基于IIC總線的單片機排隊系統(tǒng)接口設(shè)計

　　0 引言

　　本文以銀行現(xiàn)有排隊系統(tǒng)為實例，提出了IIC總線的單片機排隊系統(tǒng)接口設(shè)計，通過對系統(tǒng)的仿真模擬試驗，不僅簡化設(shè)計電路，減小電路板面積，節(jié)省常規(guī)設(shè)計中的元器件，減少使用各項費用，而且系統(tǒng)能耗、消噪、可靠性等性能得到提高。

　　在MCS-51系列單片機不帶IIC總線接口組成的數(shù)據(jù)測控和智能儀表儀器中，可以通過IIC總線增加系統(tǒng)的接口器件種類，降低系統(tǒng)成本，提高應(yīng)用系統(tǒng)性能。

　　1 IIC總線

　　IIC總線（Inter Integrate Circuit Bus）是一種雙向二線制總線，由串行時鐘線（SCL）與串行數(shù)據(jù)線（SDA）構(gòu)成，通過兩根線連接不同的具有IIC總線的器件，在不同的器件間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率在高速模式最高可達(dá)3.4 Mb/s,既簡化了電路設(shè)計又提高了硬件使用效率，使IIC總線在嵌入式系統(tǒng)串行傳輸設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用，目前主要用于中央控制中心、音頻集成電路及視頻等數(shù)字控制系統(tǒng)。

　　1.1 IIC總線時序

　?。?）啟動及停止

　　總線不忙時，時鐘線和數(shù)據(jù)線保持為高電平。啟動條件（S）是時鐘線在高電平而數(shù)據(jù)線為下降沿時，停止條件（P）是時鐘線處于高電平而數(shù)據(jù)線為上升沿時，IIC總線啟動停止條件如圖1所示。

　?。?） 數(shù)據(jù)傳送

　　一個數(shù)據(jù)位的傳送需要一個時鐘脈沖，每1 B后加1個標(biāo)志位，由傳送器產(chǎn)生的標(biāo)志位為高電平時，主設(shè)備會產(chǎn)生1個附加的標(biāo)志位時鐘脈沖。數(shù)據(jù)線SDA上信息只有時鐘脈沖為高電平時應(yīng)該保持?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定，否則數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)會變?yōu)榭刂菩盘?，如圖2所示。

　?。?） IIC 總線協(xié)議

　　IIC總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞前，應(yīng)先標(biāo)明接收的設(shè)備地址。當(dāng)IIC總線啟動后，一起傳送這個地址與第1個被傳送字節(jié)。

　　本系統(tǒng)中PCF8563 芯片作為一個從傳送器或從接收器，SCL信號線只是輸入線，SDA數(shù)據(jù)線為1條雙向的信號線。

　　1.2 芯片PCF8563概述

　　PCF8563是經(jīng)典低功耗實時時鐘/日歷芯片[4],具有IIC總線接口技術(shù)，總線最大傳輸速度可達(dá)400 kb/s,每次寫讀數(shù)據(jù)后，內(nèi)部包含的字地址寄存器就會自動遞增，具有功耗低、精度高等特點。PCF8563 具有定時器功能、多種報警功能、中斷輸出功能及時鐘輸出功能，可以完成多種定時服務(wù)，還可為單片機系統(tǒng)實現(xiàn)看門狗技術(shù)，其內(nèi)部的振蕩電路、時鐘電路、低電壓1.0 V檢測電路及IIC兩線制總線通訊方式，同時解決了2000年問題，不但使外圍電路及其簡潔，而且也增加了芯片的可靠，可廣泛應(yīng)用于水表、電表、移動電話、便攜儀器、傳真機、電池電源等產(chǎn)品領(lǐng)域中。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)需求分析

　　銀行服務(wù)大廳設(shè)有8個業(yè)務(wù)服務(wù)窗口，服務(wù)窗口屬性分為五類服務(wù)業(yè)務(wù)進(jìn)行描述，可以進(jìn)行個人理財業(yè)務(wù)、對公業(yè)務(wù)、VIP銀行卡業(yè)務(wù)、個人存取款儲蓄和代收手機費、水電費等混合業(yè)務(wù)。

　　排隊系統(tǒng)性能要求：服務(wù)大廳入口處擺放排隊機，供儲戶按時間順序索取排隊編號，打印編號；服務(wù)窗口內(nèi)人員可以通過按鈕實現(xiàn)叫號；叫號后在屏幕上顯示編號并通過揚聲器連續(xù)兩次播放編號信息；工作人員通過后臺可以進(jìn)行排隊系統(tǒng)的相關(guān)（功能、模式、菜單等）設(shè)置。

　　2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　單片機排隊系統(tǒng)由銀行柜臺操作模塊、存儲器模塊、柜臺叫號模塊、液晶顯示模塊、儲戶操作模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)中IIC電路用于參數(shù)存儲器（E2PROM）和實時精確時鐘等接口的應(yīng)用[2].

　　實時精確時鐘使用較低功耗的CMOS實時日歷/時鐘芯片，通過分頻器（用于提供源時鐘給實時時鐘RTC）、定時器、可編程時鐘輸出、掉電檢測器、報警器和IIC總線接口，來具體設(shè)置系統(tǒng)必需的精準(zhǔn)時鐘信號。所有的數(shù)據(jù)和地址通過IIC總線接口串行傳輸，每次寫讀數(shù)據(jù)后，字地址寄存器就會自動遞增[5].