8051單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與應用實例

本書全面系統(tǒng)地介紹了MCS-51系列單片機數(shù)據(jù)傳輸接口的擴展技術(shù)，對各種擴展數(shù)據(jù)接口的基本原理、技術(shù)規(guī)范及相關(guān)軟硬件設(shè)計進行了詳盡地闡述，并提供了豐富的應用實例，所涉及的接口類型包括RS-232、RS-422、RS-485、USB、I2C、SPI、MICROWIRE、1-WIRE、CAN、紅外線、無線及以太網(wǎng)，所選實例既有課題研究過程中所設(shè)計的接口模塊，也有相關(guān)芯片制造商提供的評估套件，其設(shè)計方案和程序代碼在經(jīng)過適當?shù)母膭雍?，都可以移植到其他應用系統(tǒng)中。
本書適用于從事計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及電子技術(shù)應用的大專院校師生和工程技術(shù)人員閱讀，也可以作為工科院校單片機接口設(shè)計等相關(guān)課程的參考用書。

第1章　單片機數(shù)據(jù)傳輸接口概述　1
1.1　單片機并行數(shù)據(jù)接口　1
1.2　單片機串行數(shù)據(jù)接口　2
1.2.1　異步數(shù)據(jù)傳輸接口　2
1.2.2　同步數(shù)據(jù)傳輸接口　3
1.2.3　單片機的全雙工串口　4
1.3　并行數(shù)據(jù)接口擴展　6
1.3.1　外部程序存儲器擴展　6
1.3.2　外部數(shù)據(jù)存儲器擴展　10
1.3.3　外圍設(shè)備I/O空間擴展　15
1.4　串行數(shù)據(jù)接口擴展　24
1.5　數(shù)據(jù)?涌誒┱怪杏ψ⒁獾奈侍狻?25
1.5.1　并行數(shù)據(jù)接口擴展中的地址分配　25
1.5.2　串行數(shù)據(jù)接口擴展中應注意的問題　28
第2章　串行數(shù)據(jù)傳輸接口RS-232/422/485　30
2.1　RS-232/422/485接口技術(shù)規(guī)范　30
2.1.1　RS-232-C接口標準　30
2.1.2　RS-422接口標準　31
2.1.3　RS-485接口標準　33
2.2　實例1——單片機的RS-232-C傳輸接口實現(xiàn)　33
2.2.1　RS-232-C傳輸接口電路設(shè)計　33
2.2.2　單片機與PC機通信程序設(shè)計　34
2.2.3　單片機多機通信程序設(shè)計　40
2.3　實例2——單片機的RS-485傳輸接口實現(xiàn)　47
2.3.1　RS-485傳輸接口電路設(shè)計　47
2.3.2　單片機RS-485數(shù)據(jù)傳輸接口程序設(shè)計　48
2.4　實例3——利用82C51進行單片機串口擴展　55
2.4.1　串口擴展芯片82C51簡介　55
2.4.2　單片機串行接口擴展模塊電路設(shè)計　58
2.4.3　單片機串行接口擴展模塊程序設(shè)計　60
2.5　實例4——關(guān)于RS-422A串行通信接口　62
第3章　USB總線接口　64
3.1　USB總線協(xié)議分析　65
3.1.1　USB總線協(xié)議概述　65
3.1.2　USB總線數(shù)據(jù)傳輸信息包分析　67
3.2　USB總線接口設(shè)備的開發(fā)　70
3.2.1　USB總線接口設(shè)備的枚舉過程　70
3.2.2　USB總線控制器的選擇　71
3.2.3　USB總線接口方案設(shè)計　71
3.3　USB總線接口器件　72
3.3.1　帶RISC內(nèi)核的USB控制器CY7C63001　72
3.3.2　基于8位并行數(shù)據(jù)接口的USB總線接口芯片PDIUSBD12　74
3.4　實例1——基于PDIUSBD12的通用USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊　78
3.4.1　USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊的電路設(shè)計　78
3.4.2　USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議　80
3.4.3　USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊單片機部分程序設(shè)計　84
3.4.4　USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊PC機應用程序設(shè)計　92
3.5　實例2——通用USB接口模塊在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用　93
3.5.1　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路設(shè)計　93
3.5.2　僅占單片機一個外部數(shù)據(jù)端口的海量數(shù)據(jù)存儲模塊　100
3.5.3　混合電平系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項　103
3.5.4　USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊數(shù)據(jù)交換程序設(shè)計　105
第4章　I2C總線接口　110
4.1　I2C總線協(xié)議　111
4.1.1　I2C總線的基本特性　111
4.1.2　I2C總線上的時鐘信號　111
4.1.3　I2C總線上的數(shù)據(jù)傳輸　112
4.1.4　I2C總線的地址與尋址　114
4.1.5　I2C總線的競爭與仲裁　115
4.2　I2C總線接口(協(xié)議)的軟件模擬　117
4.3　實例1——基于I2C總線的時鐘模塊X1203　121
4.3.1　實時時鐘芯片X1203　121
4.3.2　X1203的電路設(shè)計　127
4.3.3　X1203讀寫程序與代碼分析　128
4.4　實例2——基于I2C總線的數(shù)字溫度傳感器LM75A　133
4.4.1　I2C數(shù)字溫度傳感器LM75A　133
4.4.2　LM75A應用電路的設(shè)計　138
4.5　實例3——I2C總線IC卡讀卡器模塊　138
4.5.1　IC卡簡介　138
4.5.2　AT24Cxx系列I2C總線接口存儲卡　140
4.5.3　讀卡器模塊電路設(shè)計　144
4.5.4　讀卡器模塊程序設(shè)計　145
4.6　實例4——I2C總線接口8位模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器PCF8591　147
4.6.1　PCF8591簡介　147
4.6.2　PCF8591在單片機系統(tǒng)中的應用　152
4.6.3　單片機對PCF8591的控制程序及代碼分析　153
第5章　SPI和Microwire串行總線接口　155
5.1　SPI及Microwire串行總線協(xié)議　155
5.1.1　SPI串行總線協(xié)議　155
5.1.2　Microwire串行總線協(xié)議　158
5.2　SPI及Microwire串行總線器件　160
5.2.1　SPI串行總線器件　160
5.2.2　Microwire串行總線器件　162
5.3　實例1——SPI接口LCD顯示模塊EDM1079　164
5.3.1　EDM1079簡介　164
5.3.2　EDM1079應用電路設(shè)計　166
5.3.3　EDM1079應用程序設(shè)計　166
5.4　實例2——SPI接口語音錄放模塊ISD4104　169
5.4.1　ISD4104簡介　169
5.4.2　ISD4104的SPI接口及其指令系統(tǒng)　172
5.4.3　ISD4104的典型應用　174
5.5　實例3——SPI接口時鐘日歷芯片DS1302　177
5.5.1　DS1302簡介　177
5.5.2　DS1302 SPI接口讀寫操作　179
5.5.3　DS1302的典型應用　182
5.6　實例4——SPI接口12位A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543　188
5.6.1　TLC2543簡介　188
5.6.2　TLC2543工作原理及讀寫時序　189
5.6.3　TLC2543的典型應用　193
5.7　實例5——3線串行接口10位D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615　196
5.7.1　TLC5615簡介　196
5.7.2　TLC5615的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理　197
5.7.3　TLC5615的典型應用　199
5.8　實例6——Microwire接口EEPROM存儲器NM93Cx6　200
5.8.1　NM93Cx6簡介　200
5.8.2　NM93Cx6指令集及讀寫時序　202
5.8.3　NM93Cx6在MCS-51單片機系統(tǒng)中的應用　205
第6章　1-Wire總線接口　211
6.1　單總線技術(shù)概述　211
6.1.1　單總線芯片簡介　211
6.1.2　單總線技術(shù)的特點及其應用　214
6.2　單總線數(shù)據(jù)通信協(xié)議　216
6.2.1　單總線通信信號類型　217
6.2.2　單總線通信的初始化　218
6.2.3　單總線通信的ROM命令　219
6.2.4　單總線器件的ROM搜索　220
6.2.5　單總線通信的功能命令　225
6.3　實例1——基于單總線通信協(xié)議的小環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)　225
6.3.1　單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20　225
6.3.2　由DS18B20構(gòu)成的小環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)　230
6.3.3　溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計　232
6.4　實例2——單總線接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器　238
6.4.1　單總線四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器DS2450　238
6.4.2　DS2450與單片機的典型接口設(shè)計　245
6.4.3　DS2450控制程序設(shè)計分析　246
6.5　實例3——串行接口單總線驅(qū)動器　249
6.5.1　串行接口單總線驅(qū)動器DS2480B　249
6.5.2　基于DS2480B的單片機單總線系統(tǒng)電路設(shè)計　254
6.5.3　基于DS2480B的單片機單總線系統(tǒng)程序設(shè)計　255
第7章　CAN總線接口　258
7.1　CAN協(xié)議規(guī)范　259
7.1.1　CAN的基本工作原理　259
7.1.2　CAN協(xié)議規(guī)范概述　260
7.1.3　報文傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)　263
7.1.4　報文的校驗　266
7.1.5　報文位流編碼　267
7.1.6　錯誤處理與故障界定　267
7.1.7　位定時要求　268
7.1.8　同步　269
7.2　實例1——CAN控制器接口PCA82C250及其應用　270
7.2.1　CAN控制器接口PCA82C250　270
7.2.2　PCA82C250的典型應用　272
7.3　實例2——基于PCA82C200的智能CAN總線通信模塊　273
7.3.1　82C200簡介　273
7.3.2　82C200的工作原理及參數(shù)配置　276
7.3.3　基于82C200的CAN總線通信模塊　283
7.3.4　82C200控制程序設(shè)計　285
7.4　實例3——獨立CAN控制器Intel 82527及其應用　290
7.4.1　Intel 82527簡介　290
7.4.2　Intel 82527內(nèi)部寄存器及其設(shè)置　294
7.4.3　Intel 82527在MCS-51單片機系統(tǒng)中的應用　301
7.4.4　Intel 82527的應用程序設(shè)計　304
7.5　實例4——基于SJA1000的CAN總線接口模塊　307
7.5.1　SJA1000簡介　307
7.5.2　SJA1000內(nèi)部寄存器及其參數(shù)設(shè)置　310
7.5.3　基于AT89C52和SJA1000的CAN總線接口模塊　316
7.5.4　SJA1000應用程序設(shè)計　318
第8章　其他數(shù)據(jù)傳輸接口　324
8.1　實例1——基于uPD6121和uPC2800的紅外收發(fā)模塊　324
8.1.1　uPD6121和uPC2800簡介　325
8.1.2　紅外發(fā)射模塊的電路設(shè)計及工作原理　330
8.1.3　紅外接收模塊的電路設(shè)計及工作原理　331
8.2　實例2——NB9148/NB9149通用紅外遙控收發(fā)模塊　332
8.2.1　NB9148簡介　332
8.2.2　基于NB9148的紅外遙控發(fā)射器　336
8.2.3　基于NB9149的紅外遙控接收器　336
8.3　實例3——基于nRF401的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊　340
8.3.1　nRF401簡介　340
8.3.2　nRF401應用過程中的注意事項　342
8.3.3　采用nRF401的無線數(shù)傳模塊的電路設(shè)計　343
8.4　實例4——基于DM9008的嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)接口模塊　345
8.4.1　DM9008簡介　346
8.4.2　DM9008在MCS-51單片機系統(tǒng)中的應用　353
8.4.3　DM9008嵌入式以太網(wǎng)接口模塊程序設(shè)計　355
8.5　實例5——RTL8019AS在單片機網(wǎng)絡接口中的應用　358
8.5.1　RTL8019AS簡介　358
8.5.2　由AT89C52和RTL8019實現(xiàn)的以太網(wǎng)接口模塊　364
8.5.3　RTL8019AS網(wǎng)絡接口模塊控制程序設(shè)計　367