第11章 串行扩展讲解ppt课件.ppt

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1、第11章AT89S51单片机系统的串行扩展1单片机系统扩展除并行扩展外，串行扩展技术也得到广泛应用。与并行扩展比，串口器件与单片机相连的I/O口线少（仅需1～4条），极大简化器件间连接，进而提高可靠性；串行接口器件体积小，占用电路板空间小，减少电路板空间和成本。除上述优点外，还有工作电压宽、抗干扰能力强、功耗低、数据不易丢失等特点。因此，目前串行扩展技术在单片机系统中已得到广泛应用。常用串行扩展接口有I2C（InterInterfaceCircuit，内部接口电路）串行总线接口、单总线（1-Wire）接口

2、以及SPI串行外设接口。2本章介绍上述几种串行接口总线的工作原理及特点，以及串行扩展的典型设计案例。11.1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。只有一条数据输入/输出线DQ，总线上所有器件都挂在DQ上，电源也通过这条信号线供给。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，可以唯一被确定。除了3器件的地

3、址编码外，芯片内还包含收发控制和电源存储电路，见图11-1。这些芯片耗电量都很小（空闲时几W，工作时几mW），工作时从总线上馈送电能到大电容中就可以工作，故一般不需另加电源。图11-1单总线芯片内部结构示意图511.1.1单总线器件温度传感器DS18B20简介单总线应用典型案例是采用单总线温度传感器DS18B20的温度测量系统。DS18B20是美国DALLAS公司生产的数字温度传感器，体积小、低功耗、抗干扰能力强。可直接将温度转化成数字信号传送给单片机处理，因而可省去传统的信号放大、A/D转换等外围电路

4、。1.DS18B20的特性DS18B20测量温度范围−55～+128℃，在−10～+85℃范围内，测量精度可达±0.5℃，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6过程监测、测温类消费电子产品以及多点温度测控系统。图11-2为单片机与多个带有单总线接口的数字温度传感器DS18B20芯片的分布式温度监测系统，图11-2中多个DS18B20都挂在单片机的1根I/O口线（即DQ线）上。单片机对每个DS18B20通过总线DQ寻址。DQ为漏极开路，须加上拉电阻。DS1

5、8B20的一种封装形式见图11-2。除DS18B20外，在该数字温度传感器系列中还有DS1820、DS18S20、DS1822等其他型号，工作原理与特性基本相同。DS18B20每芯片都有唯一64位光刻ROM编码，它是DS18B20地址序列码，目的使每个DS18B20地址都不相同，这样可实现在一根总线上挂接多个DS18B20的目的。8图11-2单总线构成的分布式温度监测系统DS18B20片内非易失性温度报警触发器TH和TL可由软件写入用户报警的上下限值。高速暂存器中第5个字节为配置寄存器，可对其更改DS18

6、B20的测温分辨率。配置寄存器的各位定义如下：其中，TM位出厂时已被写入0，用户不能改变；低5位都为1；R1和R0用来设置分辨率。表11-1列出了R1、R0与分辨率和转换时间的关系。用户可通过修改R1、R0位的编码，获得合适的分辨率。由表11-1，DS18B20转换时间与分辨率有关。当设定为9位时，转换时间为93.75ms；设定10位时，转换时间为187.5ms；当设定11位时，转换时间为375ms；当设定为12位时，转换时间为750ms。11非易失性温度报警触发器TH、TL以及配置寄存器由9字节的E2P

7、ROM高速暂存器组成。高速暂存器各字节分配如下：当单片机发给DS18B20温度转换命令后，经转换所得温度值以两字节补码形式存放在高速暂存器的第1字节和第2字节。单片机通过单总线接口读得该数据，读取时低位在前，高位在后，第3、4、5字节分别是TH、TL以及配置寄存器的临时副本，每一次上电复位时被刷新。第6、7、8字节未用，为12全1。读出的第9字节是前面所有8个字节的CRC码，用来保证正确通信。一般情况下，用户只使用第1字节和第2字节。表11-2列出了DS18B20温度转换后所得到的16位转换结果的典型值，

8、存储在DS18B20的两个8位RAM单元中。13下面介绍温度转换的计算方法。当DS18B20采集的温度为+125℃时，输出为0x07d0，则：实际温度=（0x07d0）/16=(0×163+7×162+13×161+0×160)/16=125℃当DS18B20采集的温度为-55℃时，输出为0xfc90，由于是补码，则先11位数据取反加1得0x0370，注意符号位不变，也不参加运算，则实际温度=（0x0370）/6=(0×163