=lumin_buf0; ReCommand9 = #; /结束位 if(MASTER=0) /开放UART0 接收中断 ,/* Uart0 receive interrut*/ void IntUart0Rx( void ) interrupt 4 RI_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+; Comma

30、ndUartCount= 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,

31、/- / 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 available GPIO pins on the device. / #ifndef SPI_DEFS #define SPI_DEFS sbit MOSI = P00; / Master Out / Slave In (output) sbit MISO = P

32、01; / 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,