常见的单片机外部设备有哪些？

此前我们已经对单片机的基本功能有了一定的了解，接下来我们介绍一下几款常见的单片机外部设备。首先是常用的LCD显示屏模块，此处选用LCD1602（器件名LM016L）进行介绍。然后是AD转换的部分，这里选择并行的ADC0808和DAC0808进行介绍。最后介绍一个使用I2C通信协议的AT24C1024外置EEPROM模块。
以上几种模块都是比较常见的外设组件。在此仅对各个模块做一个简单的介绍，并给出一套简单的例程示范。详细的使用方法请参考相应器件的数据手册。

• LCD显示屏
  
  
  

如图为LCD1602显示屏，驱动一个LCD1602显示屏需要一个并行数据口data，数据/指令信号RS，读/写信号RW，使能信号E。
LCD1602的基本动作如下：
static void Wait(void)
//忙检测函数，最高位是0允许执行，1等待
{
    unsigned char sta = 0;
    data = 0xff;
    rs = 0;                   // 选择发送命令模式
    rw = 1;                   // 选择读取模式       
    do{
        en = 1;
        sta = data;
        en = 0;            //使能，用完就拉低，释放总线
    }while(sta & 0x80);
}


void Write(unsigned char rsc,unsigned char cmd)
//写指令/数据函数，rsc是0写入指令，1写入数据          
{
        Wait();                // 先等待LCD1602处于不忙状态
        en = 0;                     // 禁止LCD
        rs = rsc;                           // 选择发送模式
        rw = 0;                                   // 选择写入模式       
        data = cmd;                    // 写数据
        en = 1;                          // 使能LCD
        en = 0;                                // 禁止LCD
}


具体使用流程如下：
首先，进行LCD1602初始化。


void Init()                                               
{
        Write(0, 0x38);          // 按照数据手册，发送38H
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x38);          // 按照数据手册，发送38H
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x38);          // 按照数据手册，发送38H
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x38);                // 显示模式设置
        Write(0, 0x08);                // 关闭显示
        Write(0, 0x01);                // 清屏（同时清数据指针）
        Write(0, 0x06);                // 读写后指针自动加1
        Write(0, 0x0c);                // 开显示，不显示光标
}


此部分主要是按照初始化时序输入指令进行初始化，以及模式设置，然后就可以进行字符串显示了。


void SetCursor(unsigned char x, unsigned char y)
//设置坐标，LCD1602的坐标地址为第一行0x80-0x8f，第二行0xc0-0xcf
{
    Write(0, 0x80 + 0x40*y + x);
}




void ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *pStr)
//在指定坐标显示字符串
{
    SetCursor(x, y);      //设置起点的坐标
    while (*pStr != ''){
        Write(1, *pStr++);//自增写数据
    }
}


带字库的LCD12864使用方法与之类同，基本硬件操作部分与上述代码可以复用。LCD12864多一个串/并控制口PSB。
LCD12864初始化、光标控制、写数据指令如下：


void Init()                                               
{
        p*** = 1;
        Write(0, 0x34);          // 扩充指令操作
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x30);          // 基本指令操作
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x0c);          // 开显示，不显示光标
        delay5ms();                        // 延时5ms
        Write(0, 0x01);                // 清屏（同时清数据指针）
}
void SetCursor(unsigned char x, unsigned char y)
//设置坐标，LCD12864的坐标地址为0x80 0x90 0x88 0x98
{
    Write(0, 0x80 + y>1?0x08:0x00 + y%2?0x10:0x00 + x);
}




void ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *pStr)
//在指定坐标显示字符串 英文字符占半位 汉字占整位 自增
{
    SetCursor(x, y);      //设置起点的坐标
    while (*pStr != ''){
        Write(1, *pStr++);//自增写数据
    }
}

将读取的数据通过P3端口送到DAC0808，经运算放大器处理后可以看见输出电压，因为输出电压范围为0-10V，故可看见输出电压约为输入电压值的两倍。

• 
  

如图为AT24C1024外置存储设备的使用。AT24C1024是一个1024K大小的串行EEPROM，通过I2C协议进行读写，使用SCL、SDA端口。WP用于写保护开关，为1开启写保护，A1用于硬件地址选择，默认为0，可以与其他芯片连接。下面我将给出该设备的使用代码，并进行解释。
首先是I2C通信协议所需要的部分。I2C协议需要的函数有如下几个：
void Start_I2c(); 总线启动函数，用于启动I2C通信
void Stop_I2c(); 总线终止函数，用于结束I2C通信
void sendByte(unsigned char c); 数据发送函数，发单个字符数据
unsigned char RcvByte(); 数据接收函数，收单个字符数据
void Ack_I2c(void); 应答子函数，表示数据成功接收
void NoAck_I2c(void); 非应答子函数，通知设备结束发送
此外还需要一个全局接收标志符ack，作为应答标志。
//启动总线
void Start_I2c()
{
          SDA=1;        //发送起始条件的数据信号
          _Nop();
          SCL=1;                //SCL保持高电平，总线开启
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时   
          SDA=0;                //SDA负跳变，表示起始信号
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时      
          SCL=0;          //暂停I2C总线，准备接收操作
          _Nop(); _Nop();         //2周期延时
}
//结束总线
void Stop_I2c()
{
          SDA=0;                //发送结束条件的数据信号
          _Nop();
          SCL=1;            //SCL保持高电平，总线开启
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时
          SDA=1;            //SDA正跳变，表示结束信号
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();          //4周期延时，结束
}
//字节数据传送函数               
void  sendByte(unsigned char c)
{
          unsigned char BitCnt;
          for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)        //一个字符数据长度为8位
          {
            if((c<             else                                          SDA=0;               
            _Nop();
            SCL=1;                 //SCL保持高电平，总线开启
                  _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时
                  SCL=0;                 //暂停I2C总线，准备接收操作
          }
    _Nop(); _Nop();        //2周期延时
    SDA=1;         //数据线置位，准备接收
    _Nop(); _Nop();        //2周期延时   
    SCL=1;        //SCL保持高电平，总线开启
    _Nop(); _Nop(); _Nop();        //3周期延时
    if(SDA==1)         ack=0;         //判断是否接收   
    else                 ack=1;             
    SCL=0;        //暂停I2C总线，准备接收操作
    _Nop(); _Nop(); //2周期延时
}
//字节数据接收函数               
unsigned char RcvByte()
{
          unsigned char retc;
          unsigned char BitCnt;
          retc=0;         //数据接收临时变量
          SDA=1;      //数据线置位，准备接收
          for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)        //一个字符数据长度为8位
    {
            _Nop();
            SCL=0;                 //暂停I2C总线，准备接收操作
                  _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时
                  SCL=1;                 //SCL保持高电平，总线开启           
        _Nop(); _Nop();        //2周期延时
        retc=retc<<1;        //移位
        if(SDA==1) retc=retc+1;        //接收对应位数据
        _Nop(); _Nop();        //2周期延时
        }
        SCL=0;        //暂停I2C总线，准备接收操作   
        _Nop(); _Nop();        //2周期延时
        return retc;
}
//应答信号
void Ack_I2c(void)
{
          SDA=0;        //发送结束条件的数据信号     
          _Nop(); _Nop(); _Nop();        //3周期延时      
          SCL=1;        //SCL保持高电平，总线开启
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时
          SCL=0;        //暂停I2C总线，准备接收操作   
          _Nop(); _Nop();        //2周期延时   
}
//非应答信号
void NoAck_I2c(void)
{  
          SDA=1;        //数据线置位     
          _Nop(); _Nop(); _Nop();        //3周期延时      
          SCL=1;        //SCL保持高电平，总线开启
          _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();         //5周期延时
          SCL=0;        //暂停I2C总线，准备接收操作   
          _Nop(); _Nop();        //2周期延时   
}


以上就是I2C总线通讯的基本操作函数，_Nop()为空指令函数，表示延时一个周期。使用时遵循启动-发送-结束或者启动-接收-应答函数-结束即可。
下面是AT24C1024使用I2C的处理函数。AT24C1024使用到的函数如下：


数据发送函数bit mcu_sendByte(
unsigned char add,
unsigned char dat);
参数add：地址，dat：数据；返回值：成功/失败。
字符串发送函数bit mcu_send_string(
unsigned char add,
unsigned char rom_add_h,
unsigned char rom_add_l,
unsigned char *s,
unsigned char num);
参数add：地址，rom_add：rom高/低地址，s：字符串，num：字符位数；返回值：成功/失败。
数据接收函数bit mcu_RcvByte(
unsigned char add,
unsigned char *c);
参数add：地址，c：接收数据地址；返回值：成功/失败。
字符串接收函数bit mcu_receive_string(
unsigned char add,
unsigned char rom_add_h,
unsigned char rom_add_l,
unsigned char *s,
unsigned char num);
参数add：地址，rom_add：rom高/低地址，s：字符串，num：字符位数；返回值：成功/失败。
//器件当前地址写字节数据
bit mcu_sendByte(unsigned char add, unsigned char dat)
{
        Start_I2c();        //I2C开始
        sendByte(add);        //写器件地址
        if(ack==0)        return 0;
        sendByte(dat);         //如果应答，则发送数据
        if(ack==0)        return 0;
        Stop_I2c();                //正常结束，返回1
        return 1;
}
//向器件指定地址写字符串
bit mcu_send_string(unsigned char add,unsigned char rom_add_h,unsigned char rom_add_l,unsigned char *s,unsigned char num)
{
        unsigned char i;
        Start_I2c();        //I2C开始      
        sendByte(add);        //写器件地址
          if(ack==0)         return 0;         
           sendByte(rom_add_h);        //如果应答，发地址高8位
           if(ack==0)         return 0;
           sendByte(rom_add_l);        //如果应答，发地址低8位
           if(ack==0)         return 0;
           for(i=0;i            {
             sendByte(*s);
             if(ack==0)         return 0;
              s++;
           }
           Stop_I2c();                //正常结束，返回1
           return 1;
}
//读器件当前地址数据
bit mcu_RcvByte(unsigned char add,unsigned char *c)
{
           Start_I2c();        //I2C开始  
           sendByte(add);        //写器件地址
           if(ack==0)        return 0;
           *c=RcvByte();   //如果应答，则读取数据
           NoAck_I2c();    //送非应答信号
           Stop_I2c();                //正常结束，返回1
           return 1;
}
//从器件指定地址读字符串
bit mcu_receive_string(unsigned char add,unsigned char rom_add_h,unsigned char rom_add_l,unsigned char *s,unsigned char num)
{
           unsigned char i;
           Start_I2c();        //I2C开始      
        sendByte(add);        //写器件地址
          if(ack==0)         return 0;         
           sendByte(rom_add_h);        //如果应答，发地址高8位
           if(ack==0)         return 0;
           sendByte(rom_add_l);        //如果应答，发地址低8位
           if(ack==0)         return 0;
           Start_I2c();        //I2C重新开始
           sendByte(add+1);        //写器件地址，方式为读
          if(ack==0) return 0;
           for(i=0;i            {
              *s=RcvByte();        //读取数据
              Ack_I2c();      //送应答信号
              s++;                        //地址自增
           }
           *s=RcvByte();        //读取数据
           NoAck_I2c();        //送非应答信号
           Stop_I2c();                //正常结束，返回1
           return 1;
}