单片机串行外围接口电路的三线式结构设计

BeardRen

% V& {6 n) ]3 z( }摘要:介绍了SPI 与PC总线协议的特点及其在MCS-51单片机系列中模拟实现的方法。对构造单片机系统的整体
方案的方法进行了研究,讨论了方案的可行性。具体的实现方法是使用protel 99SE绘制原理图,再在试验板上来搭建电路，
最后用汇编语言编写驱动程序。通过实际调试，可以成功实现系统最小化。

关键词:AT89C51;三线方式;串行接口
) d& Y0 |, s1 d% D
SPI总线接口芯片为完成单片机的常规外围电路扩
展设计带来了机遇,可扩展的外围电路包括A/D与D/A
转换器、显示、时钟.存储器、监视复位、I/O、显示等。本文
, W# F3 t" e# d; u: F' f利用国内目前较为流行的rC, SPI串行通信协议实现单
) {+ O, V" {6 m4 ]片机外围电路的A/D转换、D/A转换、时钟、I/O扩展、
# `4 a5 y6 {) V6 _; U& ^EPROM以及LED驱动器件的扩展功能,实现了单片机
1 Q3 {6 e) y4 l2 d系统功能模块化,电路集成化的目的。
# r* @+ k- X& d- J/ Y) g# E1SPI集成接口芯片功能及应用
& S2 r9 Z$ `( t' I* n5 @2 o1.1 A/D转换器
2 O- Y1 r5 f9 }" n单片机应用系统中典型的应用模式是通过传感器采
# S5 D: A, B/ |0 I! F- w+ k4 E集现场的微弱信号参数,经过滤波放大处理后再通过A/D
: j/ K; z' o3 n% s) L7 }模数转换送至单片机系统实现各种工业调节和控制,在此
( E& S) \3 ^$ {4 G过程中A/D转换电路的设计尤其重要。早期的A/D转
换器与CPU接口- -般采用并行总线方式,新型A/D转换
器采用IC,SPI总线方式可节省CPU的I/O资源，使产
) L! a% }& |' {/ F& }0 O品小型化。本文中选用的A/D转换器为SPI串行总线接
# O' @2 X& T, b- ?& K! _+ m口的10位模数转换器TLC1549。
- x( s3 y% P" c$ ~7 u% X! L: K1.2 D/A转换器
D/A转换器的种类繁多,从接口形式而言,有串口和
# `( Q- M# e% j# v! J  V并口之分。目前新型的D/A转换器大都采用了串行总线
协议。D/A芯片的输出形式有电流型和电压型两种,由
于电流输出形式在实际电路中必须将输出转换成电压输
出。为了简化电路和提高可靠性,本文选用电压型的SPI
4 Q  ]/ s( @  e! W% S串行总线接口TLC5615 D/A转换器。
; ^0 o8 L2 t0 m5 i1.3 驱动显示器接口芯片
6 E9 A- [: R) _: d- ~5 {4 @. U+ K目前广泛使用的显示器件主要有LED(二极管显示
管)、LCD(液晶显示器)和VFD(真空荧光管)等。LCD和
+ T. `, n. g9 a; Z1 tVFD显示器显示成本较高,而LED显示器造价低廉,与单
片机接口方便灵活,技术上易于实现,通常用于显示阿拉
伯数字和少数字符。本文选用LED作为显示器件。串行
( R+ s, `$ S- }总线方式的LED显示器接口芯片与并行方式相比,仅占
. Q# [# @; H  g: K0 N& g有CPU的少数几根I/O口线便可实现LED功能,因此本
9 D- ?. h7 L6 i1 x设计中采用了SPI串行接口显示驱动芯片MAX7219。
1.4 看门狗芯片X5045
: O0 d6 G. t/ |. e' Y- b) V单片机应用系统(或产品)在运行中会受到各种各样
的干扰,导致系统内部数据出错或严重影响程序的运行。
因此，单片机应用系统的开发要考虑系统的可靠性设计。
1 w! i. r. s+ y( g6 O* b8 o“看门狗”是系统可靠性设计中的重要一环。所谓“看门
狗"是指在单片机程序设计中采用的一种程序监视技术，
当单片机受到干扰失控导致程序跑飞或陷人死循环时,通
过采取一定的软硬件措施使程序脱离死循环或重新运行。
; K; x7 O: X6 W  q本文中选用多功能芯片X5045。

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所谓“看门狗"是指在单片机程序设计中采用的一种程序监视技术，当单片机受到干扰失控导致程序跑飞或陷人死循环时,通过采取一定的软硬件措施使程序脱离死循环或重新运行。