单片机其他模块应用简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,正文,第,82,页,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,正文,第,1,页,2.5 C8051F,单片机简介,高速,CIP-51,内核,指令与,MCS-51,兼容,流水线,指令以时钟周期为运行单位,平均运行速度为,MCS-51,的,9.5,倍,最高时钟频率：,100MHz,2.5 C8051F,单片机简介,2.5 C8051F,单片机简介,C8051F300,2.5 C8051F,单片机简介,灵活的,I/O,交叉开关配置,以硬件方式实现,I/O,端口的灵活配置,I/O,端口,增加单向输出,推挽,先进的时钟系统,可变时钟，动态切换,片内和外部振荡器,时钟输出,多复位源系统,增强系统的安全和微控制器的功耗管理功能,2.5 C8051F,单片机简介,混合信号片上系统,片内,扩展,RAM,具有,ISP,和,IAP,能力的,FLASH,ISP,：通过,JTAG,接口,编程,IAP,：使用,MOVX,指令对,FLASH,进行,编程,JTAG,系统调试接口,采用同一开发工具进行调试和程序烧录,低电压,/,宽电压,2.7,3.6V/2.0,5.2V,2.5 C8051F,单片机简介,EMIF,功能,低端口方式,高端口方式,复,用,方,式,A15,：,8,P2,P6,AD7,：,0,P3,P7,ALE,P0.5,P4.5,/WR,P0.7,P4.7,/RD,P0.6,P4.6,非,复,用,方,式,A15,：,8,P1,P5,A7,：,0,P2,P6,D7,：,0,P3,P7,/WR,P0.7,P4.7,/RD,P0.6,P4.6,2.5 C8051F,单片机简介,2.5 C8051F,单片机简介,2.5 C8051F,单片机简介,2.5 C8051F,单片机简介,FLASH,存储器主体,低端地址：,0000,FLASH,存储器加密选项,FLASH,存储器保留区域,便,笺式,FLASH,存储器,容量小于,64K FLASH,结构示意图,第,N,组,FLASH,存储器主体,第,0,组,低端地址：,0000,FLASH,存储器加密选项,FLASH,存储器保留区域,便,笺式,FLASH,存储器,容量大于,64K FLASH,结构示意图,2.5 C8051F,单片机简介,程序组（代码空间） 数据组（,数据空间,）,PSBANK,COBANK,和,SFLE,（,PSCTL.2,）控制,PSBANK,IFBANK,控制,SFLE=0 SFLE=1,0FFFFH,7FFFH,8000H,0000H,第,0,组,第,0,组,第,0,组,第,1,组,。,第,0,组,第,0,组,第,0,组,第,1,组,。,便,笺式,程序组（代码空间） 数据组（,数据空间,）,物理地址,0FFFFH,7FFFH,8000H,物理地址,0000H,程序地址,0FFFFH,7FFFH,8000H,0000H,第,0,组,第,1,组,第,0,组,第,2,组,17FFFH,7FFFH,10000H,0000H,MOVX,写操作,MOVC,读操作,7 C8051F,单片机时钟系统的应用编程,1,个内部振荡器，,1,个外部振荡器驱动电路,单片机运行时可改变工作频率,两个振荡器可随意切换,改变振荡器的分频,/,倍频系数,C8051F320,单片机的时钟系统,8 C8051F,单片机,WDT,的应用编程,WDT,的两种实现方法,独立的,WDT,由,PCA,的最后一个捕捉比较模块实现,C8051F,单片机的,PCA,读,PCA0H/L,不影响计数器定时器的工作,必须先读,PCA0L,，后读,PCA0H,PCA,专用的定时器,/,计数器,共用一个中断源,PCA,的中断,最多的有,6,个捕捉比较模块,工作方式,边沿触发捕捉,软件定时器,高速输出（,HSO,）,频率输出,8,位脉宽调制器（,PWM,）,16,位脉宽调制器（,PWM,）,WDT,PCA,的捕捉,/,比较模块,SMBus,，,System Management Bus,，,Intel,I,2,C,，,Inter IC Bus,，,Philips,符合,SMBus,标准,1.1,版,二线同步半双工接口,SMBus,的基本工作原理,主器件提供,SCL,通过器件的地址访问,传输过程由主器件启动,10 C8051F,单片机,SMBus,的应用编程,时序,10 C8051F,单片机,SMBus,的应用编程,结构,I,2,C,器件标准时钟速率,标准约,100KHz,高速约,400KHz,有些器件可达数,MHz,Slave,地址（,FM24CL64,）,10 C8051F,单片机,SMBus,的应用编程,器件类型,芯片确定,器件地址,管脚设置,10 C8051F,单片机,SMBus,的应用编程,Slave,地址（,AT24C0B,）,1024,10 C8051F,单片机,SMBus,的应用编程,器件类型,芯片确定,SPI,，,Serial Peripheral Interface,，,Motorola,三线同步全双工串行接口,SPI,的基本工作原理,SPI,的数据中不包括地址信息,11 C8051F,单片机的,SPI0,SPI,的传输时序,11 C8051F,单片机的,SPI0,增强型,SPI,，可设置为三线或四线（,NSS,Slave Select,，多数,C8051F,的,NSS,为双向，少数只能为输入）方式，四线方式允许,SPI,有多个主器件。,11 C8051F,单片机的,SPI0,12,软件实现,UART,、,I,2,C,和,SPI,的应用编程,12.1,定时器实现软件,UART,发送,接收,12,软件实现,UART,、,I,2,C,和,SPI,的应用编程,12.2,定时器实现波特率自动识别,当,ADC,转换时间内信号的变化值大于,ADC,的量化阶,0,t,f,f1,f2,0,t,f,ADC,转换时间,信号变化值,f1,f2,14 C8051F,单片机的模拟功能模块的应用编程,C,采样选通,电子开关,抽样信号,f3,模拟信号,f2,数字信号,f4,防,混叠低通滤波器,取样,/,保持,A/D,变换器,模拟信号,f1,当要求一个,ADC,对多路信号在同一时刻进行转换,ADC,窗口中断,C8051F,单片机的,ADC,特点,多路模拟开关（,AMUX,），可设置为单端,/,差分输入,取样,/,保持电路,有些具有程控放大器（,PGA,）,内部集成一个,ADC,，一般为,12/10/8,位,内部集成两个,ADC,，一般第,1,个为,12/10,位，第,2,个为,8,位,第,1,个,ADC,具有监测芯片温度的传感器,与,ADC,相关的电路可关闭，进入节能方式,C8051F,单片机的,ADC,具有多种,ADC,启动方式,转换结束中断、窗口检测器中断,SAR,型,ADC,，转换时间：,普通,12/10,位：,10s,（,SAR,时钟,2.5MHz,）,8,位：,2s,（,SAR,时钟,7.5MHz,或,5MHz,）,高性能：,16,位，,1s,C8051F,单片机的,ADC,数据格式,单端输入的转换值为无符号数,差分输入的转换值为有符号数（补码）,8,位的转换值用一个字节表示，其他用两个字节（高、低字节）表示。,左对齐,右对齐,高字节 低字节,b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,SF/0 SF/0 SF/0 SF/0 SF/D,11,D,10,D,9,D,8,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,SF/D,11,D,10,D,9,D,8,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,0 0 0 0,SF/0,：无符号数,=0,，有符号数,=,符号位；,SF/D,11,：无符号数,= D,11,，有符号数,=,符号位。,SF,为有符号数的符号扩展,C8051F,单片机的,ADC,窗口检测,ADCGT,ADCLT,ADCGT,ADCLT,最大值,最小值,报警范围,最大值,报警范围,报警范围,最小值,C8051F,单片机的,ADC,设置窗口检测边界,打开,ADC,中断允许、关闭转换结束中断允许、打开,ADC,窗口检测中断允许。,启动,ADC,进入自动循环转换方式,模拟恢复,低通滤波器,窗口,电路,D/A,变换器,f5,f4,f6,C8051F,单片机的,DAC,无源：简单、特性差,有源：复杂、特性佳、截止频率一般为固定。,开关电容：较复杂、特性好、截止频率可程控。,电压输出型,DAC,2,个独立的,12,位,0V,VREF-1LSB,，对应的输人码范围是,000H,OFFFH,C8051F,单片机的,DAC,On-demand,启动,必须写,DAC0L/DAC1L,再写,DAC0H /DAC1H,电压跟随器,电流输出型,DAC,输出的最大电流可设置为,0.5mA,、,1mA,和,2mA,C8051F,单片机的,DAC,C8051F,单片机的,DAC,内部集成,1/2,个片内电压比较器，第,1,个电压比较器的输出可作为一个复位源（可程控）。,C8051F,单片机的电压比较器,独立的输人引脚或经,I,O,交叉开关连到外部引脚上,输出可经,I,O,交叉开关连到外部引脚上，可被编程为漏极开路或推挽方式,可以单独允许或禁止每个电压比较器，当禁止时，电压比较器的输出为逻辑低电平，不允许中断,可设置为输入电压的上升沿和,/,或下降沿中断,输入具有施密特性，回差电压可用软件编程。,C8051F,单片机的电压比较器,C8051F,单片机的电压比较器,为,ADC,、,DAC,提供参考电压,不同微控制器的基准电压的电路有些差别。,C8051F,单片机的基准电压,C8051F,单片机的基准电压,C8051F,单片机的基准电压,C8051F,单片机的基准电压,USB(Universal Serial Bus),USB 1.1,USB 2.0,USB On-The-Go,USB 2.0 On-The-Go,Wireless USB,USB 3.0,USB,USB,主机处于主模式，设备处于从模式。,USB,接口可以连接外设、复合设备和集线器。,最多可以连接5级集线器,最多可连接127台外设,/,集线器,复合外设,主机,7,端口,集线器,外设,外设,USB,2,端口集线器,根集线器,USB,引脚,信号名,1,VCC +5V,电源,2,-Data,信号负,3,+Data,信号正,4,GND,地线,+5V,DC,电源，可输出,500mA,USB,开发简介,USB,开发简介,USB,的驱动,（,A,）,HID,（,The human interface device,）,（,B,）,The mass-storage driver,（,C,）,custom drivers,USB,开发简介,USB,设备,（,1,）高速外设的,USB,线缆与电阻的连接图,Vcc,USB,开发简介,（,2,）典型的,USB,功能器件结构框图,USB,开发简介,（,3,）,USB,设备,（,A,）带,USB,接口的单片机（微控制器）,Cypress,EZ-US,、,M8,系列,Motorola,s HC05,Microchip,s PIC16C7x5,Silabs,s C8051F32x/34x,Mitsubishi,s 740, 7600, and M16C,NetChip,s NET2888,、,NET1031,（,B,）,USB,接口芯片,+,微控制器,/,微处理器,Philips,s PDIUSBD11/12,、,USA1321,National,s USBN9602,（,C,）,ASIC,（专用集成电路）,USB,开发简介,（,4,）常用芯片,PDIUSBD12,USB1.1,设备,ISP1581,USB2.0,设备,ISP1161,USB1.1,主控,ISP1561,USB2.0,主控,USB,开发简介,ISP1362,USB OTG,1362,1362,设备,Firmware,Usbxpress,C8051F,单片机的,USB,CAN,（,Control Area Network,）,德国,BOSCH,现场总线（,Field Bus,）的一种,上位机,（通用机、专用机）,CAN,接口,CAN,接口,下位机,1,（通用机、专用机）,CAN,接口,下位机,N,（,通用机、专用机）,C8051F,单片机的,CAN,F04X,提供完整的,CAN,协议层控制器,，但,无收发器,是,BOSCH,的,IP,产品（,C_ CAN,）,Philips,的,CAN 2.0,技术规范包括,CAN 2.0A,（基本,CAN,）和,CAN 2.0B,（完全,CAN,）,国际标准为,ISO 11898,C8051F,单片机的,CAN,复位不改变存储器的内容,I,O,端口为输入,退出复位后，微控制器使用内部振荡器运行,WDT,启动,复位控制与复位信息可通过对复位源寄存器（,RSTSRC,）操作或读取复位源寄存器完成,C8051F,单片机的复位系统,C8051F,单片机的复位系统,两大类,LED,LED,灯,LED,段型（如,7,段）数码管,LED,点阵屏,LCD,（,Liquid Crystal Display,，液晶显示器）,一般称为,LCM,（,LCd Module,，液晶显示模块）,单色,字符、点阵,彩色,点阵；伪彩色（,STN,）、真彩色（,TFT,）,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,共阳极,7,段,LED,数码管的原理图,dig,a b c d e f g dot,g,a,f b,e c,d,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,汉,列,= 0 1 15,行,= 0,1,15,单色,LCM,的接口类型,并行总线接口,Motorola,的,6800,接口（简称,M68,接口）,Intel,的,8080,接口（简称,I80,接口）,许多,LCD,驱动,/,控制器支持多种接口，通过引脚或复位时序进行设置，一般,LCM,厂商通常在内部已固定接成某种接口，常采用,M68,接口,LCM,的并行总线接口一般只有数据总线和控制总线，只是在读写控制特性上与对应的计算机系统的并行总线接口相同。,串行接口,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,彩色,LCM,的接口类型,并行总线接口,串行接口,RGB,接口,VSYNC,接口,许多,LCD,驱动,/,控制器支持多种接口，可通过引脚进行设置，一般,LCM,厂商通常在内部已固定接成某种接口，并行总线接口的彩色,LCM,一般采用,I80,接口,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,特性,并行总线和串行接口,RGB,接口,DRAM,（,GRAM,）,内部集成,需外接,时钟与同步信号,不需要,需要,屏幕刷新,先写,DRAM,，后写屏,直接写屏,控制方式,简单,复杂,应用,显示静止图片,显示动态图像,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,芯片型号,并行总线接口,串行接口,RGB,接口,VSYNC,接口,I80,M68,ST7781,8,、,9,、,16,和,18,无,无,无,无,HX8347-A01,8,、,16,和,18,8,、,16,和,18,有,16,和,18,无,ILI9325,8,、,9,、,16,和,18,无,有,6,、,16,和,18,6,、,16,和,18,15,单片机系统常用显示设备的应用编程,矩阵式键盘,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,串行移位寄存器扩展的键盘,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,标准微机键盘,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,插头,针 插座,孔,5,脚,DIN,1,时钟线,Clock,2,数据线,Data,3,空,4,地线,5,电源,Vcc,（,+5V,）,插头,针 插座,孔,6,脚,mini-DIN,1,数据线,Data,2,空,3,地线,4,电源,Vcc,（,+5V,）,5,时钟线,Clock,6,空,4,线电阻式触摸屏,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,RS-232,全称,数据终端设备（,DTE,，,Data terminal equipment,）和数据通讯设备（,DCE,，,Data Circuit-terminating Equipment,）之间的串行二进制数据交换接口技术标准,低速率串行通信,非平衡传输方式（单端方式）,点对点（即只用一对收、发设备）通信,最新标准是,RS-232-C,（又称,EIA RS-232-C,）,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,（,b,）,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,RS-232,端,TTL,端,RS-422,全称,平衡电压数字接口电路的电气特性,单发多接、单向、平衡传输规范,TIA,EIA-422-A,标准,使用双绞线进行信号的传输，传输速率高达,10Mbps,，传输速率低于,100kbps,时传输距离可达,1200,米（,4000,英尺）,总线上连接最多,10,个接收器,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,RS-485,多点、双向通信,TIA,EIA-485-A,标准,满足所有的,RS-422,的规范,支持,32,个节点（取决于接收器，可超过此值）,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,USB-UART,桥（,USB to UART Bridge,）,通过单片机的,UART,扩展,USB,接口,虚拟串口,主机端将该,USB,设备“虚拟”为一个标准的,RS-232,端口,16,单片机系统常用输入设备的应用编程,