1、实训一 电子音乐 实训二 电机驱动实训 实训三 时钟/日历芯片DS1302秒表控制实训 实训四 7289键盘显示系统 实训五 LED点阵显示 实训六 点阵式LCD(12864)液晶显示 实训七 DS18B20单总线数字式温度控制 实训八 AT24C16 I2C总线 实训九 IC卡读写程序实训 实训十 单片机串行口与PC机通信 实训十一 8251可编程串行口与PC机通信,一、实训目的 熟悉利用定时器编制不同音乐的原理及编程方法，中断程序的编写方法，以及查表程序。 二、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：喇叭，专用导线，LM
2、386低电压音频放大器。,实训一 电 子 音 乐,三、实训内容 (一) 单曲播放 1实训要求 用定时器T1方式1来产生歌谱中各音符对应频率的方波，由P1.0输出驱动喇叭。通过调用延时子程序(200 ms的延时子程序)的次数来实现节拍控制。若以1600 ms每拍为例，那么每拍需要循环调用延时子程序8次，同理，半拍就需要调用4次。用单片机控制循环播放一首歌曲。,编程方法：通过控制定时器的定时时间来产生不同频率的方法，驱动喇叭发出不同音阶的声音，再利用延时来控制发音时间的长短，即可控制音调中的节拍。把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中。由查表程序得到定时常数
3、和延时常数，分别用以控制定时器产生的方波频率和该频率方波的持续时间。当延时时间到时，再查看下一个音符的定时常数和延时常数。依次下去，就可以自动演奏出悦耳的乐曲。 乐曲中的音符、频率及计时常数三者的对应关系如表4.1所示。设晶振频率为12 MHz。,表4.1 音符、频率及计时常数三者的对应关系,2实训连线 LM386是低电压音频放大器。将VIN接P1.0，部分连接电路图如图4.1所示。 3实训程序流程图 单曲播放程序流程图如图4.2所示。,图4.1 喇叭连接电路图,图4.2 单曲播放程序流程图,(二) 音调的播放 1实训要求 编制程序，利用74LS244和开关量，决定输出音调，然后利用单片机P1
4、.0口输出不同频率的脉冲，通过扬声器发出不同频率音调。 2实训连线 LM386是低电压音频放大器。将VIN接P1.0，如图4.1所示。74LS244的CS接译码电路的8000H，A7A0接开关K1K8。 3实训参考流程图 音调播放实训参考流程图如图4.3所示。,图4.3 音调的播放实训程序流程图,四、实训要求与思考题(1) 分析并完成参考程序中的填空内容。(2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，实现要求的功能。(3) 如何计算频率为11.0592 MHz的定时初值？(4) 修改程序，用外部中断 、 方式实现播放两首歌曲。(5) 如果增加显示歌曲编号，应如何连接线路及编写程序
5、？(6) 如何确定 74LS244的扩展口地址？,一、实训目的 熟悉直流电机的基本控制方法和步进电机的基本控制方法。 二、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，直流电机，电位器，步进电机。,实训二 电 机 驱 动,三、实训内容 (一) 直流电机驱动 1实训要求 由CH0、CH1来控制电机转动方向，由DJ来控制电机的转速。控制电机按照正转停止反转停止的顺序运转。将CH0接P1.0，CH1接P1.1，DJ接电位器OUT DC孔，调节电位器可以控制转动的速度。 2实验连线 DJ接电位器输出端OUT DC孔，CH0接P1
6、.0，CH1接P1.1。电机驱动电路图如图4.4所示。,图4.4 电机驱动电路图,3实训步骤 (1) 当CH0=0，CH1=1时，正转。 (2) 当CH0=1，CH1=0时，反转。 (3) 当CH0=0，CH1=0时，停止。 (4) CH0、CH1也可由单片机控制，将CH0接P1.0，CH1接P1.1，DJ接电位器OUT DC孔。 (5) 如果发现电机不转，则应调节电位器，执行程序，观察电机转动情况。 4实训程序流程图 电机驱动程序流程图如图4.5所示。,ORG 0030H,(二) 步进电机驱动 1实训内容单片机在没有中断 为高电平(K01为高电平)时，步进电机正转；当INT0中断响应(K01
7、为 低电平)时，步进电机反转。开关K01接外部中断，步进电机引线端HA接P2.0，HB接P2.1，HC接P2.2，HD接P2.3。步进电机开关顺序如表4.2所示。,表4.2 步进电机开关顺序,2实训连线 步进电机的HA接P2.0，HB接P2.1，HC接P2.2，HD接P2.3，开关电路K01接单片机的外部中断0(P3.2)，步进电机驱动连接电路图如图4.6所示。 3实训程序流程图 步进电机控制程序流程图如图4.7所示。,图4.6 步进电机驱动连接电路图,图4.7 步进电机控制程序流程图,四、实训要求与思考题 (1) 分析并完成参考程序中的填空内容。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断
8、点全速运行程序，实现要求的功能。 (3) 实训一中旋转DJ电位器，观察直流电机的转动(正反、快慢)情况。 (4) 修改实训二的延时子程序，增大延时时间或减小延时时间，调试程序，观察步进电机转速有什么不同？ (5) 分析步进电机控制原理图。,一、实训目的 了解DS1302的工作特性。 熟悉DS1302的硬件电路、工作原理，以及DS1302的编程方法。,实训三 时钟/日历芯片DS1302秒表控制,二、实训预习知识 DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟/日历芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压为2.55.5 V。DS1302采用三线接口，与
9、CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时间数据或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM存储器。 1引脚功能 DS1302引脚功能如表4.3所示。,表4.3 DS1302引脚功能,2控制字格式 DS1302控制字格式如表4.4所示。 控制字的最高位D7必须是1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。如果D6为0，则表示存取日历时钟数据；如果D6为1，则表示存取RAM数据。D5D1指示操作单元的地址。最低位D0为0，表示要进行写操作；D0为1，表示进行读操作。控制字节总是从最低位开始输出。,表4.4 DS1302控制字格式,3复位和时钟控制 D
10、S1302通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中置RST为低电平，则会终止此数据传送，并且I/O引脚变为高阻状态。上电运行时，在VCC2.5 V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。,4数据的输入与输出 DS1302读时序图如图4.8所示，DS1302写时序图如图4.9所示。DS1302写入是在控制字输入后的下一个SCLK时钟
11、的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即D0开始。同样，在紧跟8位的控制字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据的顺序为低位D0D7。,图4.8 DS1302读时序图,图4.9 DS1302写时序图,5DS1302寄存器 DS1302有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式，其日历、时间寄存器及其控制字如表4.5所示。,表4.5 DS1302寄存器及控制字,1) 时钟/日历暂停 时钟/日历包含在7个写/读寄存器中。采有BCD码形式，秒寄存器的位D7(CH)为时钟暂停位，当D7为1时，时钟振荡停止，DS1302被置入低功率的备份方式；当D7为0
12、时，时钟将启动。 2) AM-PM/12-24方式 小时寄存器的位D7定义为12/24小时方式选择位，为高电平选择12小时方式。在12小时方式下，位D5是AM/PM位，此位为高电平时表示PM。在24小时方式下，位D5是第二个10小时位(2023时)。,3) 写保护寄存器 写保护寄存器的位D7是写保护位。开始7位(位06)置为0，在读操作时总是读出0。在对时钟或RAM进行写操作之前，位D7必须为0。当D7为高电平时，写保护防止对任何其他寄存器进行写操作。,4) 慢速充电寄存器 这个寄存器控制DS1302的慢速充电特征。慢速充电选择位(TCS)控制慢速充电器的选择。为了防止偶然的因素使之工作，只有
13、1010模式才能使慢速充电器工作，所有其他模式将禁止慢速充电器。当DS1302上电时，慢速充电器被禁止。二极管选择位(DS)选择是一个或两个二极管连接在VCC1与VCC2之间。如果DS为01，则选择一个二极管；如果DS为10，则选择两个二极管。如果DS为00或11，则充电器被禁止，与TCS无关。RS选择连接在VCC1与VCC2之间的电阻，当RS为00时，无电阻；当RS为01时，选择2 k电阻；当RS为10时，选择4 k电阻；当RS为11时，选择8 k电阻。,5) 时钟/日历多字节方式 时钟/日历命令字节可规定多字节方式，在此方式下，最先8个时钟/日历寄存器可以从地址0的第0位开始连续地读/写。
14、当指定写时钟/日历为多字节方式时，如果写保护位被设置为高电平，则没有数据会传送到8个时钟/日历寄存器的任一个。在多字节方式下，慢速充电器是不可访问的。,DS1302还有充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读/写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的控制寄存器，此方式下可一次性读/写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。,三、实训设备与器件 实训设备
15、：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：时钟/日历芯片DS1302，LED数码管显示器，74LS164移位寄存器。 四、实训内容 先写00到秒寄存器，再读DS1302秒寄存器内容，通过74LS164移位寄存器进行串/并转换后送LED显示，实现秒定时并显示。,五、实训连线 DS1302连线孔：RST接P1.4，I/O接P1.3，SCLK接P1.2。 串/并转换连线孔：DIN接P3.0，CLK接P3.1。DS1302时钟芯片连线图如图4.10所示。串/并转换连线图如第三章图3.25所示。 六、实训程序流程图 时钟芯片DS1302秒表控制程序流程图如图4
16、.11所示。,图4.10 DS1302连线图,图4.11 时钟芯片DS1302秒表控制程序流程图,八、实训要求与思考题 (1) 分析并完成参考程序中的填空内容。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，实现要求的功能。 (3) 时钟/日历芯片DS1302数据如何输入和输出？ (4) 改变控制编程实现时、分、秒显示。 (5) 分析时钟/日历芯片DS1302如何发出读/写命令？,一、实训目的 掌握单片机系统扩展键盘显示接口的方法，7289的工作原理及编程方法。 二、实训预习知识 HD7289是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管的智能显示驱动芯片。它可连接多达64键的
17、键盘矩阵，单片即可完成LED显示和键盘接口的全部功能。 1引脚功能 HD7289的引脚功能如表4.6所示。,实训四 7289键盘显示系统,表4.6 HD7289的引脚功能,2控制指令 HD7289的控制指令分为两大类，即纯指令和带有数据的指令。 1) 纯指令 (1) 复位清除指令A4H：将所有显示和所有设置的属性清除。 (2) 测试指令BFH：将LED的所有段点亮，并处于闪烁状态。,(3) 左移指令A1H：使所有的显示自右向左移一位，各位所设置的属性不变。 (4) 右移指令A0H：使所有的显示自左向右移一位，各位所设置的属性不变。 (5) 循环左移指令A3H：与左移指令不同的是原最高位移到最低
18、位。 (6) 循环右移指令A2H：与右移指令不同的是原最低位移到最高位。,2) 带有数据的指令 (1) 下载数据且按方式0译码。,A2A0是位地址：000位0，001位1，010位2，011位3，100位4，101位5，110位6，111位7。 D3D0为数据，按以下规则译码：00H09H09，0AH -，0BHE，0CHH，0DHL，0EHP，0FH空(无显示)。 小数点的显示由DP位控制，DP为1显示，DP为0不显示。 (2) 下载数据且按方式1译码。,与上一条指令基本相同，所不同的是译码方式，该指令的译码方式为00H0FH0F。 (3) 下载数据但不译码。,其中，A2A0为地址码，DPG
19、分别对应LED各段，相应的段为1时被点亮。,图4.12 7289键盘代码定义,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：时钟/日历芯片DS1302，LED数码管显示器，键盘显示芯片7289。,四、实训内容 连续运行程序，数码管最高位闪烁显示P等待键盘输入，然后从键盘输入数据，如果数据符合，则时钟芯片DS1302从该数据开始计时，并在LED上显示时间值。 功能键设定：18消隐指令演示；19左右移位指令演示；1A测试指令演示；1B段寻址指令演示；1C综合演示。,五、实训连线连P2.0，DATA连P2.2，CLK连P2.1，KE
20、Y连P2.3，如图4.13所示。时钟芯片DS1302实验区时钟实验孔：RST连P1.4，IO连P1.3，SCLK连P1.2。,图4.13 7289键盘显示系统连接图,六、实训程序流程图 7289键盘显示系统程序流程图如图4.14所示。,图4.14 7289键盘显示系统程序流程图,KEY_VALUE DATA 55H PT DATA 56H BLINK DATA 57H ；存放闪烁的位 DSBUF DATA 58H ；显示缓冲区58H5FH LAST_SEG DATA 60H ；熄灭的段地址 SEG_NUM DATA 61H ；点亮的段地址,八、实训要求与思考题 (1) 分析并完成参考程序中的填
21、空内容。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，实现要求的功能。 (3) 7289芯片有哪些控制字？分别控制什么功能？ (4) 分析程序功能并填空。 (5) 如何控制调试时间初值？ (6) 分析7289芯片如何判断键值？如何处理键值？,一、实训目的 了解1616点阵LED的工作原理。 掌握用单片机对1616点阵LED显示汉字的编程控制方法。 二、实训预习内容 (1) 字符采用1616点阵排列，字的纵向8点构成一字节，上方的点在字节的高位，字符点阵四角按左下角左上角右下角右上角取字，每个字需要32个字节来表示。 (2) 字符列扫描由74LS154译码控制，行扫描由74HC5
22、95移位控制。,实训五 LED点阵显示,(3) 74HC595芯片是一种串入并出的芯片，595具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器有分别的时钟控制。数据在SRCLK的上升沿输入，在RCK的上升沿进入存储寄存器中。移位寄存器有一个串行移位输入SER端，存储寄存器有一个并行8位的具备三态的总线输出。SCLR为74HC595输出清零端，74LS154是4线16线译码器。,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：74LS154译码控制，行扫描由74HC595移位控制、专用导线、LED显示芯片LMD08
23、88C。,四、实训内容 (一) 实现LED点阵显示的列扫描 1实训要求 编程控制1616 LED汉字显示屏进行列扫描。 2实训连线 P1.0连LA，P1.1连LB，P1.2连LC，P1.3连LD，P1.4连SER，P1.5连SCLR，P1.6连SRCLK，P1.7连RCK。LED点阵显示连线图如图4.15所示。,图4.15 LED点阵显示连线图,3实训参考程序流程图 LED点阵显示列扫描流程图如图4.16所示。,图4.16 LED点阵显示列扫描流程图,4参考程序 SER BIT P1.4 SCLR BIT P1.5 SRCLK BIT P1.6 RCK BIT P1.7 ORG 0000H A
24、JMP START ORG 0060H,5思考题 (1) LED点阵显示程序如何发送数据？ (2) 发送数据后为什么加延时子程序？ (3) 修改程序实现LED点阵显示扫描。,(二) 实现LED点阵汉字显示 1实训要求 编程控制1616 LED汉字显示屏显示“欢迎您使用微机产品”。 2实训连线 P1.0连LA，P1.1连LB，P1.2连LC，P1.3连LD，P1.4连SER，P1.5连SCLR，P1.6连SRCLK，P1.7连RCK。LED点阵显示连线图如图4.16所示。 3实训参考程序流程图 LED点阵汉字显示主程序流程图如图4.17所示。,图4.17 LED点阵汉字显示主程序流程图,4实训参
25、考程序 列扫描由74LS154控制，P1.0P1.3对应154的AD，行扫描由74HC595移位控制，P1.4连SER，P1.5连SCLR，P1.6连SRCLK，P1.7连RCK。,ORG 0030H,五、实训要求与思考题 (1) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，实现要求的功能。 (2) 修改程序，实现列循环点亮中间间隔时间为1秒。 (3) 修改程序，实现两个字为一组轮流显示，如先显示“欢迎”隔1秒后显示“使用”，依次类推。 (4) 程序中为什么要判断两次FFH？ (5) 分析LED点阵如何进行数据发送？,一、实训目的 了解LCD液晶显示器的引脚功能和连线方法。 掌握LCD
26、液晶显示模块与单片机的连接方法，LCD液晶显示模块显示汉字的编程方法。 二、实训预习知识 1LCD模块 LCD(SMG12864及兼容芯片)模块引脚说明如表4.7所示。,实训六 点阵式LCD(12864)液晶显示,表4.7 LCD(SMG12864及兼容芯片)模块引脚介绍,2基本操作说明 1) 读状态 输入：RS=L，R/W=H，CS1或CS2=H，E=高脉冲； 输出：D0D7=状态字。 2) 写指令 输入：RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，CS1或CS2=H，E=高脉冲； 输出：无。,3) 读数据 输入：RS=H，R/W=H，CS1或CS2=H，E=H； 输出：D0D7=数据。 4)
27、写数据 输入：RS=H，R/W=L，D0D7=数据，CS1或CS2=H，E=高脉冲； 输出：无。,4RAM地址映射图 LCD显示屏由两片控制器控制，每个内部带有6464位(512字节)的RAM缓冲区，对应关系如图4.18所示。,图4.18 两片LCD显示屏,2) 数据控制 控制器内部设有一个数据地址页和一个数据地址列指针，用户可通过它们来访问内部的全部512字节RAM。,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，LCD(SMG12864)模块。 四、实训内容 在LCD(SMG12864)模块上显示“微机应用研究所
28、”。,五、实训连线 把仿真器的数据线与LCD数据线相连。RS连P2.0，CS1连P2.2，R/W连P2.3，CS2连P2.1，E连P2.7。 点阵式LCD(SMG12864)液晶显示连线图如图4.19所示。,图4.19 点阵式LCD(SMG12864)液晶显示连线图,六、实训参考程序流程图 点阵式LCD(SMG12864)液晶显示流程图如图4.20所示。,图4.20 点阵式LCD(SMG12864)液晶显示流程图,八、实训要求与思考题 (1) 分析并完成参考程序中的填空内容。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，实现要求的功能。 (3) 分析程序中如何传送数据？ (4)
29、 程序中如何实现整屏显示？如何实现行扫描显示？,一、实训目的 了解单总线传输协议。 掌握DS18B20单总线数字式温度传感器的工作原理、控制方法及编程方法；以及单片机应用系统的综合设计、分析和调 试方法。 二、实训预习知识 1芯片简介 (1) DS18B20内部结构如图4.21所示。,实训七 DS18B20单总线数字式温度控制,图4.21 DS18B20内部结构,(2) DS18B20有独特的单线接口方式，如图4.22所示。 单总线协议：总线协议保证了数据可靠的传输，任一时刻单总线上只能有一个控制信号或数据。一次数据传输可分为以下四个操作过程： 初始化； 传送ROM命令； 传送RAM命令； 数
30、据交换。,单总线上所有的处理都从初始化开始。初始化时序由一个复位脉冲(总线命令者发出)和一个或多个从者发出的应答信号(总线从者发出)组成。应答脉冲的作用是：从器件让总线命令者知道该器件是在总线上的，并准备好开始工作。,当总线命令者检测到某器件的存在时，先发送7个ROM 功能命令中的一个命令： 读ROM：总线上只有一个器件时，即读出其序列号； 匹配ROM：总线上有多个器件时，寻址某个器件； 查找ROM：系统首次启动后，须识别总线上各器件； 跳过ROM：总线上只有一个器件时，可跳过读ROM命令直接向器件发送命令，以节省时间；, 超速匹配ROM：超速模式下寻址某个器件； 超速跳过ROM：超速模式下跳
31、过读ROM命令； 条件查找ROM：只查找输入电压超过设置的报警门限值的器件。,当成功执行上述命令之一后，总线命令者可发送任何一个命令来访问存储器和控制功能，进行数据交换。所有数据的读/写都是从最低位开始的。 单总线传送的数据或命令是由一系统的时序信号组成的，单总线上共有四种时序信号：初始化信号、写0信号、写1信号和读信号。,表4.8 ROM操作的命令,DS18B20的高速暂存器由便笺式RAM 和非易失性电擦写EERAM组成，后者用于存储TH、TL值。数据先写入便笺式RAM，经校验后再传给EERAM。便笺式RAM占9个字节，包括温度信息(第1、2字节)、TH和TL值(3、4字节)、配置寄存器数据
32、(5字节)、CRC(第9字节)等，第6、7、8字节不用。,DS18B20的温度转换时间比较长，而且设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。 存储器的命令共有6条，如表4.9所示。,表4.9 DS18B20存储控制命令,在正常情况下，DS18B20的测温分辨率为0.5，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先，用DS18B20提供的读暂存器指令(BEH)读出以0.5为分辨率的温度测量结果；其次，切去测量结果中的低有效位(LSB)，得到所测实际温度的整数部分Tz；然后，再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。,当DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH
33、、TL作比较。若TTH或TTL，则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度，主机进行告警搜索。一旦某测温点越限，主机利用告警搜索命令即可识别正在告警的器件，并读出序列号，而不必考虑非告警器件。,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，单线数字传感器DS18B20，LED显示器。 四、实训内容 设计一个温控系统，通过传感器读取外界温度，并通过两位LED数码管显示测量的实时温度，用手触摸传感器，观察LED所显示的温度变化。,五、实训连线 单线数字传感器D
34、S18B20芯片：QD连P1.0。 串/并转换实验孔：DIN连P3.0，CLK连P3.1。,七、实训要求与思考题 (1) 分析程序，读懂程序功能，画出程序流程图。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，用手触摸DS18B20温度传感器，观察显示数据的变化情况。 (3) 画出单片机与DS18B20温度传感器、显示器连接的电路图。 (4) 实训程序中只是设置温度的最高值和最低值，并没有进行处理，若要求超过最高温度就启动风扇，低于最低温度就报警，请编程实现，并画出连接图。,一、实训目的 熟悉I2C总线的接口方式。 掌握I2C总线读/写时序和编程方法。,实训八 AT24C16 I
35、2C总线,二、实训预习知识 I2C(Inter-IC)总线是英文 INTER IC BUS 或 IC TO IC BUS 的简称。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线的器件同时接到I2C总部线上，所有I2C兼容的器件都有标准接口，通过地址来识别通信对象，使它们可以经由I2C总线互相直接通信。,I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可以发送和接收数据。CPU发出的控制信号分为地址码和数据码两部分：地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定总线通信的器件；数据码是通信的内容。,为了避免总线上
36、信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端必须是开漏输出或集电极开路输出的结构。SDA与SCL为双向线，用上拉电阻接到电源的正极。 在传输数据开始前，主控器件应发送起始位，通知从接收器件作好接收准备；在传输数据结束时，主控器件应发送停止位，通知从接收器件停止接收。这两种信号是启动和关闭I2C器件的信号。以下分析所需的起始位及停止位的时序条件，如图4.23所示。,图4.23 起始位及停止位的时序条件,起始位时序：当SCL 线在高位时，SDA 线由高转至低，I2C总线被启动。 停止位时序：当SCL 线在高位时，SDA 线由低转至高，I2C总线被关闭。 I2C总线接收器在SCL时钟上升沿锁存SDA引脚
37、上的输入数据，I2C总线发送时，先输出高位，后输出低位。,数据传送必须有应答信号。接收器收到发送器一个字节的数据后，必须向发送器回送低电平的应答信号，否则发送器将停止发送数据。因此在主器件输出一个字节的数据后，必须再发送第九个SCL脉冲，以便主器件检测从器件回送的应答信号(低电平有效)。从器件给出应答信号后主器件也要向从器件回送一个低电平的应答信号，如图4.24所示。,图4.24 发送器在应答期间下拉SDA线,I2C总线数据传输过程： 写入过程：启动被控接收器地址R/W=0等待应答信号输出存储单元地址等待应答信号输出写入存储单元的数据等待应答信号停止。 读出过程：启动被控接收器地址R/W=1等
38、待应答信号主器件读数据等待应答信号停止。,连续执行读操作是为了指定定时器地址和片内地址，重复一次启动信号和器件地址(读)，就可读出该地址的数据。由于“伪字节写”中并未执行写操作，因此地址没有加1。以后每读取一个字节，地址自动加1。在读操作中，接收器件收到最后一个数据字节后不返回肯定应答(保持SDA 高电平)，随后发停止信号。SDA 上连续读操作的数据状态如下：,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，AT24C16芯片，LED显示器。 四、实训内容 对AT24C16进行读/写，把数据写入指定的地址中，然后从该地
39、址中读出数据，并在LED上显示。,五、实验连线 AT24C16实验孔：SCL连P1.0，SDA连P1.1。 串/并转换实验孔：DIN连P3.0，CLK连P3.1。 AT24C16 I2C总线连接图如图4.25所示。,图4.25 AT24C16 I2C总线连接图,七、实训要求与思考题 (1) 分析程序，读懂程序功能，画出程序流程图。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，观察显示数据的变化情况。 (3) 分析AT24C16读/写数据的方法。,一、实训目的 熟悉IC卡的功能特性及与单片机的数据交换方法。 掌握IC卡接口电路的原理与设计方法，以及IC卡编程的方法。,实训九 IC
40、卡读写程序,二、实训预习知识 1SLE4442特性 SLF4442的特性包括以下几个方面： (1) 2568位的EEPROM的用户存储器； (2) 321位写保护存储器； (3) 2线制通信协议，可按字节寻址； (4) 串行接口、触点配置、复位响应符合ISO标准7816-3； (5) 擦除和写入的编程时间都为2.5 ms； (6) 至少可以擦写10 000次，数据保持10年以上。,2卡功能分区 卡存储器分为主存储器和密码存储器。 (1) 主存储器。主存储器的容量为256个字节，每个字节为8位。主存储器可分为保护区和应用区。地址单元为001FH的32个字节是保护区，带位保护功能，一旦实行保护后，
41、被保护的单元不可擦除和改写。保护区中没有设置为保护状态的字节，其使用与应用区完全相同。20H0FFH为应用区，该区的读/写是以字节方式进行的。,(2) 密码存储器。SLE4442提供了一个4字节的密码存储器，其中，0单元的EC是误码计数器，只用了该单元的后三位。其余3个字节存放密码。在上电以后，除密码以外，整个存储器都是可读的，如果擦除或改写卡中内容，必须校验密码，只有3个字节密码内容完全相同才可进行。这时可读出密码内容，如果需要的话，还可以改写密码。,如果输入的密码不正确，错一次，EC为011，再一次不正确，EC为001，三次不正确，EC为000，这时卡片自锁，不能进行读/写操作。三次输入只
42、要有一次正确，EC就为111。,3引脚定义及功能 SLE4442的引脚及功能如表4.10所示。,表4.10 SLE4442的引脚功能,4IC卡的操作 IC卡与接口设备的通信采用I2C总线形式。 1) 复位与复位应答 上电以后，随着CLK上的1个时钟脉冲，当RST由高电平到低电平时进行了一次复位操作。在以后的32个时钟脉冲的输入，I/O线上将得到相应32位数据，这是从卡发送到CPU的复位应答标头，由H1、H2、H3、H4四个字节组成。,其中，H1表示同步传输协议的类型；H2表示协议类型的参数，它们必须符合ISO7816-3标准；H3和H4不在该标准范围之内，SLE4442的标头为A2 14 10
43、 91。在对卡操作前，一般进行复位和复位应答操作，有时要连续进行两次才能得到正确的复位应答信息。IC时序如图4.26所示。,图4.26 IC时序,以下为7个命令字：,3) 密码存储器操作 对密码存储器的操作有三个命令：读密码、写密码和校验密码。 校验密码必须按顺序执行程序，任何改变都会导致失败，不能修改密码还可能引起EC位从“1”变为“0”。 4) 主存储器的操作 对主存储器的操作命令有四个读/写应用区、读/写保护区。保护区被保护的信息不能改写，伴随着32个时钟脉冲的输入，使用读/写保护区的命令可以知道哪些位被保护。,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-20
44、08XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，LED显示器。,四、实训内容 卡的初始密码为FFH，FFH，FFH，校验密码成功后，在应用存储器中写入数据，再读出数据看是否正确。 五、实训连线 SLE4442连线图如图4.27所示。 IC-RET连P1.3，IC-I/O连P1.2，IC-CLK连P1.4。 串/并转换实验孔：DIN连P3.0，CLK连P3.1。,图4.27 SLE4442连线图,七、实训要求与思考题 (1) 分析程序，读懂程序功能，画出程序流程图。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，观察显示数据数值与输入的数据是否一致。 (3) 分析程序读字节、写字节
45、的方法。 (4) 分析程序写密码、更新密码、校验密码的方法。,表4.11 SCON串口工作方式,SM2：允许方式2和方式3的多机通信控制位。 REN：允许串行接收位。 TRB：在方式2和方式3中发送的第9位数据。 RB8：在方式2和方式3中是接收到的第9位数据。 TI：发送中断标志。 RI：接收中断标志。,三、实训设备与器件 实训设备：QTH-2008XS单片机实验仪，QTH-2008XS开发软件，PC机。 实训器件：专用导线，LED显示器。 四、实训内容 (1) 发送09在PC机上显示。先使PC机的超级终端处于连接状态，然后连续运行程序，观察超级终端窗口接收到的数据。 (2) 从PC机键盘上
46、输入数据并在LED上显示。先使PC机的超级终端处于连接状态，然后连续运行程序，在超级终端窗口输入0F，观察实验仪LED上显示的数据。,五、实训连线 (1) 用串口线把仿真机与PC机相连，把串口旁边的短路块SW1短路在RS232上。 (2) 把RXD与仿真器的P3.0相连，把TXD与仿真器的P3.1相连。 (3) 把串/并转换的DIN与P1.0相连，把CLK与P1.1相连。 连线如图4.28所示。,图4.28 实训连线图,六、参考程序流程图 程序流程图如图4.29所示。,图4.29 程序流程图,八、实训调试 (1) 调试时计算机设定。在做单片机发送时，为了方便观察从单片机接收到的结果，进入Win
47、dows附件通信超级终端。进入终端后在“连接时使用”下拉框选择所使用的COM口，波特率设置为4800，数据位8位，奇偶校验位无，停止位1位，流量控制无。等待接收数据。,在做单片机接收时，在第一个实验的基础上加以下设定：单击“文件”菜单，在“属性”项中单击“设置”按钮，选择ASIIC码设置，并在“本地回显建入的字符”选项前打钩。 (2) 输入程序并汇编通过，纠错无误，屏蔽断点全速运行程序，观察显示数据数值与输入的数据是否一致。,九、思考题 (1) 分析单片机如何设置串行口的波特率？ (2) 分析PC机如何接收数据？ (3) 分析单片机如何发送数据？,一、实训目的 掌握8251芯片的结构和编程方法
48、，以及单片机通信的编 程方法。 二、实训预习知识 18251信号线 因为8251是CPU与外设或Mode之间的接口芯片，所以它的信号线分为两组：一组是用于与CPU接口的信号线，另一组是用于与外设或Mode接口的信号线。,实训十一 8251可编程串行口与PC机通信,(1) 与CPU相连的信号线：除了双向三态数据总线(D7D0)、读(RD)、写(WR)、片选(CS)之外，还有以下信号线。 RESET：复位，通常与系统复位相连。 CLK：时钟，由外部时钟发生器提供。 C/D：控制/数据引脚。 TxRDY：发送器准备好，高电平有效。 TxE：发送器空，高电平有效。 RxRDY：接收器准备好，高电平有效。 SYNDET/BRKDET：同步/中止检测，双功能引脚。,(2) 与外设或Mode相连的信号线如下： DTR：数据终端准备好，输出，低电平有效。 DSR：数据装置准备好，输入，低电平有效。 RTS：请求发送，输出，低电平有效。 CTS：准许传送，输入，低电平有效。 TxD：发送数据线。 RxD：接收数据线。 TxC：发送时钟，控制发送数据的速率。 RxC：接收时钟，控制接收数据的速率。,
