串口通信02 溫度傳感DS18B20 01 day49

九：串口通信

通信：無線和有線

? 單工 半雙工 全雙工

并行：多個數據線 串行：一根數據線

同步：通信雙方使用同一個時鐘，SPI信息幀，有CLK引腳

異步：通信雙方使用不同時鐘，雙方要固定的數據幀（0起始，1停止）和傳輸速度（波特率，一般都是9600bps = 1s：單位時間傳輸了多少個碼元，這里用二進制碼元），無CLK引腳

空閑時總線保持高電平。起始信號：由高到低 起始信號：由低到高

數據位：5，6，7，8位 需要起始位：1~2位

校驗位：奇，偶，無 //一般自定義校驗規則

停止信號：由低到高 停止位：1～2位

eg：11001100 實際數據：0x33，數據頭是低位

一：測試發送和接受

//定時器0
#include <reg51.h>unsigned char recv = 0;
// 硬件接口定義
sbit RCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;
sbit SER = P3^4;// 延時函數（簡易版）
void delayn(unsigned char n) {while(n--);
}unsigned char code digit_table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};// 74HC595 寫入一個字節
void write_74hc595(unsigned char dat) {unsigned char i;for(i = 0; i < 8; i++) {SER = (dat & (1 << (7 - i))) ? 1 : 0;SRCLK = 0;delayn(1);SRCLK = 1;delayn(1);}RCLK = 0;delayn(1);RCLK = 1;
}// 數碼管圖案數據（0~9）
unsigned char code h_data[10 * 8] = {0x00, 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x01, 0x7f, 0x21, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,	0x00, 0x39, 0x45, 0x45, 0x45, 0x27, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x22, 0x00, 0x00,0x00, 0x04, 0x7f, 0x24, 0x14, 0x0c, 0x00, 0x00,0x00, 0x4e, 0x51, 0x51, 0x51, 0x72, 0x00, 0x00,	0x00, 0x26, 0x49, 0x49, 0x49, 0x3e, 0x00, 0x00,0x00, 0x70, 0x4f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, 0x00, 0x00,0x00, 0x3e, 0x49, 0x49, 0x49, 0x32, 0x00, 0x00
};unsigned char num = 0; void dispaly_num(unsigned char num)
{unsigned char i = 0;	for(i = 0; i < 8; i++){write_74hc595(1 << (7 - i));P0 = ~h_data[i + num * 8];delayn(100);P0 = 0xff;}	
}#if 0
void serial_server() interrupt 4 
{if(TI)TI = 0;//清 發送中斷標志if(RI)RI = 0;//清 發送中斷標志recv = SBUF;//接受串口數據switch(recv){case 0:num = 0; P0 = digit_table[0];break;case 1:num = 1; P0 = digit_table[1];break;case 2:num = 2; P0 = digit_table[2];break;case 3:num = 3; P0 = digit_table[3];break;case 4:num = 4; P0 = digit_table[4];break;case 5:num = 5; P0 = digit_table[5];break;case 6:num = 6; P0 = digit_table[6];break;case 7:num = 7; P0 = digit_table[7];break;case 8:num = 8; P0 = digit_table[8];break;case 9:num = 9; P0 = digit_table[9];break;default: SBUF = 0X0E;P0 = digit_table[10];break;}}
#endifvoid uart_init(void)
{SCON = 0x50;			TMOD &= 0x0F;		TMOD |= 0x20;		TL1 = 0xFD;	TH1 = 0xFD;		ES = 1;EA = 1;ET1 = 0;		TR1 = 1;}void uart_send(unsigned char ch)
{TI = 0;SBUF = ch;while(!TI);
}unsigned char uart_recv(void)
{unsigned char ch = 0;while(!RI);ch = SBUF;RI = 0;return ch;
}// 主函數
void main(void)
{unsigned char ch = 0;uart_init();while(1){ch = uart_recv();ch += 1;uart_send(ch);}	
#if 0uart_init();while(1){dispaly_num(num);}
#endif
}

//如果不用中斷的話，只有端口一直發，數碼管才能呢個顯示，但是是頻閃狀態，和中斷相比，缺點很大
#include <reg51.h>unsigned char recv = 0;
// 硬件接口定義
sbit RCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;
sbit SER = P3^4;// 延時函數（簡易版）
void delayn(unsigned char n) {while(n--);
}unsigned char code digit_table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};// 74HC595 寫入一個字節
void write_74hc595(unsigned char dat) {unsigned char i;for(i = 0; i < 8; i++) {SER = (dat & (1 << (7 - i))) ? 1 : 0;SRCLK = 0;delayn(1);SRCLK = 1;delayn(1);}RCLK = 0;delayn(1);RCLK = 1;
}// 數碼管圖案數據（0~9）
unsigned char code h_data[10 * 8] = {0x00, 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x01, 0x7f, 0x21, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,	0x00, 0x39, 0x45, 0x45, 0x45, 0x27, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x22, 0x00, 0x00,0x00, 0x04, 0x7f, 0x24, 0x14, 0x0c, 0x00, 0x00,0x00, 0x4e, 0x51, 0x51, 0x51, 0x72, 0x00, 0x00,	0x00, 0x26, 0x49, 0x49, 0x49, 0x3e, 0x00, 0x00,0x00, 0x70, 0x4f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, 0x00, 0x00,0x00, 0x3e, 0x49, 0x49, 0x49, 0x32, 0x00, 0x00
};unsigned char num = 0; void dispaly_num(unsigned char num)
{unsigned char i = 0;	for(i = 0; i < 8; i++){write_74hc595(1 << (7 - i));P0 = ~h_data[i + num * 8];delayn(100);P0 = 0xff;}	
}#if 0
void serial_server() interrupt 4 
{if(TI)TI = 0;//清 發送中斷標志if(RI)RI = 0;//清 發送中斷標志recv = SBUF;//接受串口數據switch(recv){case 0:num = 0; P0 = digit_table[0];break;case 1:num = 1; P0 = digit_table[1];break;case 2:num = 2; P0 = digit_table[2];break;case 3:num = 3; P0 = digit_table[3];break;case 4:num = 4; P0 = digit_table[4];break;case 5:num = 5; P0 = digit_table[5];break;case 6:num = 6; P0 = digit_table[6];break;case 7:num = 7; P0 = digit_table[7];break;case 8:num = 8; P0 = digit_table[8];break;case 9:num = 9; P0 = digit_table[9];break;default: SBUF = 0X0E;P0 = digit_table[10];break;}}
#endifvoid uart_init(void)
{SCON = 0x50;			TMOD &= 0x0F;		TMOD |= 0x20;		TL1 = 0xFD;	TH1 = 0xFD;		ES = 1;EA = 1;ET1 = 0;		TR1 = 1;}void uart_send(unsigned char ch)
{TI = 0;SBUF = ch;while(!TI);
}unsigned char uart_recv(void)
{unsigned char ch = 0;while(!RI);ch = SBUF;RI = 0;return ch;
}// 主函數
void main(void)
{unsigned char ch = 0;uart_init();while(1){ch = uart_recv();ch += 1;uart_send(ch);if(ch < 10){dispaly_num(ch);}}	
#if 0uart_init();while(1){dispaly_num(num);}
#endif
}

二：UART串口

STC89C51RC/RD+系列單片機內部集成有一個功能很強的全雙工串行通信口，與傳統8051單片機的串口完全兼容。設有2個互相獨立的接收、發送緩沖器，可以同時發送和接收數據。發送緩沖器只能寫入而不能讀出，接收緩沖器只能讀出而不能寫入，，因而兩個緩沖器可以共用一個地址碼（99H）。兩個緩沖器統稱串行通信特殊功能寄存器SBUF。

STC89C51RC/RD+系列單片機串行口對應的硬件部分對應的管腳是P3.0/RxD和P3.1/TxD。

#include <reg51.h>unsigned char recv = 0;unsigned char code digit_table[] = {0x06, // 10x5B, // 20x4F, // 30x66, // 40x6D, // 50x7D, // 60x07, // 70x7F, // 8
};void digit_select(unsigned char digit)
{unsigned char num = P2;num &= ~(0x7 << 2);  num |= (digit << 2);P2 = num;
}void serial_server() interrupt 4 
{if(TI)TI = 0;if(RI)RI = 0;recv = SBUF;switch(recv){case '1':digit_select(0); P0 = digit_table[0];break;case '2':digit_select(1); P0 = digit_table[1];break;case '3':digit_select(2); P0 = digit_table[2];break;case '4':digit_select(3); P0 = digit_table[3];break;case '5':digit_select(4); P0 = digit_table[4];break;case '6':digit_select(5); P0 = digit_table[5];break;case '7':digit_select(6); P0 = digit_table[6];break;case '8':digit_select(7); P0 = digit_table[7];break;default:P0 = 0xff;break;}}void main(void)
{
#if 1		SCON = 0x50;//設置串口工作方式，8位數據,可變波特率	TMOD &= 0x0F;		TMOD |= 0x20;//設置T1工作方式		TL1 = 0xFD;	TH1 = 0xFD;//設置9600波特率		ES = 1;//開 串口中斷  //使能端EA = 1;//開 總中斷	TR1 = 1;//啟動定時器1
#endif//P0 = 0xEF;	while(1);}

三：通過串口通信修改led點陣數字

//定時器0
#include <reg51.h>unsigned char recv = 0;
// 硬件接口定義
sbit RCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;
sbit SER = P3^4;// 延時函數（簡易版）
void delayn(unsigned char n) {while(n--);
}unsigned char code digit_table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};// 74HC595 寫入一個字節
void write_74hc595(unsigned char dat) {unsigned char i;for(i = 0; i < 8; i++) {SER = (dat & (1 << (7 - i))) ? 1 : 0;SRCLK = 0;delayn(1);SRCLK = 1;delayn(1);}RCLK = 0;delayn(1);RCLK = 1;
}// 數碼管圖案數據（0~9）
unsigned char code h_data[10 * 8] = {0x00, 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x01, 0x7f, 0x21, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,	0x00, 0x39, 0x45, 0x45, 0x45, 0x27, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x22, 0x00, 0x00,0x00, 0x04, 0x7f, 0x24, 0x14, 0x0c, 0x00, 0x00,0x00, 0x4e, 0x51, 0x51, 0x51, 0x72, 0x00, 0x00,	0x00, 0x26, 0x49, 0x49, 0x49, 0x3e, 0x00, 0x00,0x00, 0x70, 0x4f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, 0x00, 0x00,0x00, 0x3e, 0x49, 0x49, 0x49, 0x32, 0x00, 0x00
};unsigned char num = 0; void dispaly_num(unsigned char num)
{unsigned char i = 0;	for(i = 0; i < 8; i++){write_74hc595(1 << (7 - i));P0 = ~h_data[i + num * 8];delayn(100);P0 = 0xff;}	
}void serial_server() interrupt 4 
{if(TI)TI = 0;if(RI)RI = 0;recv = SBUF;switch(recv){case '0':num = 0; P0 = digit_table[0];break;case '1':num = 1; P0 = digit_table[1];break;case '2':num = 2; P0 = digit_table[2];break;case '3':num = 3; P0 = digit_table[3];break;case '4':num = 4; P0 = digit_table[4];break;case '5':num = 5; P0 = digit_table[5];break;case '6':num = 6; P0 = digit_table[6];break;case '7':num = 7; P0 = digit_table[7];break;case '8':num = 8; P0 = digit_table[8];break;case '9':num = 9; P0 = digit_table[9];break;}}// 主函數
void main(void)
{SCON = 0x50;			TMOD &= 0x0F;		TMOD |= 0x20;		TL1 = 0xFD;	TH1 = 0xFD;		ES = 1;EA = 1;		TR1 = 1;while(1){dispaly_num(num);}
}

四：總測試

//定時器0
#include <reg51.h>unsigned char recv = 0;
unsigned char recv_flag = 0;
// 硬件接口定義
sbit RCLK = P3^5;
sbit SRCLK = P3^6;
sbit SER = P3^4;// 延時函數（簡易版）
void delayn(unsigned char n) {while(n--);
}void delay_ms(unsigned int num)
{unsigned char i,j;while(num--){i = 2;//看具體晶振大小j = 199;}do{while(--j);}while(--i);
}unsigned char code digit_table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};// 74HC595 寫入一個字節
void write_74hc595(unsigned char dat) {unsigned char i;for(i = 0; i < 8; i++) {SER = (dat & (1 << (7 - i))) ? 1 : 0;SRCLK = 0;delayn(1);SRCLK = 1;delayn(1);}RCLK = 0;delayn(1);RCLK = 1;
}// 數碼管圖案數據（0~9）
unsigned char code h_data[10 * 8] = {0x00, 0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x01, 0x7f, 0x21, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,	0x00, 0x39, 0x45, 0x45, 0x45, 0x27, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x22, 0x00, 0x00,0x00, 0x04, 0x7f, 0x24, 0x14, 0x0c, 0x00, 0x00,0x00, 0x4e, 0x51, 0x51, 0x51, 0x72, 0x00, 0x00,	0x00, 0x26, 0x49, 0x49, 0x49, 0x3e, 0x00, 0x00,0x00, 0x70, 0x4f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x00,	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, 0x00, 0x00,0x00, 0x3e, 0x49, 0x49, 0x49, 0x32, 0x00, 0x00
};unsigned char num = 0; void dispaly_num(unsigned char num)
{unsigned char i = 0;	for(i = 0; i < 8; i++){write_74hc595(1 << (7 - i));P0 = ~h_data[i + num * 8];delayn(100);P0 = 0xff;}	
}#if 0
void serial_server() interrupt 4 
{if(TI)TI = 0;//清 發送中斷標志if(RI)RI = 0;//清 發送中斷標志recv = SBUF;//接受串口數據switch(recv){case 0:num = 0; P0 = digit_table[0];break;case 1:num = 1; P0 = digit_table[1];break;case 2:num = 2; P0 = digit_table[2];break;case 3:num = 3; P0 = digit_table[3];break;case 4:num = 4; P0 = digit_table[4];break;case 5:num = 5; P0 = digit_table[5];break;case 6:num = 6; P0 = digit_table[6];break;case 7:num = 7; P0 = digit_table[7];break;case 8:num = 8; P0 = digit_table[8];break;case 9:num = 9; P0 = digit_table[9];break;default: SBUF = 0X0E;P0 = digit_table[10];break;}}
#endifvoid uart_init(void)
{SCON = 0x50;			TMOD &= 0x0F;		TMOD |= 0x20;		TL1 = 0xFD;	TH1 = 0xFD;		ES = 1;	   EA = 1;ET1 = 0;		TR1 = 1;}#if 1
void uart_send(unsigned char ch)
{TI = 0;//上來就TI = 0 就是為了保險，防止第一次的值不是默認0； SBUF = ch;while(!TI);//TI = 0;//如果用flag的話，那就還需要清零，不然會一直閃 卡在while
}unsigned char uart_recv(void)
{unsigned char ch = 0;while(!RI);ch = SBUF;RI = 0;return ch;
}
#endif#if 1
void test() interrupt 4  //中斷必須是空函數
{
#if 0unsigned char ch = 0;ch = uart_recv();  //函數放進中斷-------阻塞//如果要自定義協議的話，可以把recv[i],當作數組還用,數據輸入結束后，統一把數組紡發上去/收過來uart_send(ch);	   //uart_recv() 和 uart_send() 是阻塞函數：//它們會 等待 RI/TI，但中斷里 不應該阻塞if (ch >= '0' && ch <= '9')   num = ch - '0'; 
#endifunsigned char ch;  if (RI) {RI = 0;   //接收到，清零recv_flag = 1;     ch = SBUF;   SBUF = ch;    if (ch >= '0' && ch <= '9')  num = ch - '0';          }if (TI)         // 發送中斷{TI = 0;     // 清除標志}#if 0switch(ch){case 0:num = 0; P0 = digit_table[0];break;case 1:num = 1; P0 = digit_table[1];break;case 2:num = 2; P0 = digit_table[2];break;case 3:num = 3; P0 = digit_table[3];break;case 4:num = 4; P0 = digit_table[4];break;case 5:num = 5; P0 = digit_table[5];break;case 6:num = 6; P0 = digit_table[6];break;case 7:num = 7; P0 = digit_table[7];break;case 8:num = 8; P0 = digit_table[8];break;case 9:num = 9; P0 = digit_table[9];break;default: SBUF = 0X0E;P0 = digit_table[10];}
#endif
}
#endif// 主函數
void main(void)
{
#if 0unsigned char ch = 0;uart_init();while(1){ch = uart_recv();//ch += 1;//delay_ms(65534);uart_send(ch);if(ch < 10){dispaly_num(ch);}}
#endif		
#if 1uart_init();while(1){if(recv_flag)  //會一直閃{recv_flag = 0;}dispaly_num(num);}
#endif
#if 0uart_init();while(1){dispaly_num(num);}
#endif
}

十：DS18B20

一：單總線時序結構

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初始化：主機將總線拉低至少480us，然后釋放總線，等待15~60us后，

存在的 從機 會拉低總線60-240us以響應 主機 ，之后 從機 將釋放總線

下圖為發送一位和接受一位的示意圖：

前提：外接電源，且只有一個DS18B20

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發送一位：

? 主機將總線拉低60~120us，然后釋放總線，表示發送0;

? 主機將總線拉低1~15us，然后釋放總線，表示發送1。

? 從機將在總線拉低30us后（典型值）（30us相當于：主機發送數據后，緩一會，叢機再讀取）讀取電平，整個時間片應大于60us

接收一位：

? 主機將總線拉低1~15us，然后釋放總線（如果還是低電平，就是叢機還在拉低，如果上升高電平，說明從機沒有動作），并在拉低后15us內讀取總線電平（盡量貼近15us的末尾），

讀取為低電平則為接收0，讀取為高電平則為接收1，整個時間片應大于60us

發送一個字節：

? 連續調用8次發送一位的時序，依次發送一個字節的8位 (低位在前) 0 1 2 3 4 5 6 7

接收一個字節：

? 連續調用8次接收一位的時序，依次接收一個字節的8位 (低位在前)

二：DS18B20操作流程

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初始化：從機復位，莊機判斷從機是否響應

ROM操作：ROM指令+本指令需要的讀寫操作

功能操作：功能指令+本指令需要的讀寫操作

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三：數據幀（前提：外部供電且只有一個）

跳過ROM：因為只有一個溫度傳感，不需要發特定的數字來識別對應的溫度傳感

溫度變換：初始化一跳過ROM→開始溫度變換

溫度讀取：初始化→跳過ROM→[讀暫存器（連續的讀操作）]

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就為了讀取溫度數據，就讀取前兩位就行

四：溫度存儲格式

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一共16位，前8位是符號，后8位是數值大小

? 如果是負數，那就要用補碼來導出實際數值

五：ROM操作流程

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十一：AD/DA

一：基礎概念

AD（Analog to Digital）：模擬-數字轉換，將模擬信號轉換為計算機可操作的數字信號

DA（Digital to Analog）：數字-模擬轉換，將計算機輸出的數字信號轉換為模擬信號

AD/DA轉換打開了計算機與模擬信號的大門，極大的提高了計算機系統的應用范圍，也為模擬信號數字化處理提供了可能

模擬量：0~5v 數字量：0~255

AD轉換通常有多個輸入通道，用多路選擇開關連接至AD轉換器以實現AD多路復用的目的，提高硬件利用率

AD/DA與單片機數據傳送可使用并口（速度快、原理簡單），也可使用串口 (接線少、使用方便)

可將AD/DA模塊直接集成在單片機內，這樣直接寫入/讀出寄存器就可進行AD/DA轉換，單片機的IO口可直接復用為AD/DA的通道

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