新型单片机接口器件与技术

本书介绍了最新的单片机接口芯片与技术：包括传感器及其接口、模数转换器与数模转换器、LED驱动与键盘管理、存储器、通信和电源管理等新型器件和接口技术。本书可供从事单片机技术应用的工程技术人员，学习单片机技术的研究生、大学生和新高职学生学习和参考。
目前，单片机及其应用技术正在以令人眩目的速度向前发展：一方面，随着微电子技术和SoC技术的发展，单片机比以往任何时候更有资格称为"单片机"――"单片机器"，其功能之强、集成模块之多、加上柔性的可编程的功能部件，有许多的应用系统只需一枚单片机就能实现。另一方面，单片机的应用几乎渗透到人类生活的每一个角落，对人类生活在不知不觉中产生巨大的影响，而单片机的应用速度和渗透的领域丝毫没有减缓的趋势，其结果就使得单片机的应用也是大有作为。但是，单片机的应用之广泛和应用条件之特殊，也就使得不能保证每个具体的单片机应用可以自采用一枚SoC芯片来实现。因此，各种单片机的接口器件和技术仍然在日新月异地发展，选用适当的单片机器件和接口器件及其技术，是设计单片机应用系统的关键和技术。作者根据多年来科研、开发新产品和指导研究生的实践，感觉到很有必要编写一本关于新型的单片机接口器件和技术的小册子供大家参考，这就是我们编写这本书的由来。
考虑到目前有很多新型的单片机已集成了各种各样以往需要外扩的功能器件，本书在选材时尽量考虑那些尚未集成到单片机中的功能器件，如LED驱动和键盘管理等器件。对已有集成到单片机中的功能器件，则选用在性能上比已集成到单片机内的要强，在某个或某些指标上有突出之处的器件，像高速模数转换器、数模转换器等。还有些器件，如串口和通用I/O口，虽然绝大多数的单片机已集成在片内，但经常需要扩展才能满足单片机应用系统的需要，所以，本书也选用在内。但由于作者的水平和知识面有限，时间紧，篇幅有限，肯定有不少应该收录的器件没有收录到，作者深为遗憾。但这必将成为鞭策作者不懈努力的动力，以跟上单片机技术发展的步伐。
感谢广州周立功公司、美国ADI公司、深圳天潼微电子有限公司、成都国腾微电子有限公司、南京沁恒电子有限公司、哈尔滨讯通公司、美国MAXIM公司等的大力支持，他们为本书提供了大量最新的器件资料，使得本书在单片机技术日新月异的今天能够不落伍，对读者有帮助，有参考价值。
我们也十分感谢西安电子科技大学出版社的支持和帮助，使得本书在较短的时间内得以出版发行。本书的生命在于"新"：新器件和新技术。所以，本书之所以有生命力和有价值也要归功于出版社有关同志的辛勤劳动。
李刚同志编写了第一章，李晓霞同志编写了第二章和第五章，丁茹同志编写了第三章和第四章，林凌编写了第六章和第七章。全书由林凌同志统稿。参加本书编写工作的同志有：王焱博士、吴开杰博士、何峰博士、谌雅琴博士、姜苇博士、李素芬硕士、王朔硕士和硕士研究生闫巍、高剑明、王小林、王立丽、王越。张耀阳和吕少娟同志帮助整理材料和图纸。全书由林凌博士统稿整理。
由于作者水平有限，而技术的发展又如同风驰电闪般迅速，本书难免有这样或那样的错误与不足，如读者发现本书的错误时，作者恳请读者批评、指正，让我们互相切磋技艺，共同发展。

编 者
2004年7月28日于天津大学北洋园

目 录
第一章 传感器与模拟信号处理器件 1
1.1 温度传感器DS1631 1
1.1.1 DS1631的性能特点 1
1.1.2 DS1631的工作原理 1
1.1.3 应用实例 5
1.2 ABS系统用轮速传感器AD88157 8
1.2.1 AD22157简介 8
1.2.2 原理与应用 9
1.3 指纹传感器芯片FPS100 11
1.3.1 芯片封装与引脚功能 11
1.3.2 芯片结构与工作原理 12
1.3.3 应用设计 13
1.4 差动变压器式传感器的接口芯片AD2S93 16
1.4.1 AD2S93的内部结构和工作原理 16
1.4.2 电路参数设计 18
1.4.3 应用接口电路 19
1.5 数字温度计和控温器DSl625 20
1.5.1 引脚功能 21
1.5.2 工作原理 21
1.6 双轴加速度传感器ADXL202 23
1.6.1 工作原理 24
1.6.2 应用设计 25
1.6.3 应用实例 27
1.7 在系统可编程模拟器件ispPAC系列 28
1.7.1 ispPAC系列器件简介 28
1.7.2 ispPAC系列器件的结构 29
1.7.3 PAC的接口电路 34
1.7.4 ispPAC的增益调整方法 35
1.7.5 滤波器设计 39
1.7.6 PAC-Designer软件及开发实例 41

第二章 模数转换器与数模转换器 56
2.1 低功耗24位模数转换器AD7787及其应用 56
2.1.1 AD7787简介 56
2.1.2 AD7787的引脚排列及功能 56
2.1.3 工作原理 57
2.1.4 应用设计 61
2.2 高通过率和高精度模数转换器AD974 62
2.2.1 AD974简介 62
2.2.2 应用设计 63
2.2.3 应用举例 64
2.3 流水线型模数转换器MAX1200 65
2.3.1 MAXl200简介 65
2.3.2 工作原理 67
2.3.3 MAXl200与DSP的接口 70
2.4 音频数模转换器PCM1748 70
2.4.1 PCM1748简介 70
2.4.2 音频DAC的工作原理 71
2.4.3 将音频DAC改造为通用DAC 72
2.5 具有16通道的8位DAC 芯片AD8600 74
2.5.1 AD8600简介 74
2.5.2 芯片封装与引脚功能 75
2.5.3 工作原理 75
2.5.4 典型应用 76

第三章 I/O接口、键盘与LED显示驱动器件 78
3.1 串入/并出及并入/串出的I/O 扩展芯片GM8164 78
3.1.1 GM8164的功能描述 78
3.1.2 引脚功能说明 79
3.1.3 功能真值表 80
3.1.4 主要性能参数 80
3.1.5 应用举例 81
3.2 ZLG7290 I2C 接口键盘及LED 驱动器 88
3.2.1 器件特点 88
3.2.2 功能描述 89
3.2.3 寄存器详解 90
3.2.4 通信接口 91
3.2.5 指令详解 91
3.2.6 ZLG7290的主要电气性能 94
3.2.7 ZLG7290的应用举例 95
3.3 SPI接口LED数码管及键盘管理器件ZLG7289A 107
3.3.1 ZLG7289A的简介 107
3.3.2 控制指令 108
3.3.3 SPI串行接口 112
3.3.4 应用设计实例 113
3.4 多功能外围芯片CH451 118
3.4.1 CH451简介 118
3.4.2 CH451的特点 118
3.4.2 CH451的引脚与封装 119
3.4.2 CH451的功能说明 120
3.4.3 电气参数 128
3.4.4 应用举例 130
3.5 128段LED显示及64键键盘控制芯片BC7281 137
3.5.1 引脚说明 138
3.5.2 内部寄存器 138
3.5.3 工作时序 139
3.5.4 接口举例 139

第四章 LCD驱动与显示模块及其他显示器件 146
4.1 带中文字库的串行控制液晶显示模块VLCM320240 146
4.1.1 VLCM320240简介 146
4.1.2 应用 147
4.2 串行接口中文图形点阵液晶显示模块OCM4X8C 151
4.2.1 OCM4X8C简介 151
4.2.2 模块引脚定义和用户指令集 152
4.2.3 字符显示 153
4.2.4 应用说明 153
4.2.5 接口方式与时序 154
4.2.6 0CM4X8C应用实例 154
4.3 液晶显示模块KS0713及其应用 156
4.3.1 基本原理 157
4.3.2 指令系统 159
4.3.3 KS0713液晶横块的应用 159
4.4 大规模液晶显示器EG7012C-AR及其控制器SEDl330 161
4.4.1 高分辨率液晶显示器EG7012C-AR简介 161
4.4.2 液晶控制器SEDl330 162
4.4.3 液晶控制器SEDl330的指令 165
4.4.4 EG7012C-AR和SEDl330与80C31的接口 166
4.4.5 EG7012C-AR在医学仪器中的应用 167
4.5 点阵式液晶显示器的波形快速显示方法 169
4.5.1 液晶显示器显示波形原理 170
4.5.2 波形快速显示方法 171
4.6 点阵式VFD显模块128S64AA1 172
4.6.1 VFD的结构及工作原理 172
4.6.2 显示驱动 180
4.6.3 点阵式VFD 128S64AA1及其应用 183
4.7 新型液晶显示控制器SED1335 147
4.7.1 SED1335 的内部结构 147
4.7.2 SED1335指令集 151
4.7.3 应用举例 156

第五章 新型存储器器件 161
5.1 新型大容量闪存芯片－K9K2GXXU0M 161
5.1.1 9K2GXXU0M的性能 161
5.1.2 K9K2GXXU0M的结构和功能 162
5.1.3 K9K2GXXU0M的工作状态 164
5.1.4 与51系列单片机的接口与程序 168
5.2 铁电存贮器FRAM 177
5.2.1 铁电存贮器FRAM的工作原理 177
5.2.2 存贮器的基础知识 178
5.2.3 铁电存贮器的应用 179
5.2.3 RAMTRON FRAM铁电存贮器产品 181
5.2.4 铁电存贮器应用接口举例 182
5.3 大容量串行FLASH SSF1101 185
5.3.1 SSF1101的性能特点 185
5.3.2 工作原理 186
5.4 多媒体卡（MultiMediaCard） 191
5.4.1 MMC工作原理 191
5.4.2 MMC／SPI通信协议 192
5.4.3 存储器读写接口 193
5.4.4 MMC卡与单片机接口实例 194
5.5 全静态非易失性SRAM GM210X系列 199
5.5.1 概述 199
5.5.2 芯片功能详细说明 201

第六章 通信器件与模块及技术 206
6.1 USB总线的通用接口芯片CH372 206
6.1.1 CH372简介 206
6.1.2 CH372内置固件模式下的命令 207
6.1.3 CH372外部固件模式下的命令 209
6.1.4 功能说明 212
6.1.5 主要参数 216
6.1.6 应用设计 217
6.2 超小型低功耗、高速率无线收发数传MODEM PTR2000 221
6.2.1 PTR2000简介 221
6.2.2 PTR2000电气特性和封装 221
6.2.3 PTR2000应用设计 222
6.2.4 PTR2000的典型应用举例 223
6.3 USB 转 UART 的单芯片桥接器CP2101 226
6.3.1 器件简介 226
6.3.2 主要电气性能 226
6.3.3 封装及引脚定义 227
6.3.4 USB功能控制器和收发器 228
6.3.5 内部 EEPROM 228
6.3.6 实用的 COM 口器件驱动器设备 229
6.3.7 电压调节器 229
6.4 短信收发模块TC35i 230
6.4.1 概述 230
6.4.2 主要技术指标 231
6.4.3 与SMS有关的GSM AT指令介绍 233
6.4.4 PDU编码规则 233
6.4.5 应用举例 234
6.5 1-Wire总线的软件接口技术 236
6.5.1 1-Wire总线简介 237
6.5.2 接口时序及软件模拟 238
6.6 基于SYM20C15和AD421的HART调制解调器 242
6.6.1 HART协议 242
6.6.2 HART协议调制解调器SYM20C15 245
6.6.3 4～20mA电流变送器AD421 247
6.6.4 AD421与SYM20C15的接口电路 249

第七章 电源管理与监控器件 251
7.1 在系统可编程电源管理芯片ispPAC Power系列 251
7.1.1 ispPAC-Power1208和ispPAC-Power604的内部结构 251
7.1.2 电源监控的应用 253
7.1.3 电源控制系统的应用 254
7.2 多功能电压监测与看门狗芯片S42XXX系列 255
7.2.1 器件简介 255
7.2.2 软件命令 256
7.2.3 应用举例 259