单片机应用系统的串行扩展PPT课件.ppt

单片机应用系统的串行扩展2311.1单总线串行扩展
单总线也称1-Wirebus，由美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线。它只有一条数据输入/输出线DQ，总线上的所有器件都挂在DQ上，电源也通过这条信号线供给，这种只使用一条信号线的串行扩展技术，称为单总线技术。
单总线系统中配置的各种器件，由DALLAS公司提供的专用芯片实现。每个芯片都有64位ROM，厂家对每一芯片都用激光烧写编码，其中存有16位十进制编码序列号，它是器件的地址编号，确保它挂在总线上后，可唯一地被确定。5611.1.1单总线系统的典型应用-DS18B20的温度测量系统
单总线应用的典型案例是采用单总线温度传感器DS18B20的温度测量系统。
1.单总线温度传感器DS18B20简介
美国DALLAS公司推出的单总线接口的数字温度传感器，温度测量范围为−55～+128℃，在-10～+85℃范围内，测量精度可达±0.5℃。DS18B20体积小、功耗低，现场温度的测量直接通过“单总线”以数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。非常适合于恶劣环境的现场温度测量，也可用于各种狭小空间内设备的测温，如环境控制、过程监测、测温类消费电子产品以及多点温度测控系统等。89片内有9个字节的高速暂存器RAM单元，具体内容如下：111213当DS18B20采集的温度为-55℃时，输出为FC90H，由于是补码，则先将11位数据取反加1得0370H，注意符号位不变，也不参加运算，则：
实际温度=(0370H)/16=(0×163+3×162+7×161
+0×160)/16=55℃
注意，负号则需要对采集的温度的结果数据进行判断后，再予以显示。
2.DS18B20的工作时序
DS18B20对工作时序要求严格，延时时间需准确，否则容易出错。工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。（1）初始化时序，单片机将数据线DQ电平拉低480～960µs后释放，等待15～60µs，单总线器件即可输出一持续60～240µs的低电平，单片机收到此应答后即可进行操作。
（2）写时序，当单片机将数据线DQ电平从高拉到低时，产生写时序，有写“0”和写“1”两种时序。写时序开始后，DS18B20在15～60µs期间从数据线上采样。如果采样到低电平，则向DS18B20写的是“0”；如果采样到高电平，则向DS18B20写的是“1”。这两个独立的时序间至少需要拉高总线电平1µs的时间。1617181911.1.2单总线DS18B20温度测量系统的设计
【例11-1】利用DS18B20和LED数码管实现单总线温度测量系统，原理仿真电路如图11-3所示。DS18B20的测量范围是−55～128℃。本例由于只接有两只数码管，所以显示的数值为00～99。读者通过本例应掌握DS18B20的特性以及单片机I/O实现单总线协议的方法。
在Proteus环境下进行虚拟仿真时，用手动调整DS18B20的温度值，即用鼠标单击DS18B20图标上的“↑”或“↓”来改变温度，注意手动调节温度的同时，LED数码管上会显示出与DS18B20窗口相同的2位温度数值，表示测量结果正确。21图11-374LS47为BCD-7段译码器/驱动器，用于将单片机P0口输出的欲显示的BCD码转化成相应的数字显示的段码，并直接驱动LED数码管显示。电路中的两个三极管用于两个数码管的位控端的选通和驱动。
参考程序如下。 232425262728293011.2SPI总线串行扩展
SPI（SerialPeriperalInterface，串行外设接口）是Motorola公司推出的一种同步串行外设接口，允许单片机与多厂家的带有标准SPI接口的外围器件直接连接。所谓同步，就是串行口每发送、接收一位数据都伴随有一个同步时钟脉冲来控制。
SPI外围串行扩展结构如图11-4所示。SPI使用4条线：串行时钟SCK，主器件输入/从器件输出数据线MISO，主器件输出/从器件输入数据线MOSI和从器件选择线CS*。32典型的SPI系统是单主器件系统，从器件通常是外围器件，如存储器、I/O接口、A/D、D/A、键盘、日历/时钟和显示驱动等。单片机使用SPI扩展多个外围器件时，SPI无法通过地址线译码选择，故外围器件都有片选端。在扩展单个SPI器件时，外围器件的片选端CS*可以接地或通过I/O口控制；在扩展多个SPI器件时，单片机应分别通过I/O口线来分时选通外围器件。在SPI串行扩展系统中，如果某一从器件只作输入（如键盘）或只作输出（如显示器）时，可省去一条数据输出（MISO）线或一条数据输入（MOSI）线，从而构成双线系统（CS*接地）。
SPI系统中单片机对从器件的选通需控制其CS*端，由于3435目前世界各大公司为用户提供了一系列具有SPI接口的单片机和外围接口芯片，例如Mot