第4章2时钟芯片的扩展课件.ppt

1、1DS1302 DS1302是美国达拉斯（是美国达拉斯（Dallas）半导体公司推出的一种高性）半导体公司推出的一种高性能、低功耗、带能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、的实时时钟芯片，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。采用三线串行数据传输时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线串行数据传输接口与接口与CPU进行同步通信，内部有一个进行同步通信，内部有一个31B的高速的高速RAM，工作电压，工作电压范围为范围为2.55.5V。2.MC146818 MC146818是是Motorola公司生产的时钟芯片。它支持时间公司生产的时钟芯

2、片。它支持时间（时、分、秒），也支持日期（世纪、年、月、日、星期）及闰月的（时、分、秒），也支持日期（世纪、年、月、日、星期）及闰月的自动调整。工作电流小（几自动调整。工作电流小（几 A）。内部有）。内部有64B的的RAM，可设定报警，可设定报警时间（日、时、分、秒）并在报警时间到时产生中断。时间（日、时、分、秒）并在报警时间到时产生中断。4.4.1 4.4.1 时钟芯片概述时钟芯片概述 3.M41T50/60/65 M41T50/60/65 STM公司的实时时钟产品，具有尺寸小、功耗低（电公司的实时时钟产品，具有尺寸小、功耗低（电源电压为源电压为3.0V时，工作电流为时，工作电流为350 A

3、，待机电流小于，待机电流小于650nA）等特点。可通）等特点。可通过过I2C串行总线提供从秒到世纪的数据和时间信息，自动实现闰年调整。总串行总线提供从秒到世纪的数据和时间信息，自动实现闰年调整。总线工作电压为线工作电压为1.33.6V。尤其适用于电池操作和便携式应用，也适用于工。尤其适用于电池操作和便携式应用，也适用于工业系统、医学及大型家用电器。业系统、医学及大型家用电器。4.X1203 X1203是一个带时钟是一个带时钟/日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。内含日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。内含双端口时钟和报警器寄存器，能以秒、分、时、日、星期、月和年为单位双端口时钟和报警器寄存

4、器，能以秒、分、时、日、星期、月和年为单位跟踪时间，具有闰年校正功能。其电压为跟踪时间，具有闰年校正功能。其电压为2.56V。此外，此外，DS12887是实时日历时钟芯片，是实时日历时钟芯片，DS1644-120是非易失性时钟芯是非易失性时钟芯片，片，DS1387是带有看门狗的时钟芯片，是带有看门狗的时钟芯片，M6242B是直接与是直接与CPU总线连接的总线连接的定时时钟定时时钟/日历芯片，日历芯片，PCF8563P是宽电压是宽电压I2C接口实时时钟接口实时时钟/日历芯片等等。日历芯片等等。4.4.2 DS12C8874.4.2 DS12C887的结构及工作原理的结构及工作原理 DS12C88

5、7是美国是美国Dallas公司生产的实时日历时钟芯片，采公司生产的实时日历时钟芯片，采用用CMOS技术，与技术，与MC146818B和和DS1287管脚兼容，特点如下：管脚兼容，特点如下：（1）具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，有）具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，有12小时小时制和制和24小时制两种模式。小时制两种模式。（2）可实现闰年调整。时间可用二进制数和）可实现闰年调整。时间可用二进制数和BCD码表示。码表示。（3）内部有）内部有128字节字节RAM，其数据具有掉电保护功能。，其数据具有掉电保护功能。（4）可以选择）可以选择Motorola和和Intel总线时序。通过编

6、程可实现多种总线时序。通过编程可实现多种方波输出。方波输出。（5）工作电压为）工作电压为4.55.5，工作电流为，工作电流为715mA。在断电情。在断电情况下运行十年以上不丢失数据。况下运行十年以上不丢失数据。（6）功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠，可广泛）功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。1.DS12C887的基本组成及引脚的基本组成及引脚 组成：组成：石英晶体振荡器、锂电池、总线接口、控制寄存器石英晶体振荡器、锂电池、总线接口、控制寄存器AD、实时时、实时时钟、日历时钟、报警时钟、方波电路

7、和用户钟、日历时钟、报警时钟、方波电路和用户RAM等。等。24脚脚DIP封装，其引封装，其引脚如下图所示。脚如下图所示。引脚的功能如下：引脚的功能如下：MOTMOT：模式选择（：模式选择（MotorolaMotorola模式和模式和IntelIntel模式）。模式）。SQWSQW：方波输出，通过对控制寄存器：方波输出，通过对控制寄存器A A编程，有编程，有1313种方波信号的输出。种方波信号的输出。AD0AD0AD7AD7：地址：地址/数据复用总线。数据复用总线。ASAS：地址锁存。：地址锁存。：写数据控制输入。：写数据控制输入。：读数据控制输入。：读数据控制输入。：片选信号输入线。：片选信号

8、输入线。：中断请求输出线。：中断请求输出线。：复位输入线。：复位输入线。NCNC：空引脚。：空引脚。RDCSIRQRESETWR2 DS12C887的状态控制寄存器的状态控制寄存器 DS12C887状态控制寄存器及存储单元功能表如下表所示。状态控制寄存器及存储单元功能表如下表所示。（1）状态状态控制寄存器控制寄存器A A（地址为（地址为xx0AHxx0AH）控制寄存器控制寄存器A控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：UIP位：位：更新周期标志位。更新周期标志位。DV0DV2：芯片内部振荡器芯片内部振荡器RTC控制位。控制位。RS3RS0：周期性中断或可编程方波输出速率选择

9、位。各周期性中断或可编程方波输出速率选择位。各种不同的组合可以产生不同的输出。种不同的组合可以产生不同的输出。（2）控制寄存器）控制寄存器B（地址为（地址为xx0BH）控制寄存器控制寄存器B控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：SET位：更新周期位：更新周期/芯片停止工作选择位。芯片停止工作选择位。PIE,AIE,UIE位：周期中断、报警中断、更新结束中断允许位。位：周期中断、报警中断、更新结束中断允许位。SQWE位：方波输出允许位。位：方波输出允许位。DM位：时标寄存器用十进制位：时标寄存器用十进制BCD码表示或用二进制表示格式选择位。码表示或用二进制表示格式选择位。2

10、4/12位：位：24/12小时模式设置位。小时模式设置位。DSE位：夏令时服务位。位：夏令时服务位。（2）控制寄存器）控制寄存器C（地址为（地址为xx0CH）控制寄存器控制寄存器C控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：IRQF位：中断申请标志位。位：中断申请标志位。PF,AF,UF位：周期中断、报警中断、更新结束中断标志位。位：周期中断、报警中断、更新结束中断标志位。以上四个标志位在程序读取状态控制寄存器以上四个标志位在程序读取状态控制寄存器C的内容后，或者引脚的内容后，或者引脚变有效时（低电平），自动清变有效时（低电平），自动清0。D0D3位：保留标志位。位：保留标志位

11、。（2）控制寄存器）控制寄存器D（地址为（地址为xx0DH）控制寄存器控制寄存器D控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。控制寄存器D只有VRT位可用，该位用于指示芯片内锂电池的工作状态。正常时，VRT=1，锂电池耗尽时，VRT=0，此时读出的数据无效。该寄存器的其他各位均为厂家保留位，读出值始终为零，不允许用户向这些位写入数据。3DS12C887的中断和更新周期的中断和更新周期 DS12C887处于正常工作状态时，每秒将产生一个更新周期。处于正常工作状态时，每秒将产生一个更新周期。更新周期的基本功能为：更新周期的基本功能为：（1）刷新各个时标寄存器的内容，同时，秒时标寄存器内容）刷新

12、各个时标寄存器的内容，同时，秒时标寄存器内容加加1，并检查其他时标寄存器内容是否有溢出，如有溢出则相应，并检查其他时标寄存器内容是否有溢出，如有溢出则相应的日、月、年进位。的日、月、年进位。（2）检查时、分、秒报警时标寄存器的内容是否与对应时标）检查时、分、秒报警时标寄存器的内容是否与对应时标寄存器的内容相符。寄存器的内容相符。避开更新周期内访问时标寄存器的方案：避开更新周期内访问时标寄存器的方案：（1）利用更新周期结束发出的中断，提醒）利用更新周期结束发出的中断，提醒CPU将有将有998ms左左右的时间去获取有效的数据。右的时间去获取有效的数据。（2）利用寄存器）利用寄存器A中的中的UIP位

13、来指示芯片是否处于更新周期。位来指示芯片是否处于更新周期。在在UIP位从低变高到位从低变高到244s后，芯片将开始其更新周期，到后，芯片将开始其更新周期，到UIP位位为低电平时，则利用为低电平时，则利用244s的间隔时间去读取时标信息。的间隔时间去读取时标信息。4.4.3 DS12C8874.4.3 DS12C887与与MCS-51MCS-51的接口的接口 由于由于DS12C887片内自带地址锁存器，故片内自带地址锁存器，故AD0AD7与单片与单片机处理器的机处理器的P0口直接相连，将单片机的口直接相连，将单片机的ALE信号连到信号连到DS12C887的的AS引脚。其他的引脚与单片机的连接如下

14、图所示。引脚。其他的引脚与单片机的连接如下图所示。DS12C887内部存储器起始地址为内部存储器起始地址为7F00H，时间、日历及报警信，时间、日历及报警信息分别存储在息分别存储在7F00H7F09H单元中，状态控制寄存器单元中，状态控制寄存器AD的的地址分别为：地址分别为：7F0AH,7F0BH,7F0CH,7F0DH。4.4.4 DS12C8874.4.4 DS12C887的应用举例的应用举例 1DS12C887的初始化设置的初始化设置（1）禁止芯片内部的更新周期操作（寄存器）禁止芯片内部的更新周期操作（寄存器B中的中的SET位置位置1），），（2）初始化时标参数寄存器（）初始化时标参数寄

15、存器（00H09H单元）和状态寄存器单元）和状态寄存器A，（3）清除寄存器）清除寄存器C中的中的PF、AF、UF标志位。标志位。（4）判断）判断DS12C887内部锂电池的状态，决定片内的内部锂电池的状态，决定片内的RAM内容是否可用。内容是否可用。（5）状态寄存器）状态寄存器B中的中的SET位置位置0，芯片开始计时工作。，芯片开始计时工作。2DS12C887的闹钟设置的闹钟设置 DS12C887共有共有3个闹钟单元（时、分、秒），个闹钟单元（时、分、秒），DS12C887根据用户对根据用户对3个单元设定的初值能够提供两种闹钟报警方式。个单元设定的初值能够提供两种闹钟报警方式。（1）每日一次报

16、警。）每日一次报警。（2）固定间隔时间报警。）固定间隔时间报警。3DS12C887的初始化编程的初始化编程（见教材）（见教材）4.5 4.5 系统监控芯片的扩展系统监控芯片的扩展 为了提高单片机应用系统的抗干扰性能，可外扩电源监控电路、看门为了提高单片机应用系统的抗干扰性能，可外扩电源监控电路、看门狗、系统监控芯片等。狗、系统监控芯片等。电源监控电路电源监控电路：利用监控芯片及少量的外围元件组成的各种有效复位电路，利用监控芯片及少量的外围元件组成的各种有效复位电路，能对电源异常情况进行监控。其特点是监控功能强，可靠性高，外围元件少，能对电源异常情况进行监控。其特点是监控功能强，可靠性高，外围元

17、件少，监控电路简单，体积小。监控电路简单，体积小。“看门狗（看门狗（Watchdog）”：在系统设计中通过软件或者硬件方式在一定的周在系统设计中通过软件或者硬件方式在一定的周期内监控单片机或者其他处理器的运行状况，如果在规定的时间内没有收到期内监控单片机或者其他处理器的运行状况，如果在规定的时间内没有收到来自被监控单片机或者其他处理器的正确触发信号，则来自被监控单片机或者其他处理器的正确触发信号，则“看门狗看门狗”会强制系会强制系统复位，以保证系统在受到干扰时仍能够维持正常的工作状态。统复位，以保证系统在受到干扰时仍能够维持正常的工作状态。软件软件“看门狗看门狗”是利用单片机内部空闲的定时器是

18、利用单片机内部空闲的定时器/计数器实现的，其特点计数器实现的，其特点是无需外加硬件电路，但占用片内定时器是无需外加硬件电路，但占用片内定时器/计数器资源。计数器资源。硬件硬件“看门狗看门狗”是指集成在专用芯片或单片机内部的专用电路，该电路是指集成在专用芯片或单片机内部的专用电路，该电路实际上是一种特殊的定时器。实际上是一种特殊的定时器。系统监控芯片（也称处理器监控芯片系统监控芯片（也称处理器监控芯片P）：可实现实时监控电源电压、看可实现实时监控电源电压、看门狗定时输出、备份电池切换、系统复位等功能。门狗定时输出、备份电池切换、系统复位等功能。4.5.1 4.5.1 概述概述 1.MAX7037

19、08/813/L系列系列 MAX703708/813/L系列是美国美信（系列是美国美信（Maxim）公司推出）公司推出的低价位微处理器监控芯片，具有看门狗定时器、自动和手动的低价位微处理器监控芯片，具有看门狗定时器、自动和手动复位以及电压门限监测等功能。引脚图如下图所示。复位以及电压门限监测等功能。引脚图如下图所示。2.IMP705708/813L系列系列 IMP705708/813L系列系列CMOS微处理器监控器能实时监控微处理器监控器能实时监控电源、电池电压和微处理器的工作状态，可替换电源、电池电压和微处理器的工作状态，可替换Maxim公司的公司的MAX705/6/7/8及及MAX813L

20、。具有精确的电源监控、去抖动的手。具有精确的电源监控、去抖动的手动复位输入、看门狗定时器（动复位输入、看门狗定时器（IMP705/706）、）、200ms复位脉冲宽复位脉冲宽度、高电平有效的复位输出（度、高电平有效的复位输出（IMP707/708/813L）等。引脚图如）等。引脚图如下图所示。下图所示。3.SP705708/813L/813M系列系列 SP705/706/707/708/813L/813M系列微处理器（系列微处理器（P）监控器，）监控器，包含一个看门狗定时器，一个包含一个看门狗定时器，一个P复位模块，一个供电失败比较复位模块，一个供电失败比较器，及一个手动复位输入模块。可监测器

21、，及一个手动复位输入模块。可监测P及数字系统中的供电及数字系统中的供电情况。其特点是高精度电压监控器（情况。其特点是高精度电压监控器（4.65V），溢出周期为），溢出周期为1.6s的独立看门狗定时器，复位脉冲宽度为的独立看门狗定时器，复位脉冲宽度为200ms，具有开关式手动，具有开关式手动复位输入，支持对供电失败及低电池警告进行监控。引脚图如复位输入，支持对供电失败及低电池警告进行监控。引脚图如下图所示。下图所示。4.带有串行带有串行E2PROM的微处理器监控器的微处理器监控器X25045 X25045是带有串行是带有串行E2PROM的的CPU监控器。它具有上电复位控制、电源电监控器。它具有上

22、电复位控制、电源电压监控、看门狗定时器等功能，片内含压监控、看门狗定时器等功能，片内含512字节存储单元的串行字节存储单元的串行E2PROM。4.5.2 MAX692A4.5.2 MAX692A的工作原理的工作原理 特点：特点：MAX692A是美国是美国Maxim公司的系统监控芯片产品，具有公司的系统监控芯片产品，具有后备电池切换、电源失效和电池低电压报警，掉电判断（低于后备电池切换、电源失效和电池低电压报警，掉电判断（低于4.4V将产生复位信号）、将产生复位信号）、“看门狗看门狗”监控（定时时间为监控（定时时间为1.6s）等功能。工作电压：等功能。工作电压：1.2V5.5V，静态电流：，静态

23、电流：200A，备用电，备用电池方式静态电流：池方式静态电流：50A。1MAX692A引脚功能引脚功能 DIP（双列直插式）或者SO（表面贴片）8引脚封装，引脚图如右图所示。各引脚含义如下：各引脚含义如下：VOUT：电源输出引脚，在正常情况下，：电源输出引脚，在正常情况下，IOUT=50mA，VOUT=（VCC 0.5）（）（VCC 0.25）V之间；在备用电池模式下，之间；在备用电池模式下，IOUT=250A，VOUT=（VBATT 0.5）（）（VBATT 0.25）V。VCC：电源引脚，电压范围：电源引脚，电压范围1.25.5V。GND：地。：地。PFI：电源失效输入，当：电源失效输入，

24、当PFI低于低于1.25V时，引脚变低。时，引脚变低。：电源失效输出，当：电源失效输出，当PFI低于低于1.25V时，引脚变低，其他情况时，引脚变低，其他情况为高。为高。WDI：“看门狗看门狗”输入。输入。：复位输出引脚。：复位输出引脚。VBATT：备用电池电源输入。：备用电池电源输入。RESETPFO2MAX692A工作原理工作原理 MAX692A由复位电路、看门狗电路、电压比较和备用电池由复位电路、看门狗电路、电压比较和备用电池切换电路四部分组成。切换电路四部分组成。复位电路：复位电路：在微处理器上电、掉电及低压供电时，监控器发生复在微处理器上电、掉电及低压供电时，监控器发生复位脉冲信号。

25、位脉冲信号。看门狗电路：看门狗电路：定时时间为定时时间为1.6s。若。若WDI脚输入一个脉冲，定时器脚输入一个脉冲，定时器开始计数，若在开始计数，若在1.6s内不能向内不能向WDI端输入脉冲，监视器将输出一端输入脉冲，监视器将输出一个复位信号。个复位信号。电压比较器：电压比较器：用于低电压检测。用于低电压检测。电池切换电路电池切换电路：在在VBATT端接上电池，端接上电池，MAX692A会在会在VCC掉电掉电时，自动切换到电池供电，为时，自动切换到电池供电，为RAM提供电源。提供电源。4.5.3 MAX692A4.5.3 MAX692A与与MCS-51MCS-51的接口的接口 MAX692A自

26、动监控自动监控MCS-51微处理器的典型电路如下页图微处理器的典型电路如下页图所示。在电路设计中，应合理选择所示。在电路设计中，应合理选择R1，R2的值，使得的值，使得+5V电压跌电压跌落到某个电压值（如本设计中的落到某个电压值（如本设计中的4.5V），），PFI的输入电压低于的输入电压低于1.25V，导致，导致 输出低电平，作为单片机中断的输入信号，使单输出低电平，作为单片机中断的输入信号，使单片机系统能够进行一些必要的处理（如保存某些重要数据等）。片机系统能够进行一些必要的处理（如保存某些重要数据等）。R1，R2选取的计算方法如下：选取的计算方法如下：可取可取R1=10k，R2=26k。最

27、好选取精度较高的金属膜电。最好选取精度较高的金属膜电阻。当阻。当+5V电压跌落到电压跌落到4.5V时，时，VR=1.25V，电压如果继续跌落，电压如果继续跌落，便输出低电平，触发便输出低电平，触发 中断。中断。复位按钮是为手动复位而设置的，在系统需要人为干预或者复位按钮是为手动复位而设置的，在系统需要人为干预或者测试时使用，测试时使用，R4与与C值的选择可按前述章节的方法进行。值的选择可按前述章节的方法进行。6.314.5V1.25VR2R1R16.31V4.4V25.12R1R1R0INTPFOPFO4.5.4 MAX692A4.5.4 MAX692A的编程应用的编程应用 为保证为保证CPU

28、在正常工作时，在正常工作时，Watchdog定时器不产生复位信号，必须在定时器不产生复位信号，必须在1.6s内改变内改变MAX692A的的WDI引脚上输入电平，按照上页图的电路，引脚上输入电平，按照上页图的电路，WDI引引脚的电平变化由脚的电平变化由MCS-51处理器的处理器的P1.0引脚控制，与引脚控制，与Watchdog定时器有关的定时器有关的程序段如下：程序段如下：ORG 0000HLJMP MAIN ;转至主程序转至主程序ORG 0050HMAIN:;初始化初始化SETB P1.0CLR P1.0 ;在在P1.0引脚上输出一个正脉冲，两个正脉冲之间引脚上输出一个正脉冲，两个正脉冲之间

29、的时间间隔小于的时间间隔小于1.6s SETB P1.0CLR P1.0;在在P1.0引脚上输出一个正脉冲引脚上输出一个正脉冲SETB P1.0CLR P1.0;同上，与上个正脉冲间隔时间小于同上，与上个正脉冲间隔时间小于1.6sLJMP MAINEND 当当MCS-51系统受到干扰而使处理器出现系统受到干扰而使处理器出现“死机死机”时，单片时，单片机将不能定期执行上述两条指令，则机将不能定期执行上述两条指令，则WDI引脚上也就不能定时输引脚上也就不能定时输入脉冲，看门狗定时器会在入脉冲，看门狗定时器会在1.6s后产生一个复位信号，使单片机后产生一个复位信号，使单片机复位。程序将会从复位。程序

30、将会从0000H单元重新开始程序的执行，保证了系统单元重新开始程序的执行，保证了系统的正常运转。的正常运转。4.6 总线接口扩展总线接口扩展 总线种类繁多，可分为局部总线、系统总线和通信总线。通总线种类繁多，可分为局部总线、系统总线和通信总线。通信总线是系统之间或信总线是系统之间或CPU与外设之间进行通信的一组信号线。通与外设之间进行通信的一组信号线。通信总线接口按电气标准及协议来分包括信总线接口按电气标准及协议来分包括RS-232,RS-422,RS-485,MODEM,USB,IEEE 1394,Internet网络芯片等，它们在不同的网络芯片等，它们在不同的领域得到了广泛的应用。这里主要

31、介绍领域得到了广泛的应用。这里主要介绍MCS-51单片机应用系统单片机应用系统中常用的通信总线标准及接口。中常用的通信总线标准及接口。4.6.1 EIA RS-232C4.6.1 EIA RS-232C总线标准与接口电路总线标准与接口电路 EIA RS-232C是异步串行通信中应用最广泛的标准总线，是是异步串行通信中应用最广泛的标准总线，是美国美国EIA（Electronic Industries Association，电子工业联合会），电子工业联合会）开发公布的通信协议。适合于数据传输速率在开发公布的通信协议。适合于数据传输速率在020kb/s范围内的范围内的通信，包括了按位串行传输的电气

32、和机械方面的规定。在微机通通信，包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定。在微机通信接口中被广泛采用。信接口中被广泛采用。1.电气特性电气特性（1）采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用一对收、发设）采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的；备）通信而设计的；（2）采用负逻辑。）采用负逻辑。（3）适用于传送距离不大于）适用于传送距离不大于15m，速度不高于，速度不高于20kb/s的本地设的本地设备之间通信的场合。备之间通信的场合。2.连接器连接器（1 1）DB-25DB-25连接器连接器 DB-25型连接器的外形及信号线分型连接器的外形及信号线分配如图右所示。配如图右

33、所示。25芯芯RS-232C接口具有接口具有20mA电流环接口功能，用电流环接口功能，用9,11,18,25针来实现。针来实现。（2 2）DB-9DB-9连接器连接器 DB-9连接器只提供异步通信的连接器只提供异步通信的9个个信号，其外形及信号线分配如图右所示。信号，其外形及信号线分配如图右所示。DB-25与与DB-9型连接器的引脚分配型连接器的引脚分配信号完全不同。信号完全不同。3.RS-232C的接口信号的接口信号RS-232C标准接口有标准接口有25条线，其中常用的有如下几条：条线，其中常用的有如下几条：DSRDSR：数据装置准备好；数据装置准备好；DTRDTR：数据终端准备好；数据终端

34、准备好；RTSRTS：请求发送；请求发送；CTSCTS：允许发送；允许发送；DCDDCD：接收线信号检出；接收线信号检出；RIRI：振铃指示；振铃指示；TXDTXD：发送数据；发送数据；RXDRXD：接收数据；接收数据；SGNDSGND、PGNDPGND：地线，地线，SGND（信号（信号地）、PGND（保护地）。4电平转换电平转换 RS-232C采用负逻辑，为了能够同计算机接口或终端的采用负逻辑，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在器件连接，必须在RS-232C与与TTL电路之间进行电平和逻电路之间进行电平和逻辑关系的变换。常用的转换器件有辑关系的变换。常用的转换器件有MC148

35、8,SN75150（TTL电电平到平到EIA电平的转换），电平的转换），MC1489,SN75154（EIA电平到电平到TTL电平的转换），电平的转换），MAX232（完成（完成TTL到到EIA的双向电平转换）。的双向电平转换）。MAX232芯片是Maxim公司生产的低功耗、单电源、双RS-232发送/接收器，可实现TTL到EIA的双向电平转换。其引脚排列如下图所示。5.EIA RS-232C5.EIA RS-232C与单片机系统的接口与单片机系统的接口 RS-232C与单片机系统的接口电路如图下所示。与单片机系统的接口电路如图下所示。MAX232外外围的围的4个电解电容个电解电容Cl,C2,

36、C3,C4，是内部电源转换所需电容，其，是内部电源转换所需电容，其取值均为取值均为1 F/25V，C5为为0.1 F的去耦电容。的去耦电容。MAX232的引脚的引脚T1IN,T2IN,R1OUT,R2OUT为接为接TTL/CMOS电平的引脚，引电平的引脚，引脚脚T1OUT,T2OUT,R1IN,R2IN为接为接RS-232C电平的引脚。电平的引脚。所以，所以，T1IN,T2IN引脚引脚应与应与MCS-51的串行发送引的串行发送引脚脚TXD相连接。相连接。R1OUT,R2OUT应与应与MCS-51的串行的串行接收引脚接收引脚RXD相 连接。相 连接。T1OUT,T2OUT应与应与PC机机的接收端

37、的接收端RD相连接。相连接。R1IN,R2IN应与应与PC的发送端的发送端TD相相连接。连接。4.6.2 RS-422/RS-4854.6.2 RS-422/RS-485总线标准与接口电路总线标准与接口电路 采用采用RS-232C标准进行通信，负载能力差，通信范围小，标准进行通信，负载能力差，通信范围小，传送距离不超过传送距离不超过15m，难以满足远距离的数据传输和控制。当，难以满足远距离的数据传输和控制。当测量与控制系统中需要长距离数据传输时，广泛采用的是测量与控制系统中需要长距离数据传输时，广泛采用的是RS-485总线标准。总线标准。1.RS-4221.RS-422串行总线标准串行总线标准

38、 RS-422由由RS-232发展而来，是一种单机发送、多机接收的发展而来，是一种单机发送、多机接收的单向、平衡的通信总线标准。传输速率可达单向、平衡的通信总线标准。传输速率可达10Mb/s，传输距离，传输距离延长到延长到1220m（速率低于（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线时），并允许在一条平衡总线上最多连接上最多连接10个接收器。个接收器。2.RS-4852.RS-485串行总线标准串行总线标准 EIA在在RS-422的基础上制定了的基础上制定了RS-485标准，增加了多点、标准，增加了多点、双向通信能力。双向通信能力。RS-485总线标准采用平衡发送和差分接收，能总线标准

39、采用平衡发送和差分接收，能检测低至检测低至200mV的电压，具有抑制共模干扰的能力，数据传输的电压，具有抑制共模干扰的能力，数据传输可达千米以上。可达千米以上。3.3.平衡传输平衡传输 RS-422,RS-485的数据信号采用差分传输方式，也称做平的数据信号采用差分传输方式，也称做平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一条线定义为衡传输，它使用一对双绞线，将其中一条线定义为A，另一条线，另一条线定义为定义为B。接收器与发送端的规定相同，收、发端通过平衡双绞线将接收器与发送端的规定相同，收、发端通过平衡双绞线将AA与与BB对应相连，当在接收端对应相连，当在接收端AB之间有大于之间有大于200mV的电

40、平的电平时，输出逻辑时，输出逻辑1，小于，小于 200mV时，输出逻辑时，输出逻辑0。接收器接收平衡。接收器接收平衡线上的电平范围通常在线上的电平范围通常在200mV至至6V之间。之间。4.RS-4854.RS-485串行总线的特点串行总线的特点机械特性：机械特性：采用采用RS-232/RS-485转换器（如转换器（如ADAM4520）将）将PC串行口串行口RS-232信号转换成信号转换成RS-485信号，或接入信号，或接入TTL/RS-485转换转换器（如器（如MAX485），将），将I/O接口芯片接口芯片TTL电平信号转换成电平信号转换成RS-485信号，进行远距离高速双向串行通信。信号，

41、进行远距离高速双向串行通信。电气特性：电气特性：RS-485标准采用正逻辑，标准采用正逻辑，1.5V6V表示表示“1”，6V 1.5V表示表示“0”，二线双端半双工差分电平发送与接收，二线双端半双工差分电平发送与接收，传输距离传输距离1.2km，最高数据传输速率可达，最高数据传输速率可达10Mb/s，抗干扰能力较，抗干扰能力较强强功能与规程特性：功能与规程特性：网络媒体采用双绞线、同轴电缆或光纤，安装网络媒体采用双绞线、同轴电缆或光纤，安装简易，电缆数量、连接器、中继器、滤波器使用数量较少（每个简易，电缆数量、连接器、中继器、滤波器使用数量较少（每个中继器可延长线路中继器可延长线路1.2km）

42、，网络成本低廉。），网络成本低廉。数据帧格式：数据帧格式：一般以异步通信为基础，相应的帧格式如下：一般以异步通信为基础，相应的帧格式如下：节点数：节点数：节点数是指每个节点数是指每个RS-485接口芯片的驱动器能驱动多少接口芯片的驱动器能驱动多少个标准个标准RS-485负载，其范围为：负载，其范围为：32256个。个。通信方式：通信方式：半双工、全双工两种通信方式。如下页图所示。半双工、全双工两种通信方式。如下页图所示。5.5.终端匹配终端匹配 RS-422与与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。一般终

43、端匹配采用在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。一般终端匹配采用终接电阻方法，终接电阻方法，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取网络中取100，在，在RS-485网络中取网络中取120。相当于电缆特。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100120。电阻匹配的方法简单有效，其缺点是要消耗较大功率。电阻匹配的方法简单有效，其缺点是要消耗较大功率。6

44、6RS-485RS-485与单片机系统的接口与单片机系统的接口 单片机与单片机与RS-485总线标准之总线标准之间必须进行转换，常用的转换芯片间必须进行转换，常用的转换芯片有有MAX485,SN5176等。等。MAX485芯片是芯片是MAXIM公司的电平转换芯公司的电平转换芯片，其引脚如右图所示。片，其引脚如右图所示。各引脚含义如下：各引脚含义如下：RO：接收器输出端。若：接收器输出端。若A端高于端高于B端端200mV以上，以上，RO为高；否则为高；否则RO为低。为低。：接收器输出使能端。为低时，：接收器输出使能端。为低时，RO有效，否则有效，否则RO为高阻态。为高阻态。DE：驱动器输出使能端

45、。若：驱动器输出使能端。若DE为高，驱动输出为高，驱动输出A和和B有效，器件有效，器件作为线驱动器用（发送）；若作为线驱动器用（发送）；若DE为低，它们呈高阻态，这时为低，为低，它们呈高阻态，这时为低，器件作线接收器用（接收）。器件作线接收器用（接收）。DI：驱动器输入。：驱动器输入。DI为低，将迫使输出为低，若为低，将迫使输出为低，若DI为高，将迫使为高，将迫使输出为高。输出为高。B：反相接收器输入和反相驱动器输出。：反相接收器输入和反相驱动器输出。A：同相接收器输入和同相驱动器输出。：同相接收器输入和同相驱动器输出。GND：接地。：接地。VCC：电源正极。：电源正极。RE MAX485与单

46、片机系统连接如下图所示。与单片机系统连接如下图所示。RO与与DI是标准的是标准的TTL电平，与电平，与MCS-51系统的系统的TXD和和RXD直接连接即可。由于直接连接即可。由于RS-485总线工作于半双工状态，总线工作于半双工状态，P1.0引脚用于控制引脚用于控制MAX485是是工作于收数据状态，还是工作于发数据状态，为低时是收数据。工作于收数据状态，还是工作于发数据状态，为低时是收数据。A,B端为端为RS-485总线的数据传输线路。总线的数据传输线路。4.6.3 I4.6.3 I2 2C C总线标准与接口电路总线标准与接口电路 I2C总线（总线（Inter Integrated Circu

47、it Bus）：）：是是Philips公司推出的串公司推出的串行总线标准（为二线制）。总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻行总线标准（为二线制）。总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻址，是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。址，是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。1.I1.I2 2C C总线工作原理总线工作原理组成：组成：串行数据线串行数据线SDA和串行时钟线和串行时钟线SCL构成的，可发送和接构成的，可发送和接收数据。收数据。要求：要求：所有挂接在所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且总线接

48、口，且所有的所有的SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号发送的地址信号寻址，不需要片选线。寻址，不需要片选线。特点：特点：组成系统结构简单，占用空间小，无需专门的母板和插座，芯片管组成系统结构简单，占用空间小，无需专门的母板和插座，芯片管脚的数量少，无需片选信号，价格低。允许若干兼容器件共享总线，应用脚的数量少，无需片选信号，价格低。允许若干兼容器件共享总线，应用比较广泛。总线的长度可达比较广泛。总线的长度可达7.6m，传送速度可达，传送速度可达400kbps，标准速率为，标准速率为100kbps。支持多个组件。支持多主控器件（某时刻

49、只能有一个主控器件）。支持多个组件。支持多主控器件（某时刻只能有一个主控器件）。I2C总线上所有设备的总线上所有设备的SDA,SCL引脚必须外接上拉电阻。引脚必须外接上拉电阻。2.I2.I2 2C C总线系统结构总线系统结构 一个典型的一个典型的I2C总线结构如下图所示。系统中所有的器件均总线结构如下图所示。系统中所有的器件均有有I2C总线接口，所有器件通过两根线总线接口，所有器件通过两根线SDA（串行数据线）和（串行数据线）和SCL（串行时钟线）连接到（串行时钟线）连接到I2C总线上，并通过寻址识别。总线上，并通过寻址识别。I2C总线中的器件既可以作为主控器，也可以作为被控器，总线中的器件既

50、可以作为主控器，也可以作为被控器，系统中每个器件均具有惟一的地址，各器件之间通过寻址确定系统中每个器件均具有惟一的地址，各器件之间通过寻址确定数据交换方。任何时刻总线只能由一个主控制器，数据的传输数据交换方。任何时刻总线只能由一个主控制器，数据的传输只能在主、从器件间进行。只能在主、从器件间进行。3.I3.I2 2C C总线协议总线协议 I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、停止信号和应答信号。停止信号和应答信号。开始信号：开始信号：SCL保持高电平的状态下，保持高电平的状态下，SDA出现下降沿。出现出现下降沿。出现开始信号以后，