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第9章 MCS-51单片机的其他接口 本章内容： 9.1 MCS-51单片机与LCD的接口 9.2 MCS-51单片机与I2C的接口 9.3 MCS-51单片机与日历时钟芯片的接口 9.1 MCS-51单片机与LCD的接口 液晶显示器简称LCD（Liquid Crystal Diodes）是利用液晶经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或者图形的目的。其特点是体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富、寿命长、抗干扰能力强等特点，在单片机应用系统中有着日益广泛的应用。 LCD分类：笔段式和点阵式（可分为字符型和图像型）。 字符型液晶显示模块RT-1602C是2行16个字的5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器。 RT-1602C采用标准的16脚接口，各引脚情况如下： 1脚：VSS，电源地 2脚：VDD，+5V电源 3脚：VL，液晶灰度调整，使用可变电阻调整，通常接地 4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 5脚：R/W，读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 6脚：E，端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 7～14脚：D0～D7，为8位双向数据线。 15脚：BLA，背光源正极 16脚：BLK，背光源负极 液晶显示模块RT-C1602C的内部结构可以分成三部分：LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示器。 控制器采用HD44780，驱动器采用HD44100。 HD44780是集控制器，驱动器于一体，专用于字符显示控制驱动集成电路，是字符型液晶显示控制器的代表电路。 HD44100是作扩展显示字符位的。 HD44780有80个字节的显示缓冲区，分两行，地址分别为00H~27H，40H~67H，它下实际显示位置的排列顺序跟LCD的型号有关，液晶显示模块RT-1602C的显示地址与实际显示位置的关系如下图所示。 HD44780内藏的字符发生存储器（ROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形。 LCD控制器HD44780内有多个寄存器，通过RS和R/W引脚共同决定选择哪一个寄存器，选择情况如表。 总共有11条指令，它们的格式和功能如下： 【例】下图是LCD显示器与8051单片机的接口图，编程在LCD显示器的第一行、第一列开始显示“GOOD”，第二行、第6列开始显示“BYE”。 9.2 MCS-51单片机与I2C总线芯片的接口 I2C总线（Inter Integrated Circuit Bus）称为芯片间总线，是一种由PHILIPS公司开发的两线制串行总线，只需要两根线即在连接于总线上的器件之间传送信息。 用于连接微控制器及其外围设备；I2C总线是应用最广泛的串行外围扩展总线；是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。 1. I2C总线的主要特点 （1）总线只有两根线，即串行时钟线（SCL）和串行数据线（SDA），这在设计中大大减少了硬件接口。 （2） 每个连接到总线上的都有一个用于识别的器件地址，器件地址由芯片内部硬件电路和外部地址引脚同时决定，避免了片选线的连接方法，并建立简单的主从关系，每个器件既可以作为发送器，又可以作为接收器。 （3） 同步时钟允许器件以不同的波特率进行通信。 （4） 同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手信号。 （5） 串行的数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。 （6）连接到同一总线的集成电路数只受400pF的最大总线电容的限制。 组成： 串行数据线SDA和串行时钟线SCL构成的，可发送和接收数据。 要求：所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/SCL同名端相连；总线上每一个模块都有唯一的地址，总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线；目的地址、时钟信号、信息传送方向以及信息的开始和终止等均由主控器发出；每个模块可以设为四种工作方式之一：主发送、从发送、主接收式、从接收；任何时刻总线只能有一个主控制器，数据的传输只能在主、从器件间进行。 开始信号和结束信号之间传送的是信息，信息的字节数没有限制，但每个字节必须为8位，高位在前，低位在后。数据线SDA上每一位信息状态的改变只能发生在时钟线SCL为低电平的期间。 总线空闲： SDA、SCL都是双向传输线，平时均处于高电平备用状态。 总线忙（传送数据）：在数据传送开始以后，SCL为高电平的时候，SDA的数据必须保持稳定，只有当SCL为低电平的时候才允许SDA上的数据