第12章 其他接口设计
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微型计算机原理及应用第12章AD及DA转换
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编码就是把已经量化的模拟数值(它一定是量 化电平的整数倍)用二进制数码、BCD码或其他 码来表示。 至此，即完成了A/D转换的全过程，将 各采样点的模拟电压转换成了与之一一对应的 二进制数码。
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实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、 双积分法及电压频率转换法等。 . 逐次逼近法A/D转换器 逐次逼近法A/D转换是一个具有反馈回路的闭路系 统。A/D转换器可划分成3大部分：比较环节、控制环节 、比较标准(D/A转换器)。 下 图就是逐次逼近法A/D转换器的原理电路。其主 要原理为：将一个待转换的模拟输入信号VIN与一个“推 测”信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入 信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入 信号逼近。推测信号由D/A变换器的输出获得，当推测 信号与模拟输入信号“相等”时，向D/A转换器输入的 数字即为对应的模拟输入的数字。 33
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2.1 8位数模转换器DAC0832 例2 用DAC0832控制绘图仪 X-Y绘图仪由X、Y两个方向的电机驱动，其中一个电
机控制绘图笔沿X方向运动,另一个电机控制绘图笔沿Y方 向运动，从而绘出图形。因此对X-Y绘图仪的控制有两点 基本要求：一是需要两路D/A转换器分别给X通道和Y通道 提供模拟信号，二是两路模拟量要同步输出。
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保持
所谓保持，就是将采样得到的模拟量值 保持下来，即是说，s(t)=0期间，使输出不是 等于0，而是等于采样控制脉冲存在的最后瞬 间的采样值。可见，保持发生在s(t)=0期间。 实际中进行A/D转换时所用的输入电压，就是 这种保持下来的采样电压，也就是每次采样结 束时的输入电压。
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量化和编码
stack segment stack stack dw 32 dup(0) ends segment proc far assume ss：stack，cs：code „„ MOV DX，380H INC AL OUT DX，AL PUSH AX MOV AH，11 ；11号功能调用 INT 21H CMP AL，0 ；有键入AL=FFH，无键入AL=0 POP AX JE AGAIN ；无键入继续 ret endp ends end start
第12章 关系数据库提供的应用程序接口
第十二章 关系数据库提供的 应用程序接口
12.1 ODBC 12.2 OLE DB 12.3 ADO
第12章 关系数据库提供的应用程序接口 本章重点介绍了ODBC(Open Database Connectivity， 开放数据库互连)的特点、体系结构、ODBC DSN的创建 过程，以及UDA（Universal Data Access，一致数据访问） 技术的两层标准接口OLE DB和ADO。 OLE DB是系统级的编程接口，它定义了一组COM接口， 这组接口封装各种数据库系统的访问操作，为数据处理方 和数据提供方建立了标准。OLE DB还提供了一组标准的 服务组件，用于提供查询、缓存、数据更新、事务处理等 操作。 ADO是应用层级的编程接口。它利用OLE DB 提供的 COM接口来访问数据，因此它适合于C/S（客户/服务器） 系统和基于Web的应用，尤其在一些脚本语言中进行数据 库访问操作是ADO主要优势。
下面对ADO的各个对象进行讨论。 （1）Connection对象。利用Connection对象可以实现与 数据源建立连接。 （2）Command对象。Command对象代表一个操作命令， 主要是通过调用其各种方法来执行针对数据源的有关 操作。 （3）Recordset对象。Recordset对象代表一个表的记录 集或命令执行的结果，在记录集中，总有一个当前记 录。记录集是ADO管理数据的基本对象，它是一种表 状结构，每一行对应一个记录（Record），每一列对 应一个域（Field）。Recordset对象也可通过游标对记 录进行访问，在ADO中，游标分为四种： ① 静态游标。提供对数据集的一个静态拷贝，允许各 种移动操作，包括前移、后移等等，但其他用户所做 的操作反映不出来。
图12.5 “ODBC 数据源管理器”对话框
12.1 ODBC 12.2 OLE DB 12.3 ADO
第12章 关系数据库提供的应用程序接口 本章重点介绍了ODBC(Open Database Connectivity， 开放数据库互连)的特点、体系结构、ODBC DSN的创建 过程，以及UDA（Universal Data Access，一致数据访问） 技术的两层标准接口OLE DB和ADO。 OLE DB是系统级的编程接口，它定义了一组COM接口， 这组接口封装各种数据库系统的访问操作，为数据处理方 和数据提供方建立了标准。OLE DB还提供了一组标准的 服务组件，用于提供查询、缓存、数据更新、事务处理等 操作。 ADO是应用层级的编程接口。它利用OLE DB 提供的 COM接口来访问数据，因此它适合于C/S（客户/服务器） 系统和基于Web的应用，尤其在一些脚本语言中进行数据 库访问操作是ADO主要优势。
下面对ADO的各个对象进行讨论。 （1）Connection对象。利用Connection对象可以实现与 数据源建立连接。 （2）Command对象。Command对象代表一个操作命令， 主要是通过调用其各种方法来执行针对数据源的有关 操作。 （3）Recordset对象。Recordset对象代表一个表的记录 集或命令执行的结果，在记录集中，总有一个当前记 录。记录集是ADO管理数据的基本对象，它是一种表 状结构，每一行对应一个记录（Record），每一列对 应一个域（Field）。Recordset对象也可通过游标对记 录进行访问，在ADO中，游标分为四种： ① 静态游标。提供对数据集的一个静态拷贝，允许各 种移动操作，包括前移、后移等等，但其他用户所做 的操作反映不出来。
图12.5 “ODBC 数据源管理器”对话框
第12章-2 必备电脑技能
电子商务概论
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12.3.2 病毒概念
12.3.2.1 病毒
病毒
特点
病毒 潜伏性 隐蔽性 破坏性
木 马
可触发性
蠕虫
2014-12-31
电子商务概论
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12.3.2.2 木马
表面上是有用的软件、 实际目的却严重破坏的计算机程序
病毒破坏网民的信息 木马窃取网民的信息
不"刻意"地去感 染其他文件
与病毒的 区别
2014-12-31
电子商务概论
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12.3.1.2 电脑部件介绍
内存 立式机箱 卧式机箱 机箱 键盘 鼠标 声卡 显卡 软驱 主板 显示器 多媒体音箱 扫描仪
针式打印机
喷墨打印机 打印机
打印机
电源
光驱
只读光驱 可写光驱
CPU
硬盘
2014-12-31
电子商务概论பைடு நூலகம்
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CPU是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名
瑞星卡卡
/
电驴
/
360安 全卫士3 下载类 插件清理
/
哇嘎
/
金山清 理专家 常用工具软件
…
/qing/
电子商务概论
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12.3.3.6 诺顿杀毒软件
诺顿2009是目前世界上公认的速度快速的安全套装 为用户提供了全方面保护 防止受病毒感染的电子邮件和即时消息任意传播 能够高效阻止病毒、蠕虫、间谍软件以及僵尸网络等威胁 阻止浏览器漏洞被黑客利用进行攻击 请网民一定要注意以下几点： 1.杀毒软件不可能杀掉所有病毒； 2.杀毒软件能查到的病毒，不一定能杀掉； 3.一台电脑每个操作系统下不能同时安装两套或 两套以上的杀毒软件 （除非是兼容的，有部分同公司生产的杀毒软件）；
微机原理及接口技术概述
数据总线DB
控制总线CB
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 MS-DOS
汇编程序
文本编辑程序
MASM和LINK
调试程序
DEBUG.EXE
1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
（1）数—用来直接表征量的多少，它们有大小之分，可进行各种数学 运算。 （2）码—用来指代某个事物或事物的状态属性。计算机对码主要是做 管理、编辑、判断、检索、转换、存储及传输等工作。
1.4.1 计算机中的数
在讨论计算机中的数时，需要说明几个基本概念:
(1)进位计数制---即采用进位的计数方法。采用这种计数方法后人们可以用有限的数 码符号来表示无穷大或无穷小的数。在计算机领域，常用的进位计数制有二进制、十进 制、八进制和十六进制（因本课程不使用八进制数据，故以下从略）。例如，二进制中 有两个数码符号，即0和1,执行逢2进1的运算规则；十进制中有10个数码符号0-9，执行 逢10进1的运算规则；十六进制中有16个数码符号0一9及A一F，执行逢16进1的运算规则。 注意，在十六进制中，数码A表示十进制的10，但决不能记作10，因为1和0是两个十六 进制符号。 (2)基数---某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数制的基数（Base），如二进制 的基数为2，N进制的基数为N。基数体现了该数制中进位和借位的原则：当我们在某个 数位上计够一个基数时需要向前进1；反之，从前一位借1可在后一位上当一个完整的基 数来使用。 (3)权—也称权重（Weight），表示进位计数制中各数位的单位值（可形象地理解为每个 数位的单位“重量”）。权可以用基数幂的形式来表示，例如在十进制数1111.11中， 各个“1”具有不同的权重，从左到右分别为：103、102 、101、100、10-1和10-2。还可进 一步推广到N进制数(1111．11）N，从左到右各数位上的权重分别是：N3、N2、 N1、N0, N-1和N-2。
Altium Designer第12章 FPGA硬件电路的设计
6. FPGA印刷电路板的设计
12.4 思考与练习
➢ 思考与练习
1.概念题 (1)简述硬件电路的设计流程。 (2)FPGA最小系统主要由那些电路构成？ 2.操作题 (1)动手绘制一张FPGA硬件最小系统的原理图。 (2)动手绘制一张FPGA硬件最小系统的PCB图。
4.用户I/O 5. 特殊管脚 VCCPD VCCSEL PORSEL NIOPULLUP TEMPDIODEn/p
12.1.2 电源电路的设计
电源是整个系统能够正常工作的基本保证，如果电源电路设计的不好，系统有可能不能 正常工作，所以如何选用合适的电源芯片，以及如何合理地对电源进行布局布线，都是 值得下大功夫研究的。
12.1.8 LED电路的设计
为了便于验证FPGA最小系统时钟电路和主芯片是否可以正常工作，一般系 统都需接入8位LED等，如图所示为LED电路设计原理图。
12.1.9 高速SDRAM存储器接口电路的设计
SDRAM典型电路如图所示。
12.1.10 Flash存储器接口电路的设计
Flash同样也可以通过设置实现8位 和16位的数据位宽，典型的16位 模式下的Flash连接如图所示。
12.1.11 FPGA最小系统扩展接口电路的设计
为了完成FPGA对外围电路的控 制，一般来说，FPGA最小系统 都需要使用扩展接口电路来外 接其他外围设备，同时也需要 将电压5V、3.3V、GND引出， 其典型电路如图所示。
12.2 FPGA硬件系统的设计技巧
1. FPGA管脚兼容性设计 FPGA在芯片选项的时候要尽量选择兼容性好的封装。那么，在硬件电路设计时，就要考
12.1.5 时钟电路的设计
如图所示是时钟电路原理图。
12.1.6 复位电路的设计
12.4 思考与练习
➢ 思考与练习
1.概念题 (1)简述硬件电路的设计流程。 (2)FPGA最小系统主要由那些电路构成？ 2.操作题 (1)动手绘制一张FPGA硬件最小系统的原理图。 (2)动手绘制一张FPGA硬件最小系统的PCB图。
4.用户I/O 5. 特殊管脚 VCCPD VCCSEL PORSEL NIOPULLUP TEMPDIODEn/p
12.1.2 电源电路的设计
电源是整个系统能够正常工作的基本保证，如果电源电路设计的不好，系统有可能不能 正常工作，所以如何选用合适的电源芯片，以及如何合理地对电源进行布局布线，都是 值得下大功夫研究的。
12.1.8 LED电路的设计
为了便于验证FPGA最小系统时钟电路和主芯片是否可以正常工作，一般系 统都需接入8位LED等，如图所示为LED电路设计原理图。
12.1.9 高速SDRAM存储器接口电路的设计
SDRAM典型电路如图所示。
12.1.10 Flash存储器接口电路的设计
Flash同样也可以通过设置实现8位 和16位的数据位宽，典型的16位 模式下的Flash连接如图所示。
12.1.11 FPGA最小系统扩展接口电路的设计
为了完成FPGA对外围电路的控 制，一般来说，FPGA最小系统 都需要使用扩展接口电路来外 接其他外围设备，同时也需要 将电压5V、3.3V、GND引出， 其典型电路如图所示。
12.2 FPGA硬件系统的设计技巧
1. FPGA管脚兼容性设计 FPGA在芯片选项的时候要尽量选择兼容性好的封装。那么，在硬件电路设计时，就要考
12.1.5 时钟电路的设计
如图所示是时钟电路原理图。
12.1.6 复位电路的设计
微型计算机原理作业第十二章 习题与思考题
第十二章习题与思考题典型例题解析例12-1 总线标准与接口标准的特点答案：总线标准与接口标准在概念上是不同的，但是，往往把一些接口标准说成是总线标准。
实际上两者之间是有其区别特征的。
（1）总线标准的特点①公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块；②在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用；③一般为并行传输；④定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控制信号线以及电源线。
（2）接口标准的特点①专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备；②一般设在机箱外，以接口插头（座）形式提供使用；③有并行和串行两种传输；④定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号线、数据信号线、地址信号线共用。
例12-2 计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点？答案：面向总线结构形式的优点主要有：①简化了硬件的设计。
从硬件的角度看，面向总线结构是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O设备和CPU如何挂在总线上都作了具体的规定。
所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及CPU、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。
②简化了系统结构。
整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。
③系统扩充性好。
一是规模扩充，二是功能扩充。
规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。
插件插入机器的位置往往没有严格的限制。
这就使系统扩充即简单又快速可靠，而且也便于查错。
④系统更新性能好。
因为CPU、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
例12-3某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽的定义，则有：Dr = D/T = D×f = 4B×33×106/s = 132MB/s习题与思考题一、填空题：1.微机总线的信号线包括①、②、③、以及电源和地线。
《机械制作图》第12章展开图
图12-3 旋转法求一般位置线段实长
线段AB为一般位置直线，过端点A作垂直于H面 直线oo为轴，将线段AB绕oo轴旋转为正平线，正面 投影a′b1′为AB的实长。由于直线上任一点的运动 轨迹为水平圆，H面投影反映圆形，V面投影为平行 OX轴的直线，其作图步骤如图12-3（b）所示。
图12-3 旋转法求一般位置线段实长
图12-6 异径直角三通管的展开
（3）用光滑曲线连接点Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 及对称的各点，即得相贯线展开后的图形 （见图12-6（d））所示。
第3节 棱锥管和圆锥管的展开
锥管制件的表面上的棱线或素线均相交于 一点，其表面属可展表面。可借助其棱线或 素线的实长来作展开图，这种展开方法常称 为放“放射线法” 1．斜口四棱台管展开 [例12-4]求作图12-7（a）、（b）所示斜 口四棱台管的展开图。
图12-4 斜截四棱柱管的展开
分析：斜截四棱柱管的前后表面为直角 梯形，左右表面为长方形。作展开图时，分 别画出两个相等直角梯形和两个长方形的实 形。
图12-4 斜截四棱柱管的展开
作图： （1）画一水平线，依次量取ⅠⅡ = (1)(2)、 ⅡⅢ = (2)(3)、ⅢⅣ = (3)(4)、ⅣⅠ = (4)(1)。
图12-7 斜口四棱台管的展开
分析：四棱台管表面为四个梯形，展开图 依次画出这四个梯形。先按四棱锥展开，用棱 线实长作出扇形，再在扇形内作出四个等腰梯 形。
图12-7 斜口四棱台管的展开 作图： （1）将主视图棱线延长得交点s′，用旋转法或直角三 角形法求得棱线实长s′c1′或S0C0和斜口与棱线交点G0 （H0）、F0（E0）。 （2）以S为圆心，s′c1′ = S0C0为半径画圆孤。
图12-2 直有三角形法求一般位置线段实长
12章-数据库管理系统-数据库系统概论(第五版)
进程间总的通信开销上升
操作系统的负担增大，空间、时间效率不高
DBMS必须设立并维护若干后台进程，增加了进程切换
要访问的数据不在内存时会造成性能问题
临界区问题(Critical Section)
❖ 适用情况
用户数不庞大(非OLTP应用)：Oracle 7之前版本, Ingres,
Informix早期版本
12.2.1 N方案：DBMS与应用程序相融合的方案
❖ 优点
没有进程切换开销 实现比较简单
❖ 缺点
内存的需求量比较大：多DBMS副本 代码冗余使系统性能下降
❖ 适用情况
用户数少的小型DBMS
An Introduction to Database System
12.2 DBMS进程结构和多线索机制
An Introduction to Database System
12.2.2 2N方案：一个DBMS进程对应一个用户进程
❖ 解决N方案中DBMS代码段在内存中不能被共享
应用程序与DBMS副本分开 2N方案
❖ 一用户一进程（Shadow进程）
N个用户进程---N个DBMS进程（共2N个进程）
An Introduction to Database System
12.2.1 N方案：DBMS与应用程序相融合的方案 12.2.2 2N方案：一个DBMS进程对应一个用户进程 12.2.3 N+1方案：一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案：M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBMS的概念
12.2.3 N+1方案：一个DBMS进程对应所有用户进程
❖ 优点
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时，低位在前，高位在后。 2. DS1302的命令字格式 单片机对DS1302的读/写，都必须由单片机先向DS1302写 入一个命令字(8位) 发起，命令字的格式见表12-1。
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图12-7
DS1302读/写时序
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RAM/CK RD/ W
命令字各位功能： D7：必须为逻辑1，如为0，则禁止写入DS1302。 D6：1—读/写RAM数据，0—读/写时钟/日历数据。 D5～D1：为读/写单元的地址；
VCC上，所以实际控制脉冲是低电平有效。 12.1.2 电路设计与编程 【例12-1】单片机对步进电机控制的原理电路见图12-2。编写 程序，用四路I/O口输出实现环形脉冲分配，控制步进电机按固 定方向连续转动。同时，通过“正转”和“反转”两个按键来控 制电机的正转与反转。按下“正转”按键，步进电机正转；按下
01-选择1个二极管；10-选择2个二极管；
11或00-涓流充电器被禁止。 ◆RS：两位RS位用于选择涓流充电器内部在VCC2和VCC1之 间的连接电阻。 RS=01，选择R1（2kΩ）；RS=10时，选择R2（4kΩ）；
RS=11时，选择R3（8kΩ）；RS=00时，不选择任何电阻。
33
时钟突发寄存器：单片机除了对DS1302寄存器单字节数据读/ 写外，还可采用突发方式（多字节的连续读/写）。在多字节连
步进电机驱动可采用双四拍（AB→BC→CD→DA→AB）方式，
也可采用单四拍（A→B→C→D→A）方式。为使步进电机旋转平 稳，还可采用单、双八拍方式（A→AB→B→BC→C→CD→D→DA →A）。各种工作方式时序见图12-1。
5
图12-1 各种工作方式时序图
6
图12-1脉冲信号是高电平有效，但实际控制时公共端是接在
（D0～D6）置为0。在对时钟/日历单元和RAM单元进行写操作
前，WP必须为0，即允许写入。当WP为1时，用来防止对其它 寄存器进行写操作。 涓流充电寄存器：慢充电寄存器，用于管理对备用电源的充 电。
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◆TCS：当4位TCS=1010时，才允许使用涓流充电寄存器，其 他任何状态都将禁止使用涓流充电器。 ◆DS：两DS位用于选择连接在VCC2和VCC1间的二极管数目。
关：在P3.3脚接一开关，选择高低电平，来控制电机的旋转方向。
转速的增速和减速。
21
12.3 基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计
在单片机应用系统中，有时往往需要一个实时时钟/日历作为 测控时间基准。时钟/日历集成电路芯片多种，设计者只需选择 合适芯片即可。本节介绍最为常见的时钟/日历芯片DS1302的功 能、特性以及单片机的硬件接口设计及软件编程。 12.3.1 DS1302的工作原理 1. 基本性能 时钟/日历芯片DS1302是美国DALLAS公司推出的涓流充电 时钟芯片，功能特性如下。
“反转”按键，步进电机反转；松开按键，电机停止转动。
ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列系列产品，7个NPN达
林顿管组成。多用于单片机、智能仪表、PLC等控制电路中。
7
图12-2
单片机控制步进电机接口电路
8
在5V电压下能与TTL和CMOS电路直接相连,可直接驱动继电器
等负载。具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负 载能力强等特点。输入5V的TTL电平，输出可达500mA/50V。 适于各类高速大功率驱动的系统。 参考程序：
34
所有的RAM的31个字节。当以突发方式对31个字节RAM 读写，则向表12-3 中的“RAM突发”单元写入命令字FEH(读)
或FFH(写)。RAM单元与命令字对照表如表12-3所示。
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12.3.2 DS1302的应用设计案例 【例12-3】制作一个使用时钟/日历芯片DS1302并采用
LCD1602显示的日历/时钟。要求LCD1602分两行显示时钟（时、
如果要读出某时刻秒的值，需要先写入命令字81H，然后再
从秒寄存器读取秒值。 表12-2中前7个寄存器“各位内容”中的各特殊位符号的 意义如下。
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CH：时钟暂停位，1-振荡器停止，DS1302为低功耗方
式；0-时钟开始工作。 10SEC：秒的十位数字， SEC：秒的个位数字 10MIN：分的十位数字 MIN：分的个位数字 12/24：12或24小时方式选择位
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12
12.2 单片机控制直流电机 直流电机多用在无交流电源、方便移动场合，具有低速大
力矩等特点。如何用单片机控制直流电机。
12.2.1 控制直流电机的工作原理 对直流电机可精确控制其旋转速度或转矩，通过两个磁场相 互作用产生旋转。结构见图12-3，定子装设一对直流励磁的静 止主磁极N和S，在转子上装设电枢铁心。定子与转子间有一气
一系列电磁体构成，当电流通过其中一个绕组时会产生一个磁场。
对有刷直流电机，转子上换向器和定子电刷在电机旋转时为每
个绕组供给电能。通电转子绕组与定子磁体有相反极性，因而相 互吸引，使转子转动至与定子磁场对准的位置。当转子到达对准 位置时，电刷通过换向器为下一组绕组供电，从而使转子维持旋 转运动，见图12-4。
D0：1—对DS1302读操作，0—对DS1302写操作。
注意，命令字（8位）总是低位在先，命令字每1位都是在 SCLK上升沿送出（见图12-7 ）。
28
3. DS1302的内部寄存器
DS1302共12个寄存器，其中7个寄存器与时钟/日历相关， 存放的数据为BCD码。通过向寄存器写入命令字实现对 DS1302的操作。例如，如果要设置秒寄存器的初始值，需要 先写入命令字80H(见表12-2)，然后再向秒寄存器写入初始值；
12.3.1 DS1302的工作原理
12.3.2 DS1302的应用设计案例
2
【内容概要】
本章介绍AT89S52单片机系统中其他的常用应用接口设计
，内容主要包括单片机与步进电机、直流电机以及时钟 / 日
历芯片DS1302的接口设计，供读者的应用设计参考。
3
12.1 单片机控制步进电机的设计
步进电机是将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制
22
（1）能计算2100年前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；
每月的天数和闰年天数可自动调整；时钟可设置为24或12小时格 式。 （2）与单片机间采用单线同步串行通信。 （3）31字节的8位静态RAM。
（4）功耗低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW；可选的涓流
充电能力。 （5）读/写时钟或RAM数据有单字节和多字节两种传送方式。 DS1302引脚见图12-6。
电机转速；P3.6脚控制直流电机旋转方向。
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图12-5
单片机控制直流电机的接口电路
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图12-5中驱动电路使用了NPN低频、低噪声小功率达林顿
管 2SC2547。 当P3.6=1时，P3.7发送PWM波时，将看到直流电机正转。反 之，P3.6=0时，P3.7发送PWM信号，将看到直流电机反转。通 过改变输出的PWM信号的占空比，来达到控制直流电机转速的 目的。 参考程序如下：
分、秒）与日历（年、月、日），接口电路见图12-8。 参考程序如下：
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图12-8 LCD显示的时钟/日历原理电路及仿真
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第12章 其它应用接口设计
1
第12章 其它应用接口设计
12.1 步进电机的控制 12.1.1 控制步进电机的工作原理 12.1.2 控制步进电机的设计案例 12.2 直流电机的控制
12.2.1 控制直流电机的工作原理
12.2.2 控制直流电机的设计案例 12.3 基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计
隙。在电枢铁心上放置了由两根导体连成的电枢线圈，线圈首
端和末端分别连到两个圆弧形铜片上，此铜片称为换向片。由 换向片构成的整体称为换向器。
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图12-3 有刷直流电机结构示意图
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换向器固定在转轴上，换向片与转轴间互相绝缘。在换向片上
放置一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过 换向片和电刷与外电路接通。 定子通过永磁体或受激励电磁铁产生一固定磁场，由于转子由
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上述程序因为P3.6置1，只能控制直流电机正转。如果P3.6输出
为0，则控制直流电机反转。另外电机的转速是固定的，是通过 P3.7发出的高低电平为1:1的PWM波形来控制，因此方向和转速 都是不可调节的。读者可在图12-5的电路基础上增加 3个按键开 在P3.4脚和P3.5脚增加“INC”和“DEC”两个按键，当按键按下 时，来改变 P3.7输出的 PWM波形的占空比，从而控制直流电机
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图12-6
DS1302的引脚
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各引脚功能如下： I/O：数据输入/输出。 SCLK：同步串行时钟输入。
RST*：芯片复位，1—芯片的读/写使能，0—芯片复位并
被禁止读/写。 VCC2：主电源输入，接系统电源。 VCC1：备份电源输入引脚，通常接2.7~3.5V电源。当VCC2 > VCC1+0.2V时，芯片由VCC2供电；当VCC2<VCC1时，芯片由
续读/写中，只要向时钟突发寄存器（地址3EH）发送命令字即可
进行多字节方式读/写操作。在多字节方式中，读/写的数据都始 于寄存器地址00H的D0位。当以突发方式写时钟/日历时，必须按
照数据传送的次序写入最先的8个寄存器，即时钟突发寄存器和
表12-2中的前7个寄存器。 4. DS1302的内部RAM DS1302内部RAM共31个单元，其命令字为C0H～FDH，其中奇数 为读操作，偶数为写操作；如果以突发方式读写，可一次性读写
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图12-7
DS1302读/写时序
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RAM/CK RD/ W
命令字各位功能： D7：必须为逻辑1，如为0，则禁止写入DS1302。 D6：1—读/写RAM数据，0—读/写时钟/日历数据。 D5～D1：为读/写单元的地址；
VCC上，所以实际控制脉冲是低电平有效。 12.1.2 电路设计与编程 【例12-1】单片机对步进电机控制的原理电路见图12-2。编写 程序，用四路I/O口输出实现环形脉冲分配，控制步进电机按固 定方向连续转动。同时，通过“正转”和“反转”两个按键来控 制电机的正转与反转。按下“正转”按键，步进电机正转；按下
01-选择1个二极管；10-选择2个二极管；
11或00-涓流充电器被禁止。 ◆RS：两位RS位用于选择涓流充电器内部在VCC2和VCC1之 间的连接电阻。 RS=01，选择R1（2kΩ）；RS=10时，选择R2（4kΩ）；
RS=11时，选择R3（8kΩ）；RS=00时，不选择任何电阻。
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时钟突发寄存器：单片机除了对DS1302寄存器单字节数据读/ 写外，还可采用突发方式（多字节的连续读/写）。在多字节连
步进电机驱动可采用双四拍（AB→BC→CD→DA→AB）方式，
也可采用单四拍（A→B→C→D→A）方式。为使步进电机旋转平 稳，还可采用单、双八拍方式（A→AB→B→BC→C→CD→D→DA →A）。各种工作方式时序见图12-1。
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图12-1 各种工作方式时序图
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图12-1脉冲信号是高电平有效，但实际控制时公共端是接在
（D0～D6）置为0。在对时钟/日历单元和RAM单元进行写操作
前，WP必须为0，即允许写入。当WP为1时，用来防止对其它 寄存器进行写操作。 涓流充电寄存器：慢充电寄存器，用于管理对备用电源的充 电。
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◆TCS：当4位TCS=1010时，才允许使用涓流充电寄存器，其 他任何状态都将禁止使用涓流充电器。 ◆DS：两DS位用于选择连接在VCC2和VCC1间的二极管数目。
关：在P3.3脚接一开关，选择高低电平，来控制电机的旋转方向。
转速的增速和减速。
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12.3 基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计
在单片机应用系统中，有时往往需要一个实时时钟/日历作为 测控时间基准。时钟/日历集成电路芯片多种，设计者只需选择 合适芯片即可。本节介绍最为常见的时钟/日历芯片DS1302的功 能、特性以及单片机的硬件接口设计及软件编程。 12.3.1 DS1302的工作原理 1. 基本性能 时钟/日历芯片DS1302是美国DALLAS公司推出的涓流充电 时钟芯片，功能特性如下。
“反转”按键，步进电机反转；松开按键，电机停止转动。
ULN2003是高耐压、大电流达林顿阵列系列产品，7个NPN达
林顿管组成。多用于单片机、智能仪表、PLC等控制电路中。
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图12-2
单片机控制步进电机接口电路
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在5V电压下能与TTL和CMOS电路直接相连,可直接驱动继电器
等负载。具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负 载能力强等特点。输入5V的TTL电平，输出可达500mA/50V。 适于各类高速大功率驱动的系统。 参考程序：
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所有的RAM的31个字节。当以突发方式对31个字节RAM 读写，则向表12-3 中的“RAM突发”单元写入命令字FEH(读)
或FFH(写)。RAM单元与命令字对照表如表12-3所示。
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12.3.2 DS1302的应用设计案例 【例12-3】制作一个使用时钟/日历芯片DS1302并采用
LCD1602显示的日历/时钟。要求LCD1602分两行显示时钟（时、
如果要读出某时刻秒的值，需要先写入命令字81H，然后再
从秒寄存器读取秒值。 表12-2中前7个寄存器“各位内容”中的各特殊位符号的 意义如下。
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CH：时钟暂停位，1-振荡器停止，DS1302为低功耗方
式；0-时钟开始工作。 10SEC：秒的十位数字， SEC：秒的个位数字 10MIN：分的十位数字 MIN：分的个位数字 12/24：12或24小时方式选择位
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12.2 单片机控制直流电机 直流电机多用在无交流电源、方便移动场合，具有低速大
力矩等特点。如何用单片机控制直流电机。
12.2.1 控制直流电机的工作原理 对直流电机可精确控制其旋转速度或转矩，通过两个磁场相 互作用产生旋转。结构见图12-3，定子装设一对直流励磁的静 止主磁极N和S，在转子上装设电枢铁心。定子与转子间有一气
一系列电磁体构成，当电流通过其中一个绕组时会产生一个磁场。
对有刷直流电机，转子上换向器和定子电刷在电机旋转时为每
个绕组供给电能。通电转子绕组与定子磁体有相反极性，因而相 互吸引，使转子转动至与定子磁场对准的位置。当转子到达对准 位置时，电刷通过换向器为下一组绕组供电，从而使转子维持旋 转运动，见图12-4。
D0：1—对DS1302读操作，0—对DS1302写操作。
注意，命令字（8位）总是低位在先，命令字每1位都是在 SCLK上升沿送出（见图12-7 ）。
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3. DS1302的内部寄存器
DS1302共12个寄存器，其中7个寄存器与时钟/日历相关， 存放的数据为BCD码。通过向寄存器写入命令字实现对 DS1302的操作。例如，如果要设置秒寄存器的初始值，需要 先写入命令字80H(见表12-2)，然后再向秒寄存器写入初始值；
12.3.1 DS1302的工作原理
12.3.2 DS1302的应用设计案例
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【内容概要】
本章介绍AT89S52单片机系统中其他的常用应用接口设计
，内容主要包括单片机与步进电机、直流电机以及时钟 / 日
历芯片DS1302的接口设计，供读者的应用设计参考。
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12.1 单片机控制步进电机的设计
步进电机是将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制
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（1）能计算2100年前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；
每月的天数和闰年天数可自动调整；时钟可设置为24或12小时格 式。 （2）与单片机间采用单线同步串行通信。 （3）31字节的8位静态RAM。
（4）功耗低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW；可选的涓流
充电能力。 （5）读/写时钟或RAM数据有单字节和多字节两种传送方式。 DS1302引脚见图12-6。
电机转速；P3.6脚控制直流电机旋转方向。
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图12-5
单片机控制直流电机的接口电路
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图12-5中驱动电路使用了NPN低频、低噪声小功率达林顿
管 2SC2547。 当P3.6=1时，P3.7发送PWM波时，将看到直流电机正转。反 之，P3.6=0时，P3.7发送PWM信号，将看到直流电机反转。通 过改变输出的PWM信号的占空比，来达到控制直流电机转速的 目的。 参考程序如下：
分、秒）与日历（年、月、日），接口电路见图12-8。 参考程序如下：
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图12-8 LCD显示的时钟/日历原理电路及仿真
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第12章 其它应用接口设计
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第12章 其它应用接口设计
12.1 步进电机的控制 12.1.1 控制步进电机的工作原理 12.1.2 控制步进电机的设计案例 12.2 直流电机的控制
12.2.1 控制直流电机的工作原理
12.2.2 控制直流电机的设计案例 12.3 基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计
隙。在电枢铁心上放置了由两根导体连成的电枢线圈，线圈首
端和末端分别连到两个圆弧形铜片上，此铜片称为换向片。由 换向片构成的整体称为换向器。
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图12-3 有刷直流电机结构示意图
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换向器固定在转轴上，换向片与转轴间互相绝缘。在换向片上
放置一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过 换向片和电刷与外电路接通。 定子通过永磁体或受激励电磁铁产生一固定磁场，由于转子由
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上述程序因为P3.6置1，只能控制直流电机正转。如果P3.6输出
为0，则控制直流电机反转。另外电机的转速是固定的，是通过 P3.7发出的高低电平为1:1的PWM波形来控制，因此方向和转速 都是不可调节的。读者可在图12-5的电路基础上增加 3个按键开 在P3.4脚和P3.5脚增加“INC”和“DEC”两个按键，当按键按下 时，来改变 P3.7输出的 PWM波形的占空比，从而控制直流电机
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图12-6
DS1302的引脚
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各引脚功能如下： I/O：数据输入/输出。 SCLK：同步串行时钟输入。
RST*：芯片复位，1—芯片的读/写使能，0—芯片复位并
被禁止读/写。 VCC2：主电源输入，接系统电源。 VCC1：备份电源输入引脚，通常接2.7~3.5V电源。当VCC2 > VCC1+0.2V时，芯片由VCC2供电；当VCC2<VCC1时，芯片由
续读/写中，只要向时钟突发寄存器（地址3EH）发送命令字即可
进行多字节方式读/写操作。在多字节方式中，读/写的数据都始 于寄存器地址00H的D0位。当以突发方式写时钟/日历时，必须按
照数据传送的次序写入最先的8个寄存器，即时钟突发寄存器和
表12-2中的前7个寄存器。 4. DS1302的内部RAM DS1302内部RAM共31个单元，其命令字为C0H～FDH，其中奇数 为读操作，偶数为写操作；如果以突发方式读写，可一次性读写