单片机串行外围接口电路的三线式结构设计

BeardRen

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，
; A. r9 ~; P: R' Z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

SPI总线接口芯片为完成单片机的常规外围电路扩
% H3 h2 y! S4 y展设计带来了机遇,可扩展的外围电路包括A/D与D/A
5 R( q; ~4 r% x转换器、显示、时钟.存储器、监视复位、I/O、显示等。本文
" o6 |2 v) f0 h# \' ]0 X) e利用国内目前较为流行的rC, SPI串行通信协议实现单
3 n( C$ _% G. Q$ F( a( M- D7 d片机外围电路的A/D转换、D/A转换、时钟、I/O扩展、
EPROM以及LED驱动器件的扩展功能,实现了单片机
' a+ @! K1 O' L/ M2 \  x6 U系统功能模块化,电路集成化的目的。
* ?) Z' |3 Z7 _6 B; j1SPI集成接口芯片功能及应用
1.1 A/D转换器
9 [3 E. }$ Y5 E+ a5 i5 P  w; z单片机应用系统中典型的应用模式是通过传感器采
集现场的微弱信号参数,经过滤波放大处理后再通过A/D
! q  c. x. N' p4 F& r模数转换送至单片机系统实现各种工业调节和控制,在此
4 e3 L1 ?5 Z, M3 b& }! y过程中A/D转换电路的设计尤其重要。早期的A/D转
' t2 ^1 `7 y: E$ b7 c换器与CPU接口- -般采用并行总线方式,新型A/D转换
, O' A: W+ `# r: u6 F8 W) l# t) C器采用IC,SPI总线方式可节省CPU的I/O资源，使产
品小型化。本文中选用的A/D转换器为SPI串行总线接
口的10位模数转换器TLC1549。
% ?7 T2 {; M$ }* R& Z1 p9 v) C' e1.2 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
并口之分。目前新型的D/A转换器大都采用了串行总线
% U( O: E# r  q& F: k3 Z& t5 N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
$ s. |6 y. T9 [8 ?4 `串行总线接口TLC5615 D/A转换器。
; D$ P( T* J2 J2 [+ D1.3 驱动显示器接口芯片
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
1 o& u) P4 n1 m0 e+ r' PVFD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
9 M, l& w* W& a总线方式的LED显示器接口芯片与并行方式相比,仅占
有CPU的少数几根I/O口线便可实现LED功能,因此本
. o: q) K9 p7 r+ D设计中采用了SPI串行接口显示驱动芯片MAX7219。
# @0 M' _: J( b6 C1.4 看门狗芯片X5045
单片机应用系统(或产品)在运行中会受到各种各样
7 J' K  R- K( A* f5 Z的干扰,导致系统内部数据出错或严重影响程序的运行。
2 g9 y) i& t& k  x因此，单片机应用系统的开发要考虑系统的可靠性设计。
& d0 k4 n7 V6 |+ Z! 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，
9 r2 o. c- J8 k6 ?4 ?2 j+ N8 d) i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。
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。