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AT89C52（簡(jiǎn)稱(chēng)89C52）的廣泛使用，使單片機的價(jià)格大大下降。目前，89C52的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于8255、8279、8253、 8250等專(zhuān)用接口芯片中的任何一種；而89C52的功能實(shí)際上遠遠超過(guò)以上芯片。因此，如把89C52作為接口芯片使用，在經(jīng)濟上是合算的。在本人設計的系統中，將89C52設計為多功能可編程接口，其相關(guān)程序固化在片內的Flash ROM中。該芯片（以下簡(jiǎn)稱(chēng)多功能接口）具有如下功能：①有1個(gè)專(zhuān)用的鍵盤(pán)/顯示接口；②有1個(gè)全雙工異步串行通信接口；③有2個(gè)16位定時(shí)/計數器。這樣，1個(gè)89C52芯片，承擔了3個(gè)專(zhuān)用接口芯片的工作；不僅使成本大大下降，而且優(yōu)化了硬件結構和軟件設計，給用戶(hù)帶來(lái)許多方便。 1 硬件結構 把89C52當作接口使用，接口自身必須盡可能地少占用硬件資源，與主系統之間的連接線(xiàn)也應盡可能少，這樣才能少占主機引腳，把更多的資源留給系統。本設計中，主機與多功能接口之間采用串行通信。主機與多功能接口之間有四根連接線(xiàn)：CE、CLK、DAT、INTR。CE用于作片選信號輸入端。此引腳為低電平時(shí)，主機能與多功能接口進(jìn)行數據傳送。CLK為時(shí)鐘輸入端，當主機向多功能接口發(fā)送指令時(shí)，此引腳電平上升表示數據有效。DAT為串行數據輸入/輸出端。INTR為多功能接口輸出端。當多功能接口內的數據準備好時(shí)，由INTR向主機發(fā)低電平，通知主機，數據已準備就緒，可以進(jìn)行讀操作。該信號可供主機查詢(xún)，也可用作發(fā)向主機的中斷請求信號。 89C52的P0、P1、P2口用作鍵盤(pán)/顯示接口。用程序掃描的方法進(jìn)行鍵盤(pán)輸入和顯示輸出。P0口作為字段口，P1口作為鍵盤(pán)的列輸入口，P2作為顯示器的字位口以及鍵盤(pán)的行掃描輸出口。由于顯示器字位口電流較大，P2口需進(jìn)行電流驅動(dòng)。該多功能接口最多可連接8個(gè)LED顯示器和1個(gè) 8×8鏈盤(pán)矩陣。其硬件原理如圖1所示。 
圖1 P3.2、P3.3、P3.6、P3.7分別用作CE、CLK、DAT和INTR信號；而P3.0、P3.1用作異步串行通信數據線(xiàn)RXD和 TXD；P3.4、P3.5分別是OUT0/T0和OUT1/T1信號線(xiàn)。該引腳在定時(shí)器工作于連續脈沖方式時(shí)，可輸出通斷比與頻率可編程的連續脈沖；工作在計數器方式時(shí)，該引腳作為外部計數脈沖輸入端輸入計數脈沖。 2 通信協(xié)議 實(shí)現多功能接口的關(guān)鍵是主機和多功能接口之間的通信。在本設計中，采用主從方式進(jìn)行通信，所有的操作都由主機發(fā)出操作指令。多功能接口在收到主機發(fā)來(lái)的操作指令后，對操作碼進(jìn)行軟件譯碼。根據操作碼的內容轉入相應的工作通道，并從操作數部分獲取所需要的數據。 多功能接口采用串行方式與主機通信。串行數據從DAT引腳送入芯片，并由CLK端同步。當片選信號CE變低后，DAT引腳上的數據在CLK引腳的上升沿被寫(xiě)入多功能接口的寄存器中。 串行接口的時(shí)序如圖2所示。
圖2 由于多功能接口接收指令的工作用軟件進(jìn)行，因此，圖中的t1、t2、t3、t4、t5時(shí)間較長(cháng)，要求t1-t4時(shí)間在10μs～1000μs。指令有兩類(lèi)：一類(lèi)寫(xiě)指令，一類(lèi)是讀指令。寫(xiě)指令中不管是操作碼還是操作數，其數據傳送方向均為從主機到多功能接口；而對讀指令來(lái)講，操作碼部分的數據方向是從主機到多功能接口，而操作數部分的數據方向是從多功能接口到主機。 t5是讀指令中操作碼與操作數之間需要的時(shí)間間隔，t5應在30μs～1000μs的范圍。在讀操作時(shí)，CLK時(shí)鐘的上升沿來(lái)到時(shí)，多功能接口將數據送到DAT引腳上。 3 指令編碼 多功能接口共有13條指令。指令長(cháng)度為1字節、2字節、3字節和4字節不等。 （1）復位指令 機器碼為00H。當多功能接口收到復位指令后，所有字符消隱，所有定時(shí)器清零，定時(shí)中斷和串行中斷關(guān)閉。其狀態(tài)與系統上電復位的情況相似。 （2）顯示數據指令 該指令向多功能接口的顯示緩沖器中發(fā)送顯示數據。這是一個(gè)2字節指令，其指令編碼如下：
其中dip為小數點(diǎn)控制位，a2、a1、a0為位地址，d3、d2、d1、d0為待顯示的字符，其格式如表1、2所列。 （3）閃爍指令 該指令控制各個(gè)數碼管的閃爍屬性。d7～d0分別對應數碼管1～8，1為閃爍，0為不閃爍。
（4）循環(huán)左移指令 指令碼為11H。該指令將所有顯示從左向右移動(dòng)1位。 表1
表2
（5）循環(huán)右移指令 指令碼為12H。該指令將所有顯示從右向左移動(dòng)1位。 （6）讀鍵盤(pán)指令 指令為2字節指令，操作數為讀到的鍵值。各鍵盤(pán)的鍵值如圖1所示。該指令格式如下：
(7)連續脈沖輸出指令 該指令對定時(shí)器進(jìn)行編程。使OUT0/OUT1輸出連續脈沖，脈沖的通斷比和頻率可以通過(guò)編程設定。其指令為4，格式如下： 第1字節
第2字節
第3字節
第4字節
其中M：N是脈沖的通斷比，M或N的設置范圍是1～10。f15～f0是頻率設置，其設置范圍是1～9999Hz。采用BCD碼設置。指令操作碼中，D0設置定時(shí)器0或定時(shí)器1工作。 （8）定時(shí)器方式指令 該指令為3字節指令。操作碼為22H、23H，其中D0位確定對定時(shí)器0還是定時(shí)器1進(jìn)行操作。第2、第3字節為定時(shí)時(shí)間。 （9）計數器方式指令 該指令為3字節指令。操作碼為24H、25H，其中D0位確定對定時(shí)器0還是定時(shí)器1進(jìn)行操作。第2、第3字節為計數初值。 （10）讀計數器指令 為3字節指令。操作碼為26H、27H，第2、第3字節為從計數器讀到的計數值。操作碼的D0位確定對計數器0還是計數器1進(jìn)行操作。通過(guò)該指令讀以16位計數器的當前計數值。 （11）串行發(fā)送指令 該指令對異步串行通信進(jìn)行初始化，其指令格式如下： 第1字節
表2字節
第3字節
第4字節
串行通信采用批傳送的方法進(jìn)行。每條指令傳送1個(gè)數據幀。指令中，第1、第2字節用來(lái)進(jìn)行串行通信初始化，第3字節以后是發(fā)送的各個(gè)數據。b1、b0用來(lái)確定奇校驗、偶校驗還是不校驗。第2字節的操作數d5、d4、d3、d2、d1、d0用來(lái)設定該幀數據的個(gè)數，最多1幀可發(fā)送64個(gè)字符。a2、a1、 a0設定串行通信的波特率。其波特率如表3所列。 表3
（12）串行接收指令 指令格式如下： 第1字節
第2字節
第3字節
第4字節
指令編碼與串行發(fā)送送似，第3字節之后為接收到的數據。 （13）讀狀態(tài)指令 指令格式如下：
在鍵盤(pán)輸入、計數器回等或串行通信中斷時(shí)，多功能接口將向INTR發(fā)出負脈沖，主機在響應后應發(fā)讀狀態(tài)指令，查詢(xún)狀態(tài)標志，確定是哪個(gè)狀態(tài)標志動(dòng)作。其中d0為鍵盤(pán)輸入標志，d1為計數器0回零動(dòng)作。d2為計數器1回零標志。d3為串行接收結束標志，d4為串行發(fā)送結束標志。 4 多功能接口的軟件設計 在主程序中進(jìn)行顯示掃描和鍵盤(pán)掃描，如有鍵盤(pán)輸入，則找出鍵盤(pán)矩陣的鍵號。鍵號存入鍵值寄存器，并置位狀態(tài)標志，同時(shí)發(fā)出INTR負脈沖，通知主機來(lái)取鍵值。 主機通過(guò)指令對多功能接口進(jìn)行操作。主機首先要將CE置0。該下降沿通過(guò)P3.2向多功能接口發(fā)出外部中斷。在中斷服務(wù)程序中，多功能接口進(jìn)行取指和譯碼操作，并通過(guò)散轉指令轉入相應的處理通道。則中斷返回。至此，一條指令的取指-譯碼-執行的過(guò)程才告結束。程序回到主循環(huán)繼續進(jìn)行顯示掃描和鍵盤(pán)掃描。 所謂取指操作實(shí)際上就是多功能接口與主機進(jìn)行通信的過(guò)程。由于采取軟件進(jìn)行通信，t1、t2、t3、t4、t5的寬度有一定的范圍。 在接收到主機的操作指令后，多功能接口與外設的串行通信及有關(guān)定時(shí)器的操作采用中斷方式進(jìn)行。在中斷結束時(shí)，置位狀態(tài)標志，并向主機發(fā)INTR負脈沖。該負脈沖可供主機查詢(xún)，也可作為向主機發(fā)出的中斷請求信號。完成以上工作后，返回主程序。 89C52有三個(gè)定時(shí)器，其中T2在中串行通信時(shí)間來(lái)作為串行通信的波特率發(fā)生器。這樣T0和T1就可以出借給用戶(hù)作定時(shí)器內。T2在波特率發(fā)生器方式時(shí)，可置位T2CON寄存器中的TCLK位或RCLK位。在TH2、TL2中裝入計數初值，使T2從這個(gè)初值開(kāi)始計數，但并不置位FT2。RCAR2H和RCAP2L中的常數由軟件設定后，T2的溢出率是嚴格不變的，因而使串行通信的波特率非常穩定。 5 應用實(shí)例 在本刊網(wǎng)絡(luò )補充版（http://www.dpj.com.cn）中，給出主機為AT89C52時(shí)的應用實(shí)例。程序的功能為等待鍵盤(pán)輸入，然后將所讀到的鍵盤(pán)碼轉換成十進(jìn)制后送LED數碼管顯示。 相似文獻 1. 期刊論文 基于單片機多功能接口電路的設計 - 廣西輕工業(yè)2007,23(3) 作 者： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 過(guò)幼南 來(lái) 源： 單片機與嵌入式系統應用 2003（9） |
