【正文】 相互轉(zhuǎn)換 8/24/2022 75 76 RS232 DB9 77 RS232電路 162738495RS2321N41481N4148E1470uF/16VC1Vin VoutGNDMC7805GNDC2E2470uF/16VVoutDTRRTS串口取電電路 78 上位機(jī)編程 ?VB ?Delphi ?VC++ ?LabVIEW 79 主從式多機(jī)通信 數(shù)字傳輸 vs. 模擬傳輸 80 主從式多機(jī)通信 ? RS232本質(zhì)上是點(diǎn)對點(diǎn)通信的，但可擴(kuò)展為主從式多機(jī)通信：利用軟件解碼協(xié)議檢測地址，有些單片機(jī)具有利用硬件實(shí)現(xiàn)自動地址識別功能。 T X DR X DT X DR X DT X DR X D 0 1 0 2 0 nT X DR X D主 機(jī)81 I2C總線 ? Philips公司推出的一種兩線式（串行數(shù)據(jù)線 SDA和串行時鐘線 SCL）串行總線，用于連接微控制器及外圍設(shè)備，實(shí)現(xiàn)同步雙向串行數(shù)據(jù)傳輸。 ? 采用純軟件尋址方法，以減少連線數(shù)目 。 CPU發(fā)送的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。 ? 主從方式工作 ：與總線相連的每個器件都對應(yīng)一個特定的地址，由芯片內(nèi)部硬件和外部地址同時確定。 ? 真正的多主串行總線 ：多主器件競爭總線時，時鐘同步和總線仲裁都由硬件自動完成，可以防止多個主控器件同時啟動數(shù)據(jù)傳輸而產(chǎn)生的總線競爭。 ? 串行數(shù)據(jù)在主從之間可以雙向傳輸，標(biāo)準(zhǔn)模式最高速率100kbps，高速模式下可達(dá) 。 ? 同步時鐘和數(shù)據(jù)線相配合產(chǎn)生可以作為啟動、應(yīng)答、停止或重啟動串行發(fā)送的握手信號。 82 I2C時序分析 S C L S D A S C L S D A S C L S D AS C LS D A+ 5 V? 位的傳輸 ： SDA線上的數(shù) 據(jù)必須在時鐘的高電平周期保 持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線的高或低電平 狀態(tài)只有在 SCL線的時鐘信號 是低電平時才能改變。 開始信號 ： SCL為高電平時， SDA由高電平向低電平跳變開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號 ： SCL為高電平時， SDA由低電平向高電平跳變結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號 ：從器件在接收到 8bit數(shù)據(jù)后向發(fā)送數(shù)據(jù)的主器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器 ,反之為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 83 E2PROM器件 AT24C02的寫讀操作時序 字節(jié)寫操作 隨機(jī)讀操作 （指定地址） 4位特征碼 3位芯片地址 /頁地址 其中，特征碼是廠家給定的，若 E2PROM容量小于 256字節(jié)， 8位片內(nèi)尋址， 若 E2PROM大于 256字節(jié)， 11位頁面尋址，每頁 256字節(jié)，硬件電路區(qū)分。 1位讀寫控制 84 SPI總線 ? Motorola公司推出的一種串行總線技術(shù)。外圍串行接口 (SPI)是一種四線同步串行技術(shù)，數(shù)據(jù)通信從器件選擇或片選 (CSB)為低時有效。全雙工，串行數(shù)據(jù)同時輸入輸出， 輸速率，總線競爭保護(hù)。 串行數(shù)據(jù)輸入 (MOSI) 串行數(shù)據(jù)輸出 (MISO) 串行時鐘信號 (SCK) 主 設(shè) 備S OS KS K S O S I S K S O S I S K S O S IS IC SC S C SI O1I O285 SPI時序分析－四種不同的數(shù)據(jù)傳輸時序 ? 時鐘極性 CPOL是用來決定 SCK時鐘信號空閑時的電平， CPOL=0，空閑電平為低電平， CPOL=1時，空閑電平為高電平。 ? 時鐘相位 CPHA是用來決定采樣時刻的電平，CPHA=0，在每個周期的第一個時鐘沿采樣，CPHA=1，在每個周期的第二個時鐘沿采樣。 86 單總線技術(shù) 1wire ? Dallas（已并入 MAXIM）提出的串行總線技術(shù)，只需使用一根信號線（將計算機(jī)的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線合為一根信號線），在該線上可以掛很多具有唯一 64位 ID地址碼的測控對象。 ? 主從設(shè)備間的連線少，速率較低，有利于長距離通信。 ? 單總線上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，系統(tǒng)的抗干擾性能好，可靠性高。 ? 任一時刻只能傳輸一個控制信號或數(shù)據(jù)，即主設(shè)備一旦選中了某個從設(shè)備，就會保持與其通信直至復(fù)位，而其他的從設(shè)備則暫時脫離總線，在下次復(fù)位之前不參加任何通信。 ? 1wire單總線適用于單個主機(jī)系統(tǒng)能夠控制一個或多個從機(jī)設(shè)備。 87 1wire ? 設(shè)備主機(jī)或從機(jī)通過一個 漏極開路或三態(tài)端口 連接至數(shù)據(jù)線，這樣允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時釋放數(shù)據(jù)總線以便總線被其它設(shè)備所使用。 ? 單總線要求外接一個約 5k的上拉電阻，單總線的閑置狀態(tài)為高電平。 ? 位傳輸之間的恢復(fù)時間沒有限制，只要總線在恢復(fù)期間處于空閑狀態(tài)（高電平）。如果總線保持低電平超過 480s，總線上的所有器件將復(fù)位。 ? 在寄生方式供電時為了保證單總線器件在某些工作狀態(tài)下（如溫度轉(zhuǎn)換期間， EEPROM寫入等）具有足夠的電源電流，必須在總線上提供強(qiáng)上拉。 單總線端口為漏極開路 其內(nèi)部等效電路圖 88 其它串行接口 ?USB ?RS422 ?RS485 ?CAN ?…… ?MCU內(nèi)部自帶 ?專用芯片擴(kuò)展 ?軟件模擬時序 三種方案 89 并行通信 ?單片機(jī)是并行通信的 ?并口協(xié)議 M C UP 0P 1P 2P 3888890 串并轉(zhuǎn)換 M C UR X DT X D串 入 并 出 移 位 寄 存 器7 4 L S 1 6 4 / C D 4 0 9 4M C UR X DT X D并 入 串 出 移 位 寄 存 器7 4 L S 1 6 5 / C D 4 0 1 42個 IO口擴(kuò)展 8個獨(dú)立輸入口 2個 IO口擴(kuò)展 8個獨(dú)立輸出口 串口工作在模式 0，串行數(shù)據(jù)從 RXD()輸入，移位時鐘由TXD()輸出。當(dāng) 74LS165的 SH/LD(移位 /裝載 )被置為低時，74LS165將并行數(shù)據(jù)置入寄存器，當(dāng)被置為高電平時， 74LS165處于時鐘控制下的串行移位狀態(tài)，數(shù)據(jù)通過 RXD傳入 MCU。 91 網(wǎng)絡(luò)通信 —— 程序自我更新 ?TCP/IP協(xié)議在單片機(jī)上如何實(shí)現(xiàn)？ ?51 MCU＋固件網(wǎng)絡(luò)芯片 (W5100/CS6209) 92 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) DAS 傳感器 1 傳感器 2 傳感器 n 信號處理 信號處理 信號處理 多路模擬開關(guān) MUX 采樣保持電路S/H A/D MCU/CPU 顯示、打印、控制 譯碼 傳感器 m 緩沖、鎖存、整形 ● ● ● ● ● ● 93 DAS的組成部分 ?1 傳感器 ?2 信號調(diào)理電路 ?3 多路模擬開關(guān) ?4 采樣保持電路 ?5 A/D轉(zhuǎn)換 ?6 計算機(jī)及數(shù)據(jù)輸出設(shè)備 94 信號調(diào)理電路 ?大多數(shù)傳感器輸出的信號都需要經(jīng)過 放大、濾波、整形、電平移動 等調(diào)理措施，使之具有 合適的帶寬 及 動態(tài)范圍 以后，方可進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換或送往數(shù)字系統(tǒng)。 ?“如何選擇合適的傳感器？” ?“如何設(shè)計合適的信號調(diào)理電路？” 95 同相 反相 差動 運(yùn)算放大器（基本） 測量放大器 低漂移放大器 程控增益放大器 磁耦合隔離放大器 2 光電耦合器 3 V/I轉(zhuǎn)換器 4 電壓比較器 1 放大器 基本內(nèi)容 96 KPa 0 100 200 300 400 mv 0 例題： 設(shè)某壓力傳感器技術(shù)指標(biāo)如下 , 試設(shè)計一電路，將此信號處理后轉(zhuǎn)化為 A/D所要求的 0～ 5V標(biāo)準(zhǔn)信號。 97 1 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 1 . 8 9 54 5 3 . 2 7 1 0 5 . 3 6 1 5 7 . 2 5 2 1 0 . 8 4K P aM mv??? ? ? ? ?????400 2 1 1 .0 81 .8 9 5KP a mvKP a mv ?? ?5000 2 3 . 6 92 1 1 . 0 8K ?? 倍方法及步驟： 由數(shù)據(jù)可以看出，傳感器基本為線性的，應(yīng)先求出標(biāo)定系數(shù) M： 滿量程修正值： 放大倍數(shù)： 98 實(shí)際取值： R’ =1K， R2=1K， R1值由電位器取得（約 50K） 12121 2 3 . 6 9 1 2 2 . 6 9 39。 0 . 9 6RK R K R K R KR? ? ? ?由 令 得 = =電路設(shè)計： 計算并選阻值： ＋－V iR 2R 1R ’V 099 例： 某信號變化范圍為 1~8V，試設(shè)計一變換電路，將該信號變成標(biāo)準(zhǔn) A/D量程范圍 0~10V的信號。 一般可以采用下述電路完成。 分析：根據(jù)疊加原理 代入解得 R1＝ Rf， R2＝ 3Rf； 若取 Rf＝ 10K，則 R1＝ 105K， R2＝ 30K。 該電路可轉(zhuǎn)換非規(guī)則信號為規(guī)則信號。 當(dāng) Vi＝ 1V時， V0＝ 0V；當(dāng) Vi＝ 8V時， V0＝ 10V； 15)1(15)//1(1211210 ???????????? RRVRRRRRRVRRRV fifffif解： 1~8v 非標(biāo)準(zhǔn)，但可以直接采集。 100