《單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)教程》課件第8章

第8章綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一DS18B20溫度采集實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二D／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三A／D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四IIC總線實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五SPI總線實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)時時鐘DS12C887實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七8255A并口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一DS18B20溫度采集實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）掌握單片機(jī)與1wire（一線器）的通信原理與編程方法。（2）掌握LED動態(tài)顯示的方法。（3）了解溫度傳感器的原理。二、實(shí)驗(yàn)原理關(guān)于DS18B20的工作原理，請讀者參考Dallas公司的資料。AT89S52控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DS18B20開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掛接一個DS18B20芯片，可使用默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)換精度，外接供電電源，單片機(jī)與DS18B20的接口用的是單片機(jī)的P2.4口。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）參考給出的流程圖（圖8－1），在Keil編譯環(huán)境下編制程序，要求采集溫度并判斷溫度所處范圍，如果超出報警溫度范圍則報警；報警通過實(shí)驗(yàn)箱上的蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，報警溫度可以通過鍵盤設(shè)置；最后，生成*.HEX文件。（2）通過ISP將生成的*.HEX文件下載到單片機(jī)中，運(yùn)行程序。（3）觀測LCD上顯示的溫度數(shù)據(jù)，通過鍵盤操作控制報警溫度。圖8－1

DS18B20溫度采集系統(tǒng)流程圖四、參考程序

//DS18B20溫度傳感器程序

#include<reg52.h>

#defineAlarm10

sbitBeep=P3∧4；

sbitDQ=P2∧4；//數(shù)據(jù)傳輸線接單片機(jī)的相應(yīng)引腳unsignedchartempL=0，tempH=0；//設(shè)全局變量

unsignedcharflag=0；

unsignedinttemperature，negtemper；//溫度值保存在

temperature里

unsignedcharidataaddrdat［2］={0x0，0x0}；unsignedchartab［］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，

/*01234*/0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

/*56789*/unsignedchartab1［］={0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10}；unsignedchardispbuf［3］={0，0，0}；unsignedcharwarning=20；biton=0，off=1；//*************************

//延時子程序//**voiddelay(unsignedinti){while(i--)；}voidbeep(biti){Beep=i；}//*****************************//初始化程序Init_DS18B20(void){

unsignedcharx=0；DQ=1； //DQ先置高

delay(8)； //稍延時

DQ=0； //發(fā)送復(fù)位脈沖

delay(85)； //延時（>480μs)

DQ=1； //拉高數(shù)據(jù)線

delay(14)； //等待（15~60μs)

x=DQ； //用x的值來判斷初始化有沒有成功，DS18B20存在的//話x=0，否則x=1

delay(20)；}//***********************//讀一個字節(jié)ReadOneChar(void) //主機(jī)數(shù)據(jù)線先從高電平拉至低電平，保持1ms以上，再[JP]//使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀信號

{unsignedchari=0； //每個讀周期最短的持續(xù)時間為60μs，各個讀周期

//之間必須有1ms以上的高電平恢復(fù)期

unsignedchardat=0；

for(i=8；i>0；i--) //一個字節(jié)有8位

{DQ=1；delay(1)；DQ=0；dat>>=1；DQ=1；dat|=0x80；delay(4)；}return(dat)；}//***********************

//寫一個字節(jié)WriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0；//數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號

//15ms之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上

for(i=8；i>0；i--)//在15~60ms之間對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果是高電平//就寫1，低電平則寫0{DQ=0； //在開始另一個寫周期前必須有1ms以上的高電平恢復(fù)期

DQ=dat&0x01；

delay(5)；

DQ=1；

dat>>=1；}delay(4)；}//**************************ReadTemperature(void){Init_DS18B20()； //初始化

WriteOneChar(0xcc)；//跳過讀序列號的操作

WriteOneChar(0x44)； //啟動溫度轉(zhuǎn)換

delay(125)； //轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時間，延時

Init_DS18B20()； //初始化

WriteOneChar(0xcc)； //跳過讀序列號的操作

WriteOneChar(0xbe)； //讀溫度寄存器（頭兩個值分別為溫度的低位和高位）tempL=ReadOneChar()； //讀出溫度的低位LSBtempH=ReadOneChar()； //讀出溫度的高位MSBtemperature=(tempH*256)+tempL；//溫度轉(zhuǎn)換，對高、低位做相應(yīng)的運(yùn)算，轉(zhuǎn)化為//實(shí)際溫度return(temperature)；}//****************************voidDispbuf(unsignedinttemper){

dispbuf［2］=(temper>>4)/10； //取十位

dispbuf［1］=(temper>>4)%10； //取個位

if(temper&0x8) //小數(shù)位

dispbuf［0］=0x55；

elsedispbuf［0］=0；

}unsignedchargetkey() //鍵盤掃描程序{

P2=0xff；

P2=0xfe；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfe)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfe)

returnP2；

elseP2=0xfd；

}elseP2=0xfd；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfd)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfd)

returnP2；

elseP2=0xfb；

}

elseP2=0xfb；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfb){

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xfb)

returnP2；

elseP2=0xf7；

}

elseP2=0xf7；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xf7)

{

delay(5000)；

if((P2&0xff)![KG-*3]=0xf7)

returnP2；

elsereturnP2=0xfe；

}

} Inter0_process()interrupt2//外部中斷1

{

unsignedcharkey；

inti；

unsignedchardis=0x01；

unsignedintj；

for(j=5000；j>0；j--) {

key=getkey()； //取鍵值

if(key==0xee) //如1鍵按下，則溫度值遞增

{

warning++；

delay(8000)；

}

if(key==0xed)

{ //如5鍵按下，則溫度值遞減

warning--；

delay(8000)；

}if(key==0x77) //按下16鍵則退出中斷

j=1；

for(i=0；i<2；i++) //設(shè)置兩位報警值，并在LED上顯示

{

P1=dis；

dis<<=1；

if(i==0)

P0=tab［warning%10］；

else

P0=tab［warning/10］；

delay(200)；

}dis=0x01；

}}//****************************

//主程序

main(){

unsignedchari，npos=0x01；P0=0xff；

P2=0xff；

P1=0xff；

EX1=1；//開中斷1

IT1=1；//下降沿觸發(fā)

ET1=1；

EA=1；//開總中斷

while(1){

if((temperature&0xf000)==0xf000)

//判斷是否是負(fù)溫度

{ReadTemperature()；

for(i=0；i<4；i++)

//4位顯示

{

negtemper=(~temperature)+1；//取原碼

Dispbuf(negtemper)；//取位值

P1=npos；

npos<<=1；//循環(huán)使能if(i==1)

//第二位顯示有點(diǎn)

{

P0=tab1［dispbuf［i］］；//查表顯示

delay(700)；

}

elseif(i==3)

//顯示負(fù)號

P0=0xbf；

else {

P0=tab［dispbuf［i］］；

delay(700)；

}

}

npos=0x01；

}

else

//如不是負(fù)溫度

{

for(i=0；i<3；i++)

//為負(fù)則顯示3位{

ReadTemperature()； //讀溫度值

Dispbuf(temperature)；

if(((temperature>>4)&0xff)>=warning) //溫度值大于報警溫度值則報警

beep(on)； //蜂鳴器響else

beep(off)； //不響

P1=npos；

npos<<=1； P0=tab1［dispbuf［i］］；

else

P0=tab［dispbuf［i］］；

delay(100)；

}

npos=0x01；

}

}五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

Keil軟件、AT89S52實(shí)驗(yàn)平臺、AtmelISP在線編程軟件、DS18B20溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K。六、思考與分析

（1）說明1wire的工作原理。（2）說明DS18B20的控制原理。

實(shí)驗(yàn)二D／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)理解D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832與單片機(jī)的接口方法及編程方法。

(2)了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。

(3)了解單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

DAC0832內(nèi)部具有輸入寄存器和DAC寄存器兩級數(shù)據(jù)寄存器，它不需要外加其他電路便可以與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。DAC0832的引腳說明如下：

·D0~D7：8位數(shù)據(jù)輸入。

·Iout1和Iout2：DAC電流輸出1和DAC電流輸出2，Iout1和Iout2之和為一常量。

·RFB：反饋信號輸入端。DAC0832的輸出是電流型的，為了取得電壓輸出需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，RFB即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。反饋電阻在片內(nèi)。

·ILE：允許輸入鎖存信號。

·和：鎖存輸入數(shù)據(jù)的寫信號和鎖存輸入寄存器輸出數(shù)據(jù)的寫信號。：傳送控制信號。：片選信號。

DAC0832的輸出是電流型的，但實(shí)際應(yīng)用中往往需要電壓輸出信號，所以電路中采用運(yùn)算放大器來使電流轉(zhuǎn)換為電壓。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的參考電壓為5V，所以當(dāng)數(shù)字量輸入在00H~FFH范圍時電壓輸出量為0~+5V，這種方式稱單極型輸出。若電壓輸出為±5V，則稱為雙極型輸出。實(shí)際應(yīng)用中需要單極性輸出，也需要雙極型輸出，所以電路應(yīng)用兩片運(yùn)放LM741來實(shí)現(xiàn)兩種極性的輸出。此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理圖如圖8－2所示。DAC0832與單片機(jī)接口：DAC0832的D0~D7接單片機(jī)P0口；DAC0832的片選信號端接單片機(jī)的P2.7，為了避免模塊之間的沖突，P2.7通過跳線J505與DAC0832相連。DAC0832的WR信號接單片機(jī)的寫信號WR，U506和U507是單運(yùn)放LM741，完成電流到電壓和正負(fù)電壓的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)對DAC0832的控制過程：使能、，向寄存器中寫入需轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。圖8－2

DAC0832應(yīng)用原理圖

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)將擴(kuò)展板的電源J501與主板的電源接口J2或J14連接起來；將擴(kuò)展板的信號接口J500與主板的信號接口J15或J13連接起來；將主板上的撥插開關(guān)5、6、7、8撥到ON。

(2)在Keil編程環(huán)境下編寫程序，完成實(shí)驗(yàn)功能。本實(shí)驗(yàn)參考程序完成的實(shí)驗(yàn)功能是在主板數(shù)碼管上顯示“2.7”V電壓，同時使DAC0832的輸出為2.7V電壓。編程時，控制DAC0832的控制碼為：×255，取其整數(shù)部分為138，十六進(jìn)制為0X8AH。在數(shù)碼管上顯示“2.7”字樣。

(3)編譯生成.HEX文件，將.HEX文件下載到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中。觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)，并用萬用表測量J502（OUTPUT）的電壓值。四、參考程序

//2.7V直流電壓輸出實(shí)例

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

#defineDAC0832XBYTE［0X7FFF］//DAC0832使能P2.7

#defineVref5

//參考電壓Vref=5V

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//段碼

unsignedcharLED_seg1［10］={0X40，0X79，0X24，0X30，0X19，0X12，0X02，0X78，0X00，0X10}；

//段碼

unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}；

//位碼voiddelay(unsignedlongn) //延時函數(shù)

{

for(；n>0；n--)；

}

unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；

voidconvert(unsignedintn) //分解位函數(shù)

{

unsignedchari=0；

n=n/10；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}

}

voiddisplay(void) //顯示函數(shù)

{

unsignedchari；

for(i=0；i<3；i++)

{

if(i==2)P0=LED_seg1［LED_buf［i］］；

elseP0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(100)；

}

}voidchange(unsignedinta) //輸出函數(shù)

{

unsignedchari；

i=(unsignedchar)(a/100*255/Vref/10)；

DAC0832=i；

}

voidmain(void){

unsignedinta=2.7*1000； //輸出2.7V電壓

while(1)

{

convert(a)；

display()； //顯示

change(a)； //輸出

delay(100)；

}

}五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

Keil軟件、AT89S52實(shí)驗(yàn)平臺、AtmelISP在線編程軟件、示波器、電壓表等。六、思考與分析

修改程序?yàn)槿遣ê弯忼X波輸出，不需要顯示。實(shí)驗(yàn)三A／D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握ADC0809與單片機(jī)的接口方法及其編程方法。（2）了解A／D變換芯片ADC0809的工作原理。（3）通過實(shí)驗(yàn)了解單片機(jī)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。二、實(shí)驗(yàn)原理

A／D轉(zhuǎn)換器大致有三類：一類是雙積分A／D轉(zhuǎn)換器，特點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價格便宜，但轉(zhuǎn)換速度慢；一類是逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器，特點(diǎn)是精度、速度、價格均適中；另一類是并行A/D轉(zhuǎn)換器，特點(diǎn)是速度快，但價格昂貴。本實(shí)驗(yàn)用的ADC0809屬第二類，是8位A／D轉(zhuǎn)換器，每采集一次數(shù)據(jù)一般需100μs，A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后會自動產(chǎn)生EOC信號。

ADC0809的引腳含義如下：

·IN0~IN7：8路模擬通道輸入，由ADDA、ADDB、ADDC三條線選擇。

·ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道選擇線，比如000時選擇0通道，111時選擇7通道。

·D7~D0：數(shù)據(jù)線，三態(tài)輸出，由OE（輸出允許信號）控制輸出與否。

·OE：輸出允許，該引線為高電平時，打開三態(tài)緩沖器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果放到D0～D7上。

·ALE：地址允許鎖存，其上升沿將ADDA、ADDB、ADDC三條引線的信號鎖存，經(jīng)譯碼選擇對應(yīng)的模擬通道。ADDA、ADDB、ADDC可接單片機(jī)的地址線，也可接數(shù)據(jù)線。ADDA接低位線時，ADDC接高位線。

·START：轉(zhuǎn)換啟動信號，在模擬通道選通之后，由START上的正脈沖啟動A/D轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換時間至少100μs。

·EOC（endofconversion）：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，在START信號之后，A/D開始轉(zhuǎn)換。EOC輸出低電平時，表示轉(zhuǎn)換在進(jìn)行中，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時，數(shù)據(jù)已鎖存在輸出鎖存器之后，EOC變?yōu)楦唠娖?。EOC可視作被查詢的狀態(tài)信號，亦可用來申請中斷。

·REF+、REF-：基準(zhǔn)電壓輸入信號。

·CLOCK：時鐘輸入端，時鐘頻率上限為1280kHz。

ADC0809在實(shí)驗(yàn)平臺中的電路如圖8－3所示。ADC0809輸入通道的控制是由單片機(jī)的P2.0、P2.1和P2.2引腳完成的，跳線J504連通單片機(jī)I/O口與U501的鎖存使能。EOC與單片機(jī)的中斷0（INT0）相連，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成時，EOC向單片機(jī)發(fā)送中斷請求，單片機(jī)響應(yīng)中斷，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（也可采用查詢方式）。ADC0809的D0~D7與單片機(jī)的P0口相連。單片機(jī)的ALE信號經(jīng)過74LS74二分頻后，作為ADC0809的時鐘信號。U504是與非門CD4001，用于和單片機(jī)的P2.3產(chǎn)生A/D的片選和使能信號。P2.3為低電平，且當(dāng)WR信號來（為低電平）時，送到A/D轉(zhuǎn)換器的ALE和START引腳為高電平，啟動A/D轉(zhuǎn)換。同樣，當(dāng)RD信號來時使能OE信號，A/D轉(zhuǎn)換器向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)時，對ADC0809的控制過程是：通過P2.0，P2.1和P2.2選擇模擬量輸入通道；通過P2.3和WR信號啟動A/D轉(zhuǎn)換；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志EOC；輸出數(shù)據(jù)使能OE；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。圖8－3

ADC0809在實(shí)驗(yàn)平臺中的電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)將擴(kuò)展板的電源J501與主板的電源接口J2或J14連接起來；將擴(kuò)展板的信號接口J500與主板的信號接口J15或J13連接起來；將主板上的撥插開關(guān)5、6、7、8撥到ON。

(2)在Keil編程環(huán)境下編寫程序，完成實(shí)驗(yàn)功能。本實(shí)驗(yàn)參考程序完成的實(shí)驗(yàn)功能是調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R500，改變ADC0809的0通道模擬輸入電壓，能夠在主板數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)換電壓值。

(3)在Keil環(huán)境下編程，編譯生成.HEX文件，將.HEX文件下載到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中。調(diào)節(jié)電位器R500觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)；用萬用表測量J502的IN0的電壓值，比較數(shù)碼管上的顯示值和萬用表的測量值，兩個值應(yīng)相差不大。相差太大則表示A/D變換不對。A/D轉(zhuǎn)換流程圖見圖8－4。圖8－4

A/D轉(zhuǎn)換流程圖四、參考程序

C51程序：

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

//start由P2.3控制，用高位地址作為通道選擇和A/D片選信號

#defineIN0XBYTE［0xF0FF］

sbitAD_BUSY=P3∧2； //轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳——EOC

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//段碼

unsignedcharLED_seg1［10］={0X40，0X79，0X24，0X30，0X19，0X12，0X02，0X78，0X00，0X10}；

//段碼unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}；

voiddelay(unsignedlongn) //延時函數(shù)

{for(；n>0；n--)；}

unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；

voidconvert(unsignedintn) //分解位函數(shù){

unsignedchari=0；

n=n*100/51；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}

}voiddisplay(void) //顯示函數(shù){

unsignedchari；

for(i=0；i<4；i++)

{

if(i==2)P0=LED_seg1［LED_buf［i］］；

elseP0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(100)；

}

}

voidmain(void) //主函數(shù)

{

unsignedinta=0；

convert(a)；

display()；

while(1){

IN0=0； //開始轉(zhuǎn)換

delay(10)；

while(AD_BUSY==0)； //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

a=IN0；

convert(a)；

display()； //顯示

delay(100)；

}

}五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

Keil軟件、AT89S52實(shí)驗(yàn)平臺、AtmelISP在線編程軟件、示波器、電壓表等。六、思考與分析（1）說明ADC的控制方法。（2）如何選擇ADC？ADC有哪些重要參數(shù)？

實(shí)驗(yàn)四IIC總線實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解IIC（I2C）總線的特點(diǎn)。（2）掌握IIC器件的讀寫程序設(shè)計方法及與AT89S5X連接的接口電路設(shè)計方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

IIC采用兩根I/O線，一根時鐘線(SCL串行時鐘線)，一根數(shù)據(jù)線(SDA串行數(shù)據(jù)線)，實(shí)現(xiàn)全雙工的同步數(shù)據(jù)通信。IIC總線通過SCL/SDA兩根線使掛接到總線上的器件相互進(jìn)行信息傳遞。在AT89S52實(shí)驗(yàn)開發(fā)板上，單片機(jī)的P3.6(WR)通過跳線J406連接AT24C02第6腳SCL為串行時鐘輸入線；單片機(jī)的P3.7（RD）連接AT24C02第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出線，見圖8－5。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個5.1kΩ的上拉電阻。第7腳是寫保護(hù)，需要接地才能寫入。圖8－5

AT24C04應(yīng)用原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)將擴(kuò)展板的2*13接口J401與主板ND1000_002的2*13接口J5或J12連接起來。

(2)將IIC的WP用跳線帽與地連接；將J406用跳線帽連接。

(3)將ND1000_002上的撥插開關(guān)5、6、7、8撥到ON。(4)給系統(tǒng)供電（+5V）。

(5)將用Keil軟件生成的.HEX文件燒入AT89S52芯片中。

(6)此時可以看到數(shù)碼管顯示一個從2402中讀出的值，通、斷電或復(fù)位一次它的值就增加1。

(7)當(dāng)按下INT1鍵時計數(shù)的值清零，數(shù)碼管顯示零。程序流程圖如圖8－6所示。四、參考程序

C51程序：

#include<reg51.h>

sbitSDA=P3∧7；

sbitSCL=P3∧6；

sbitreset=P3∧3；

//函數(shù)聲明

unsignedcharLED_seg［10］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

//共陽極

unsignedcharLED_bit［4］={0x01，0x02，0x04，0x08}； //數(shù)碼

unsignedLED_buf［6］={0，0，0，0}； //數(shù)碼unsignedchari2c_read(unsignedchar)；voidi2c_write(unsignedchar，unsignedchar)；voidi2c_send8bit(unsignedchar)；unsignedchari2c_receive8bit(void)；voidi2c_start(void)；voidi2c_stop(void)；biti2c_ack(void)；voiddelay(unsignedintj)//延時{

while(j--)；}voidconvert(unsignedlongn){

unsignedchari=0；

while(i<4)

{

LED_buf［i］=(unsignedchar)(n%10)；

n=n/10；i++；

}}

//====================================voidmain(void){

unsignedchardd，i，j；

dd=i2c_read(0x00)；

dd++；

j=dd；

i2c_write(0x00，dd)；

while(1)

{

convert(dd)；

for(i=0；i<2；i++)

{

P0=LED_seg［LED_buf［i］］；

P1=LED_bit［i］；

delay(500)；

}if(reset==0)

{

dd=0x00；

i2c_write(0x00，dd)；//寫入0x00

}

}

}/*====================================i2c_write(地址，數(shù)據(jù))，寫一個字節(jié)====================================*/voidi2c_write(unsignedcharAddress，unsignedcharData){

do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA0)；

}while(i2c_ack())；

i2c_send8bit(Address)；

i2c_ack()；

i2c_send8bit(Data)；

i2c_ack()；

i2c_stop()；}/*====================================i2c_read(地址，數(shù)據(jù))，讀一個字節(jié)===================================*/unsignedchari2c_read(unsignedcharAddress){

unsignedcharc；

do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA0)；

}while(i2c_ack())；//=1，表示無確認(rèn)，再次發(fā)送

i2c_send8bit(Address)；

i2c_ack()；do{

i2c_start()；

i2c_send8bit(0xA1)；

}while(i2c_ack())；

c=i2c_receive8bit()；

i2c_ack()；

i2c_stop()；

return(c)；}//=====================================//發(fā)送開始信號voidi2c_start(void){

SDA=1；

SCL=1；

SDA=0；

SCL=0；

//return；}//發(fā)送結(jié)束信號voidi2c_stop(void){

SCL=0；

SDA=0；

SCL=1；

SDA=1；

//return；}//發(fā)送接收確認(rèn)信號bit

i2c_ack(void){

bitack；

SDA=1；

SCL=1；

delay(200)；

if(SDA==1)ack=1；

elseack=0；

SCL=0；

return(ack)；}//送8位數(shù)據(jù)voidi2c_send8bit(unsignedcharb){

unsignedchari=8；

while(i--)

{

SCL=0；

SDA=(bit)(b&0x80)；b<<=1；

SCL=1；

}

SCL=0；}//IIC接收8位數(shù)據(jù)unsignedchari2c_receive8bit(void){

unsignedchari=8；

unsignedchardat=0；

SDA=1；

while(i--)

{

dat<<=1；

SCL=0；

SCL=1；

dat|=SDA；

}

SCL=0；

return(dat)；}五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

Keil軟件、AT89S52實(shí)驗(yàn)平臺、ISP在線編程軟件。六、思考與分析

（1）說明IIC總線的操作過程。（2）說明24C04的操作過程。

實(shí)驗(yàn)五SPI總線實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解SPI總線的特點(diǎn)。（2）掌握SPI器件的讀寫程序設(shè)計方法及與AT89S5x連接的接口電路設(shè)計方法。（3）掌握模擬SPI總線編程方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

SPI(SerialPeripheralInterface，串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)備有FlashRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線CS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT，有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。由于SPI系統(tǒng)總線一共只需3～4位數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)與具有SPI總線接口功能的各種I/O器件進(jìn)行接口，而擴(kuò)展并行總線則需要8根數(shù)據(jù)線、8～16位地址線、2～3位控制線，因此，采用SPI總線接口可以簡化電路設(shè)計，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和I/O口線，提高設(shè)計的可靠性。由此可見，在MCS51系列等不具有SPI接口的單片機(jī)組成的智能儀器和工業(yè)測控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸速度要求不是太高時，使用SPI總線可以增加應(yīng)用系統(tǒng)接口器件的種類，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。

AT93C46與單片機(jī)的接口如圖8－7所示：單片機(jī)的T0作為AT93C46的時鐘信號（SCK）；單片機(jī)的A15作為AT93C46的片選信號（CS），片選通過跳線J403完成；單片機(jī)的A14作為AT93C46的數(shù)據(jù)輸入（MOSI）；單片機(jī)的A13作為AT93C46的數(shù)據(jù)輸出（MISO）。AT93C46的ORG外接低電平時，表示AT93C46是作為128×8存儲器使用的，如果ORG接高電平，則表示AT93C46是作為64×16存儲器使用的。本實(shí)驗(yàn)中ORG接低電平。圖8－7

AT93C46的應(yīng)用原理圖對于不帶SPI串行總線接口的MCS51系列單片機(jī)來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。對于不同的串行接口外圍芯片，它們的時鐘時序是不同的。對于在SCK的上升沿輸入（接收）數(shù)據(jù)和在下降沿輸出（發(fā)送）數(shù)據(jù)的器件，一般應(yīng)將其串行時鐘輸出口P3.4的初始狀態(tài)設(shè)置為1，而在允許接口后再置P3.4為0。這樣，MCU在輸出1位SCK時鐘的同時，將使接口芯片串行左移，從而輸出1位數(shù)據(jù)至單片機(jī)的P2.5(A13)口（模擬MCU的MISO線），此后再置P2.5為1，使MCS51系列單片機(jī)從A14（模擬MCU的MOSI線）輸出1位數(shù)據(jù)（先為高位）至串行接口芯片。至此，模擬1位數(shù)據(jù)輸入/輸出便宣告完成。此后再置P1.1為0，模擬下一位數(shù)據(jù)的輸入/輸出……依此循環(huán)8次，即可完成一次通過SPI總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。注意：模擬的SPI總線調(diào)試最好用存儲示波器調(diào)試，這樣可以看到完整波形，讀者需詳細(xì)閱讀AT93C46文檔中的時序部分內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)將擴(kuò)展板的2*13接口J401與ND1000_002的2*13接口J5或J12連接起來。

(2)將AT93C46的J405用跳線帽與地連接；將J403用跳線帽連接。

(3)將ND1000_002上的撥插開關(guān)5、6、7、8撥到ON。

(4)給系統(tǒng)供電（+5V）。

(5)在Keil環(huán)境下編寫程序，要求上電后寫入10個數(shù)據(jù)，分別是0～9，寫入后，將寫入的數(shù)據(jù)循環(huán)讀出，然后顯示。最后，清0，編譯生成.HEX文件，燒AT89S52芯片中。

(6)數(shù)碼管顯示一個從AT93C46中讀出的值。四、參考程序

93C46讀寫程序?qū)嵗?/p>

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

//defineOPcode

#defineOP_EWEN_H0x00//00writeenable

#defineOP_EWEN_L0x60//11XXXXXwriteenable

#defineOP_EWDS_H0x00//00disable

#defineOP_EWDS_L0x00//00XXXXXdisable

#defineOP_WRITE_H0x40//01A6-A0writedata

#defineOP_READ_H0x80//10A6-A0readdata

#defineOP_ERASE_H0xc0//11A6-A0eraseaword

#defineOP_ERAL_H0x00//00eraseall

#defineOP_ERAL_L0x40//10XXXXXeraseall#defineOP_WRAL_H0x00//00writeall#defineOP_WRAL_L0x20//01XXXXXwriteallsbitCS=P2∧7；sbitSK=P3∧4；sbitDI=P2∧6；sbitDO=P2∧5；unsignedcharcodedis_code［］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；unsignedcharLED_bit［4］={0xF1，0xF2，0xF4，0xF8}；unsignedLED_buf［4］={0，0，0，0}；voidewen()；voidewds()；voiderase()；voidwrite(unsignedcharaddr，unsignedcharindata)；unsignedcharread(unsignedcharaddr)；voidinop(unsignedcharop_h，unsignedcharop_l)；voidshin(unsignedcharindata)；unsignedcharshout()；voiddelayms(unsignedcharms)；voiddelay(unsignedcharn)；//---------------main函數(shù)-----------------main(){

unsignedchari，j；

CS=0；

SK=0；

DI=1；

DO=1；

ewen()；

erase()；

for(i=0；i<10；i++)//寫入顯示代碼到AT93C46

{write(i，dis_code［i］)；

delay(10)；//-------------

}

ewds()；

i=0；

while(1){

j=read(i)；

P0=j；//循環(huán)讀取AT93C46內(nèi)容，并輸出到P0口

P1=LED_bit［0］；

i++；

i&=0x0F；

if(i==0x0A)i=0；

delayms(250)；

delayms(250)；

}}//---------------主函數(shù)--------------------voidwrite(unsignedcharaddr，unsignedcharindata)

//寫入數(shù)據(jù)indata到addr{

inop(OP_WRITE_H，addr)；

shin(indata)；

CS=0；

delayms(10)；}unsignedcharread(unsignedcharaddr)//讀取addr處的數(shù)據(jù){

unsignedcharout_data；

inop(OP_READ_H，addr)；

delay(10)；

out_data=shout()；

CS=0；

returnout_data；}voidewen(){

inop(OP_EWEN_H，OP_EWEN_L)；

CS=0；}voidewds(){

inop(OP_EWDS_H，OP_EWDS_L)；

CS=0；}voiderase(){

inop(OP_ERAL_H，OP_ERAL_L)；

delayms(30)；

CS=0；}voidinop(unsignedcharop_h，unsignedcharop_l){

unsignedchari；

SK=0；

DI=1；

CS=1；

delay(10)；

SK=1；

delay(20)；

SK=0；

delay(10)；

DI=(bit)(op_h&0x80)；//先移入指令碼高位

SK=1；

delay(10)；

op_h<<=1；SK=0；

delay(10)；

DI=(bit)(op_h&0x80)；//移入指令碼次高位

SK=1；

delay(10)；

SK=0；

op_l<<=1；

for(i=0；i<7；i++)

{

DI=(bit)(op_l&0x80)；//先移入高位

SK=1；

delay(10)；

op_l<<=1；

SK=0；

}

DI=1；}voidshin(unsignedcharindata)//移入數(shù)據(jù){

unsignedchari；

for(i=0；i<8；i++)

{

DI=(bit)(indata&0x80)；//先移入高位

SK=1；

delay(10)；

indata<<=1；

SK=0；

}

DI=1；}unsignedcharshout(void)//移出數(shù)據(jù){

unsignedchari，out_data；

for(i=0；i<8；i++)

{

SK=1；

delay(10)；

out_data<<=1；

SK=0；

out_data|=(unsignedchar)DO；

}

return(out_data)；}voiddelayms(unsignedcharms)//延時子程序{

unsignedchari；

while(ms--)

{

for(i=0；i<120；i++)；

}}voiddelay(unsignedcharn){

for(；n>0；n--)；}

五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

Keil軟件、AT89S52實(shí)驗(yàn)平臺、ISP在線編程軟件、示波器。六、思考與分析（1）說明單片機(jī)完成SPI總線操作的方法。（2）修改程序?yàn)槊看紊想姾髮?～9存儲器里面的內(nèi)容讀出，然后加1，顯示。實(shí)驗(yàn)六實(shí)時時鐘DS12C887實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）理解單片機(jī)并口編程方法。（2）掌握DS12C887的編程方法。（3）了解DS12C887的原理。（4）了解實(shí)時時鐘的設(shè)計方法。二、實(shí)驗(yàn)原理

DS12C887是Dallas公司開發(fā)的實(shí)時時鐘芯片。DS12C887可以提供實(shí)時時鐘/日歷、時間報警、三個可屏蔽中斷、一個可編程方波輸出、113B電池供電的靜態(tài)RAM。DS12C887內(nèi)部集成了一個晶體和一個鋰電池，采用DIP（雙列直插）封裝方式。DS12C887在32H地址增加了100個字節(jié)的存儲器。DS12C887能夠自動調(diào)整31天和30天的月份，期間可以在24小時和12小時方式（AM/PM）間切換。在芯片內(nèi)部有一個精確的溫度補(bǔ)償電路，用于檢測電源電壓的狀態(tài)。當(dāng)電源電壓的變化超出允許范圍時，內(nèi)部電源切換到備用電池供電。

DS12C887主要應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)、儀表、安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器等方面。

DS12C887在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用及讀寫信號與單片機(jī)的接口如圖8－8所示。A15通過跳線J407作為DS12C887的片選信號。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作原理：INT0用于進(jìn)入設(shè)置，當(dāng)該鍵按下時，就進(jìn)入時間設(shè)置，再次按下時，進(jìn)入下一個時間設(shè)置，此點(diǎn)可以參考后面的參考程序的操作。DOWN和UP用于減少和增加當(dāng)前設(shè)置的值，OK用于退出時間設(shè)置。圖8－8

DS12C887應(yīng)用原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)將擴(kuò)展板的電源J501與主板的電源接口J2或J14連接起來；將擴(kuò)展板的信號接口J500與主板的信號接口J15或J13連接起來；將主板上的液晶跳線接上。

(2)在Keil編程環(huán)境下編寫程序，完成實(shí)驗(yàn)功能要求：能顯示年月日，而且時間能夠通過鍵盤設(shè)置。

(3)編譯生成.HEX文件，并將.HEX文件下載到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，觀察液晶屏上顯示的數(shù)據(jù)，同時用鍵盤設(shè)置時間參數(shù)。四、參考程序

//說明：6位數(shù)碼管顯示時，分，秒；鍵盤可調(diào)時間

//晶振為11.0592MHz

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

sbitRESET=P3∧2； //鍵盤

sbitOK=P3∧4； //鍵盤

sbitINC=P2∧1； //鍵盤

sbitDEC=P2∧2； //鍵盤

sbitRS=P1∧0；//指令和數(shù)據(jù)寄存器

sbitRW=P1∧1；//讀寫控制

sbitE=P1∧2；//片選

sbitFLAG=P0∧7；//忙信號

#defineucharunsignedchar#definetime_aXBYTE［0x7f0a］//控制寄存器A#definetime_bXBYTE［0x7f0b］ //控制寄存器B#definedata_IOP0uchartime［12］={0}；ucharxdata*addr=0x7f00；//P2.7片選，低電平有效ucharyear，month，day，hour，minute，second；//聲明函數(shù)voidget_time(void)；voidintial(void)；intial_lcd()；voidbusy()；voidw_com(ucharcom)；voidw_dat(uchardat)；voiddisplay()；voiddelay(unsignedlongN)；voiddisplayD(ucharj)；voidconvert(void)；voidINT0_ISR()；voidget_time(void){

year=*(addr+9)；

month=*(addr+8)；

day=*(addr+7)；

hour=*(addr+4)；

minute=*(addr+2)；

second=*addr；}voidintial(void){

time_a=0x70；

time_b=0x8e；//可以設(shè)置12、24小時制 *(addr+2)=0x00；//分初值：30 *(addr+4)=0x0C； //時初值：12 *(addr+7)=0x10； //日初值：16 *(addr+8)=0x07； //月初值：07 *(addr+9)=0x07； //年初值：07

time_a=0x27；

time_b=0x1e；//設(shè)置最高位為0，芯片更新，正常運(yùn)行}//-----------------液晶顯示--------------intial_lcd(){

RS=0；

RW=0；

E=0；

delay(100)；

w_com(0x38)；

w_com(0x38)；

w_com(0x38)；//顯示為8位兩行字符

w_com(0x08)；

w_com(0x01)；