【正文】 稱為波特率。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結(jié)束。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），用來表示字符開始。圖32 SPI總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)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。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷绞歉呶唬∕SB）在前，低位(LSB)在后。數(shù)據(jù)線上輸出數(shù)據(jù)的變化以及對(duì)輸入數(shù)據(jù)的采樣，都取決于時(shí)鐘SCK信號(hào)。SPI串行總線典型的工作時(shí)序如圖32所示。單片機(jī)通過I/O口線來分時(shí)選通外圍器件。在圖中，它們都是同名端相連。 SPI總線系統(tǒng)的組成在大多數(shù)應(yīng)用場合中，使用1個(gè)MCU作為主機(jī)，控制數(shù)據(jù)向1個(gè)或多個(gè)從外部接口器件的傳送。SPI總線除了可以用來連接一個(gè)處理器（系統(tǒng)主機(jī)）和多個(gè)SPI接口外部設(shè)備（SPI從機(jī)）以外，還可以應(yīng)用于一個(gè)主處理器和多個(gè)從處理器之間的通信，用于多個(gè)處理器和若干個(gè)SPI接口外部設(shè)備之間的連接。在SPI接口中，數(shù)據(jù)的傳輸只需要1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和2條數(shù)據(jù)線。接口設(shè)備工作于從機(jī)模式時(shí)，從主機(jī)獲取時(shí)鐘和片選信號(hào)，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)。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(dòng)器或A/D轉(zhuǎn)換器等。 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。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)。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。低電平啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；高電平時(shí)，DOUT輸出端高阻抗?fàn)顟B(tài)。l DOUT（6腳）：串行數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿改變。使用外部參考電壓為+—VDD。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(shí)使用內(nèi)部參考電源，懸空時(shí)，禁止內(nèi)部參考電源且允許使用外部參考電源。l AIN（2腳）：模擬量輸入，范圍為0V—VREF（0V—）。 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(gè)引腳的DIP（雙列直插）封裝芯片。輸入模擬信號(hào)的電壓范圍為0～ V，如模擬輸入電壓不在這個(gè)范圍要外加電路進(jìn)行電壓范圍的變換。MAX187電源需要加去耦合電容。MAX187有2種操作模式：正常模式和休眠模式，將置為低電平進(jìn)入休眠模式，這時(shí)的電流消耗降到10μA以下。設(shè)計(jì)精巧，工作速度快。 A/D轉(zhuǎn)換器MAX187 MAX187簡介MAX187是美信公司推出的具有串行接口的12位精度的A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部含有采樣／保持電路，單5 V操作電源， V參考電壓，模擬量輸入范圍為0～VBEF。另外，在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻保持相對(duì)穩(wěn)定。 CMOS模擬開關(guān)是一種可控開關(guān)，它不像繼電器那樣可以用在大電流、高電壓場合，只適于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號(hào)。表21 P3端口的第二功能端口引腳 第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外中斷0）/INT1（外中斷1）T0 (定時(shí)／計(jì)數(shù)器0)T1 (定時(shí)／計(jì)數(shù)器1)/WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 模擬開關(guān)電路4067 開關(guān)在電路中起接通信號(hào)或斷開信號(hào)的作用。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。l P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。l P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 l P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。輸入/輸出端口引腳P0、PPP3l P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)接“0”時(shí)，CPU只訪問片外ROM。l EA/VPP（31腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址使能輸入/編程電壓輸入端。 l PSEN（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通輸出信號(hào)訪問片外ROM時(shí)，輸出負(fù)脈沖作為讀ROM選通。訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)：作為鎖存P0口低8位地址的控制信號(hào)。l ALE/PROG（30腳）：地址鎖存允許輸出端/編程脈沖輸入端?？刂菩盘?hào)引腳：RST、ALE、PSEN、EAl RST（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。l XTAL2（18腳）：來自反向振蕩器的輸出。l Vss （20腳）：接地端，接+5V電源地端。本設(shè)計(jì)采用PDIP形式。 89C51單片機(jī)的引腳89C51單片機(jī)是CMOS的低功耗芯片，圖24所示為它的引腳圖。圖22 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的流程圖 89C51單片機(jī)的簡介 89C51單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。這5個(gè)部分不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)、相互依靠、互相制約的。按照軟件工程的思想，列出各子系統(tǒng)的任務(wù)書, 以及軟件、硬件及它們之間的接口標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求。 4) 合理地劃分硬件和軟件兩部分的功能要求。2) 熟悉和了解控制對(duì)象，確定合理可行的技術(shù)指標(biāo)。要在專門的編程器或下載設(shè)備中完成。l 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)要盡量作到低功耗、小體積。要從電路設(shè)計(jì)、軟件程序等加以考慮。可以采用軟件固化實(shí)現(xiàn)部分硬件功能，也可以采用硬件來實(shí)現(xiàn)某些軟件的功能。設(shè)計(jì)開發(fā)過程要借助專用的開發(fā)器、仿真器或開發(fā)系統(tǒng)來進(jìn)行。圖21所示為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成。 （2）后向通道(輸出部分)： 數(shù)字量、開關(guān)量、模擬量信號(hào) (D/A )的輸出。但是，對(duì)于目前應(yīng)用比較廣泛的8位單片機(jī)來說，由于其應(yīng)用方便，成本低廉，可靠性高，體積小，而且I/O的擴(kuò)展也比較容易，所以在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，8位單片機(jī)仍然得到廣泛應(yīng)用。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成單片機(jī)本身是綜合了CPU、儲(chǔ)存器、I/O接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等計(jì)算機(jī)基本組成的半導(dǎo)體芯片，而且程序可以固化在單片機(jī)芯片中，因此對(duì)于一般的應(yīng)用，只需要單片機(jī)加上少量的器件就可以構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)的硬件部分，開發(fā)出相應(yīng)的支持程序就可以容易地完成應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。程序固化后，系統(tǒng)運(yùn)行，投入正常的工作中，開發(fā)工作完成。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)總體方案和硬件電路，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的控制程序。在對(duì)應(yīng)用對(duì)象論證、分析的基礎(chǔ)上，確定總體方案，合理地安排系統(tǒng)軟件、硬件的技術(shù)要求。MAX187是一個(gè)12位串行接口的A/D轉(zhuǎn)換器，采用三線SPI總線和微處理器通信，接口簡單，精度高，功耗低。這里，主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用多路模擬開關(guān)4067和A/D轉(zhuǎn)換器MAX187。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機(jī)的支持，不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它的存儲(chǔ)容量都是有限的，所以不得不對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新，這樣不利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，因而也不能對(duì)生產(chǎn)過程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，通常采用一些功能相對(duì)獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分，數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過程。 該課題研究的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問題。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。該數(shù)據(jù)采集對(duì)拾震計(jì)輸出的電信號(hào)模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用TDE124C型TDE224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它起始于20世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣