将AT89C52用作多功能外围器件使用

AT89C52（简称89C52）的广泛使用，使单片机的价格大大下降。目前，89C52的市场零售价已经低于8255、8279、8253、 8250等专用接口芯片中的任何一种；而89C52的功能实际上远远超过以上芯片。因此，如把89C52作为接口芯片使用，在经济上是合算的。在本人设计的系统中，将89C52设计为多功能可编程接口，其相关程序固化在片内的Flash ROM中。该芯片（以下简称多功能接口）具有如下功能：①有1个专用的键盘/显示接口；②有1个全双工异步串行通信接口；③有2个16位定时/计数器。这样，1个89C52芯片，承担了3个专用接口芯片的工作；不仅使成本大大下降，而且优化了硬件结构和软件设计，给用户带来许多方便。

1 硬件结构

把89C52当作接口使用，接口自身必须尽可能地少占用硬件资源，与主系统之间的连接线也应尽可能少，这样才能少占主机引脚，把更多的资源留给系统。本设计中，主机与多功能接口之间采用串行通信。主机与多功能接口之间有四根连接线：CE、CLK、DAT、INTR。CE用于作片选信号输入端。此引脚为低电平时，主机能与多功能接口进行数据传送。CLK为时钟输入端，当主机向多功能接口发送指令时，此引脚电平上升表示数据有效。DAT为串行数据输入/输出端。INTR为多功能接口输出端。当多功能接口内的数据准备好时，由INTR向主机发低电平，通知主机，数据已准备就绪，可以进行读操作。该信号可供主机查询，也可用作发向主机的中断请求信号。

89C52的P0、P1、P2口用作键盘/显示接口。用程序扫描的方法进行键盘输入和显示输出。P0口作为字段口，P1口作为键盘的列输入口，P2作为显示器的字位口以及键盘的行扫描输出口。由于显示器字位口电流较大，P2口需进行电流驱动。该多功能接口最多可连接8个LED显示器和1个 8×8链盘矩阵。其硬件原理如图1所示。


图1

P3.2、P3.3、P3.6、P3.7分别用作CE、CLK、DAT和INTR信号；而P3.0、P3.1用作异步串行通信数据线RXD和 TXD；P3.4、P3.5分别是OUT0/T0和OUT1/T1信号线。该引脚在定时器工作于连续脉冲方式时，可输出通断比与频率可编程的连续脉冲；工作在计数器方式时，该引脚作为外部计数脉冲输入端输入计数脉冲。

2 通信协议

实现多功能接口的关键是主机和多功能接口之间的通信。在本设计中，采用主从方式进行通信，所有的操作都由主机发出操作指令。多功能接口在收到主机发来的操作指令后，对操作码进行软件译码。根据操作码的内容转入相应的工作通道，并从操作数部分获取所需要的数据。
多功能接口采用串行方式与主机通信。串行数据从DAT引脚送入芯片，并由CLK端同步。当片选信号CE变低后，DAT引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入多功能接口的寄存器中。

串行接口的时序如图2所示。


图2

由于多功能接口接收指令的工作用软件进行，因此，图中的t1、t2、t3、t4、t5时间较长，要求t1-t4时间在10μs～1000μs。指令有两类：一类写指令，一类是读指令。写指令中不管是操作码还是操作数，其数据传送方向均为从主机到多功能接口；而对读指令来讲，操作码部分的数据方向是从主机到多功能接口，而操作数部分的数据方向是从多功能接口到主机。

t5是读指令中操作码与操作数之间需要的时间间隔，t5应在30μs～1000μs的范围。在读操作时，CLK时钟的上升沿来到时，多功能接口将数据送到DAT引脚上。

3 指令编码

多功能接口共有13条指令。指令长度为1字节、2字节、3字节和4字节不等。

（1）复位指令

机器码为00H。当多功能接口收到复位指令后，所有字符消隐，所有定时器清零，定时中断和串行中断关闭。其状态与系统上电复位的情况相似。

（2）显示数据指令

该指令向多功能接口的显示缓冲器中发送显示数据。这是一个2字节指令，其指令编码如下：

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	0	1	0	0	0	0
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
dip	0	0	0	d3	d2	d1	d0

其中dip为小数点控制位，a2、a1、a0为位地址，d3、d2、d1、d0为待显示的字符，其格式如表1、2所列。

（3）闪烁指令

该指令控制各个数码管的闪烁属性。d7～d0分别对应数码管1～8，1为闪烁，0为不闪烁。

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	0	1	0	0	0	0
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
d7	d6	d5	d4	d3	d2	d1	d0

（4）循环左移指令

指令码为11H。该指令将所有显示从左向右移动1位。

表1

a2	a1	a0	显示位
0	0	0	1
0	0	1	2
0	1	0	3
0	1	1	4
1	0	0	5
1	0	1	6
1	1	0	7
1	1	1	8

表2

d3	d2	d1	d0	显示字符
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
1	0	0	1	9
1	0	1	0	-
1	0	1	1	H
1	1	0	0	L
1	1	0	1	P
1	1	1	0	E
1	1	1	1	空

（5）循环右移指令

指令码为12H。该指令将所有显示从右向左移动1位。

（6）读键盘指令

指令为2字节指令，操作数为读到的键值。各键盘的键值如图1所示。该指令格式如下：