【文章內(nèi)容簡介】 壓不在這個范圍要外加電路進(jìn)行電壓范圍的變換。MAX187只有一路模擬輸入通道，如輸入為多路信號，要外加多路模擬開關(guān)。 MAX187特點(diǎn)及引腳MAX187的主要特點(diǎn)：l 12位的A/D轉(zhuǎn)換精度；l 內(nèi)部采樣/保持電路，采樣速率75KHz；l ；l 3線串行接口和處理器通信，并且兼容 SPI、QSPI 和Microwire同步串行接口標(biāo)準(zhǔn)；l 工作在單一的+5V電源；l 低功耗，待機(jī)電流為2μA，；l 小封裝，8個引腳的DIP（雙列直插）封裝芯片。如圖26所示為MAX187內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：圖26 MAX187內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖MAX187為8個引腳雙列直插封裝，其引腳圖見圖27所示：圖27 MAX187引腳圖其中：l VDD（1腳）：+5V電源。l AIN（2腳）：模擬量輸入，范圍為0V—VREF（0V—）。l SHDN（3腳）：工作模式選擇輸入端。低電平為待機(jī)模式；高電平或懸空為正常操作，其中高電平時使用內(nèi)部參考電源，懸空時，禁止內(nèi)部參考電源且允許使用外部參考電源。l VREF（4腳）：參考電壓。使用外部參考電壓為+—VDD。l GND（5腳）：接地。l DOUT（6腳）：串行數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿改變。l CS（7腳）：片選輸入端。低電平啟動A/D轉(zhuǎn)換；高電平時，DOUT輸出端高阻抗?fàn)顟B(tài)。l SCLK （8腳）：串行時鐘信號輸入端最高頻率為5MHz。3串行通信總線最新推出的單片機(jī)很多都有符合總線的標(biāo)準(zhǔn)接口，所以使用起來非常方便。89C51這類的單片機(jī)雖然沒有專門的同步串行總線接口，但是，它們可以利用自己的少數(shù)幾根I/O口線，通過軟件模擬通信協(xié)議，進(jìn)行同步串行總線外設(shè)接口芯片擴(kuò)展，更具有靈活方便的特點(diǎn)。由于89C51沒有專門的SPI接口，因此要采用用一般I/O口線模擬SPI操作的方法，來和SPI總線接口器件連接和交換數(shù)據(jù)。用軟件模擬就是按照SPI總線數(shù)據(jù)傳送的時序要求和要傳送的數(shù)據(jù)，對相應(yīng)的I/O線進(jìn)行置“1”、置“0”和讀寫的操作，包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和輸出信號。 SPI串行外設(shè)接口總線SPI (Serial Peripheral Interface)總線是Freescale公司(原Motorola公司半導(dǎo)體部)推出的同步串行外設(shè)接口總線。它用于MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式同步傳送和接收8位數(shù)據(jù)。外圍設(shè)備包括簡單的TTL移位寄存器（用作并行輸入或輸出口）至復(fù)雜的LCD顯示驅(qū)動器或A/D轉(zhuǎn)換器等。SPI總線主要特性：l SPI總線是全雙工同步串行通信標(biāo)準(zhǔn)，可以同時同步傳送和接收8位數(shù)據(jù)；l SPI串行接口設(shè)備可以配置為主或從操作模式；接口設(shè)備工作于主機(jī)模式時，要提供同步時鐘信號，并決定要選中的從機(jī)，發(fā)出從機(jī)片選信號。接口設(shè)備工作于從機(jī)模式時，從主機(jī)獲取時鐘和片選信號，選中的從機(jī)和主機(jī)通信，沒有被選中的從機(jī)將其數(shù)據(jù)線處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。l 接口共使用4條信號線： 主機(jī)輸出的低電平有效的從機(jī)選擇線CS (SS) 主機(jī)輸出/從機(jī)輸入的數(shù)據(jù)線 MOSI主機(jī)輸入/從機(jī)輸出的數(shù)據(jù)線 MISO主機(jī)輸出用于同步的串行時鐘信號線 SCKl SPI有較高的數(shù)據(jù)傳送速度， Mb/s；l SPI串行接口設(shè)備可以提供頻率可編程的時鐘信號和發(fā)送結(jié)束的中斷標(biāo)志；并具有寫沖突保護(hù)、總線競爭保護(hù)等功能。在SPI接口中，數(shù)據(jù)的傳輸只需要1個時鐘信號和2條數(shù)據(jù)線。大大簡化了電路設(shè)計，省掉了很多常規(guī)電路中的接口器件，提高了設(shè)計的可靠性。SPI總線除了可以用來連接一個處理器（系統(tǒng)主機(jī)）和多個SPI接口外部設(shè)備（SPI從機(jī)）以外，還可以應(yīng)用于一個主處理器和多個從處理器之間的通信，用于多個處理器和若干個SPI接口外部設(shè)備之間的連接。在一些單片機(jī)和嵌入式處理器中配置了SPI接口，因此可直接與各個廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口。 SPI總線系統(tǒng)的組成在大多數(shù)應(yīng)用場合中，使用1個MCU作為主機(jī)，控制數(shù)據(jù)向1個或多個從外部接口器件的傳送。圖31是SPI總線系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)示意圖： 圖31 SPI總線系統(tǒng)連接圖SPI總線包括三條信號線：時鐘線SCK、數(shù)據(jù)線MOSI和MISO。在圖中，它們都是同名端相連。外部接口器件有片選端CS。單片機(jī)通過I/O口線來分時選通外圍器件。系統(tǒng)里可以連接多個單片機(jī)，但是在有多個SPI接口的單片機(jī)時，應(yīng)區(qū)別其主從地位，某一時刻只能一個主器件。SPI串行總線典型的工作時序如圖32所示。當(dāng)SPI工作時，作為主機(jī)的單片機(jī)在啟動一次傳送時要連續(xù)產(chǎn)生8個時鐘信號SCK，作為同步時鐘，控制串行數(shù)據(jù)的輸入或輸出。數(shù)據(jù)線上輸出數(shù)據(jù)的變化以及對輸入數(shù)據(jù)的采樣，都取決于時鐘SCK信號。但是，對于不同的芯片，有的是采用SCK的上升沿起作用，有的是采用SCK的下降沿起作用，使用時應(yīng)加注意。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷绞歉呶唬∕SB）在前，低位(LSB)在后。單片機(jī)在通過SPI總線接口工作時，輸出的數(shù)據(jù)逐位從輸出引腳（MOSI）輸出（高位在前），同時從輸入引腳（MISO）逐位接收（高位在前）數(shù)據(jù)。圖32 SPI總線數(shù)據(jù)傳送時序3. 3 89C51和串行串行通信總線的實(shí)現(xiàn)方法串行接口的基本通信方式串行接口的有異步和同步兩種基本通信方式。異步通信采用用異步傳送格式，數(shù)據(jù)發(fā)送和接收均將起始位和停止位作為開始和結(jié)束的標(biāo)志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），用來表示字符開始。其后為7或8位的數(shù)據(jù)編碼，第8位通常做為奇偶校驗(yàn)位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。上述字符格式通常作為一個串行幀，如無奇偶校驗(yàn)位。串行通信中，每秒傳送的數(shù)據(jù)位稱為波特率。如數(shù)據(jù)傳送的波特率為1200波特，（10位），則每秒傳送字節(jié)為120個，而字節(jié)中每一位傳送時間即為波特率的倒數(shù)：T=I/1200=。同樣，如數(shù)據(jù)傳送的波特率為9600波特，則字節(jié)中每一位傳送時間為T=1/9600=ms。根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的波特率即字節(jié)中每一位的傳送時間，我們便可用普通I/O口來模擬實(shí)現(xiàn)串行通信的時序。 89C51和MAX187的連接MAX187是具有SPI總線接口的E2PROM芯片，是一個可以電改寫的只讀存儲器。如圖33所示，（MOSI），連接到MAX187的SPISI數(shù)據(jù)輸入端；，連接到MAX187的SPICK時鐘輸入端；，輸出片選信號，連接到MAX187的CS端；（MISO），連接到MAX187的SPISO數(shù)據(jù)輸出端。圖33 MAX187與AT89C51的接口電路傳感器將采集到的信號經(jīng)放大、濾波，通過8 選1 模擬開關(guān)輸給A/ D 轉(zhuǎn)換器MAX187，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過DOUT 端輸入給單片機(jī)。這里我們采用軟件合成的方式模擬SPI 接口將單片機(jī)與MAX187連接，從而完成串行數(shù)據(jù)的A/ D 轉(zhuǎn)換。MAX187的SCLK、CS、DOUT端直接與單片機(jī)的通用I/ O 口相連，不需要任何接口變換。 參考電源， 電容，用參考電源提供工作電壓。為減少來自電源的干擾。4模擬量輸入系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計總體設(shè)計的方案如下：CPU：89C51單片機(jī)。主頻：。數(shù)據(jù)采集：16通道模擬量輸入。多路選擇器：4067（16選1模擬開關(guān)電路）。A/D轉(zhuǎn)換器：MAX187（12位串行接口A/D轉(zhuǎn)換器）。開關(guān)量輸出：8路開關(guān)量輸出，可作繼電器開關(guān)，或超限報警控制。看門狗定時器：X5045（帶EEPROM、上電復(fù)位、降壓管理的看門狗定時器電路）。實(shí)時時鐘RTC：DS1307（帶64字節(jié)RAM、串行實(shí)時時鐘電路）。串行通信接口：MAX485，提供RS485異步串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，和上位機(jī)通信。并行I/O接口：8255A并行I/O接口電路。顯示器： 6位LED顯示器和8個發(fā)光二極管指示燈，由8255A驅(qū)動，動態(tài)掃描顯示。鍵盤：4個按鍵，獨(dú)立連接的非編碼鍵盤。電源：DC+5V、DC+12V。軟件：程序固化在89C51單片機(jī)中，采用匯編語言編程?；?9C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示：圖41 89C51單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能框圖 89C51單片機(jī)的硬件電路設(shè)計89C51內(nèi)部有一個振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，完成時序信號的產(chǎn)生。當(dāng)采用內(nèi)部時鐘時，XTAL（19引腳）和XTAL2（18引腳）用來連接外部的石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，產(chǎn)生原始的振蕩脈沖信號。采用外部時鐘時，XTAL1輸入外部時鐘脈沖信號，XTAL2懸空。圖42為采用內(nèi)部時鐘電路時，外部晶體和微調(diào)電容的連接圖，CC2取30pF。 圖42 89C51采用片內(nèi)振蕩器的時鐘電路在89C51單片機(jī)中，基本的時序定時單位有：⑴.振蕩周期：為單片機(jī)提供定時的振蕩源信號的周期。即晶體振蕩器頻率的倒數(shù), 是最原始的信號周期。⑵.狀態(tài)周期（時鐘周期）：是振蕩周期的兩倍。是振蕩脈沖經(jīng)內(nèi)部二分頻后提供的狀態(tài)信號。⑶. 機(jī)器周期：CPU完成一個基本的操作所需的時間。89C51一個機(jī)器周期由6個狀態(tài)周期即12個振蕩周期組成。⑷. 指令周期：CPU從取出指令到執(zhí)行完所需要的時間。89C51的指令周期由4個機(jī)器周期組成。89C51單片機(jī)中使用了哈佛存儲結(jié)構(gòu)。在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間。哈佛結(jié)構(gòu)把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開單獨(dú)編址。 ROM和RAM安排在獨(dú)立的地址空間，地址可以重疊。有各自的訪問指令，不同的尋址方式，不同的控制信號。89C51中使用