一、SPI總線簡介
　　SPI(Serial Peripheral Interface)是MOTOROLA公司提出的同步串行總線方式。因其硬件功能強大而被廣泛應用。在單片機組成的智能儀器和測控系統(tǒng)中。如果對速度要求不高，采用SPI總線模式是個不錯的選擇。它可以節(jié)省I/O端口，提高外設的數(shù)目和系統(tǒng)的性能。標準SPI總線由四根線組成：串行時鐘線(SCK)、主機輸入/從機輸出線(MISO)。主機輸出/從機輸入線(MOSI)和片選信號(CS)。有的SPI接口芯片帶有中斷信號線或沒有MOSI。圖1給出了SPI的典型時序圖。
　　SPI主要性能如下：
　　全雙工，三線同步傳輸
　　1.05Mbit/s的最大主機位速率
　　四種可編程主機位速率
　　可編程串行時鐘極性與相位
　　發(fā)送結束中斷標志
　　寫沖突保護
　　總線競爭保護

　　二、MAX189芯片
　　MAX189是美國美信公司設計的一種12位串行A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部集成了大帶寬跟蹤/保持電路和串行接口。轉(zhuǎn)換速率高，功耗低，精度高。并且有SPI、Microwire和TMS320兼容的4線串行接口，與微處理器接口。只需要很少的口線，很節(jié)約資源。

　　MAX189的特點:
　　三線高速串行接口，12位分辨率
　　8.5 us逐次逼近型ADC
　　單一5V工作電壓，工作電流1.5mA。關斷電流2uA
　　0-5v模擬輸入電壓范圍
　　使用片外時鐘源
　　外置參考電壓
　　內(nèi)部跟蹤/保持電路，75ksps采樣速率
　　1/2LSB整體非線性度
　　MAX189的時序如圖2，表1給出了MAX189引腳功能。
　　PIN 名稱 功能說明
　　1 VCC 電源輸入，+5V(±5%)
　　2 AIN 模擬電壓輸入端，0-REF。
　　3 /SHDN 三電平關閉輸入端，低電平關斷
　　4 REF 用于模擬信號的基準電壓端，使用外部基準源時用作輸入
　　5 GND 模擬和數(shù)字地
　　6 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端，數(shù)據(jù)在sclk的下降沿輸出
　　7 /CS 片選，低電平有效
　　8 SCLK 串行時鐘輸入端(最大5MHz)

　　該簡易電壓表電路采用不帶SPI接口的AT89C2051單片機，其指令系統(tǒng)與51系列完全兼容?？梢酝ㄟ^軟件模擬SPI時序，包括串行時鐘。數(shù)據(jù)輸入和輸出。來實現(xiàn)對A/D器件MAX189的操作。所測電壓經(jīng)過單片機的處理，采用三個七段數(shù)碼管顯示。采用SN74LS164擴展I/O口。MAX189的2腳為待測模擬電壓輸入端。圖3是簡易電壓表的原理圖，其中A為數(shù)碼管顯示電路，B為A/D轉(zhuǎn)換部分電路。

　　MAX189可以工作在兩種模式下。即普通狀態(tài)和關斷狀態(tài)。如果將SHDN置低電平。器件處于美斷狀態(tài)，電流小于10 uA。當把SHDN置高電平或懸空。器件就可以被操作。此時，CS在時鐘下降沿啟動轉(zhuǎn)換.在時鐘SCLK的每一個上升沿把一個最高位為“1”的控制宇節(jié)的各位送入輸入移位寄存器.并啟動串行時鐘.開始將輸入電壓值逐次逼近轉(zhuǎn)換。它用輸入跟蹤/保持(T/H)和12位逐次逼近寄存器(SAR)構成的電路系統(tǒng)將模擬信號轉(zhuǎn)換成12位數(shù)宇信號輸出。T/H電路不需要外部保持電容。輸出數(shù)據(jù)按照高位在前.低位在后的順序。在12個SCLK的每一個下降沿決定逐次逼近的各位并將數(shù)據(jù)送到Dout端。每一位轉(zhuǎn)換結束后Dout由低電平變?yōu)楦唠娖健?轉(zhuǎn)換過程中不能對SCLK操作)按照時序要求。每輸入一個(移位)脈沖。下降沿取出一位數(shù)據(jù)。單片機讀取并做處理。讀出12位數(shù)據(jù)后，可以開始下一次轉(zhuǎn)換。

　　AT89C2051的串行端口處于模式0。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是通過RXD引腳(這里只用來發(fā)送數(shù)據(jù)).TXD則負責送出移位脈沖。其數(shù)據(jù)位由LSB開始發(fā)送/接收8個位。波特率固定為fosc/12。SN74LS164負責接收串行口發(fā)送的數(shù)據(jù)。在傳輸8個位后。其將數(shù)據(jù)并行送出驅(qū)動數(shù)碼管.顯示所測電壓值。

　　該電壓表小巧，方便，精度高。程序運行比較穩(wěn)定。誤差在0.01V數(shù)量級。(感謝在設計過程中司佑全老師的給予的悉心指導)
　　源程序
　　該程序的作用是是該電路能測量0-5V的電壓.并用數(shù)碼管實時顯示。
　　;占用p1.5,p1.6,p1.7作為模擬SPI時序與MAX189連接。

　　sclk equ P1.5;定義緩沖區(qū)
　　cs equ p1.6;
　　dout equ p1.7;
　　buf equ 50h;
　　org 0000h
　　ajmp begin
　　begin:
　　acall init;初始化片內(nèi)資源
　　acall load_data;初始化緩沖區(qū)
　　acall adc_init;對AD的操作
　　acall con;數(shù)據(jù)處理子程序
　　acall display;顯示子程序
　　acall load_data
　　ajmp begin
　　init:mov 36h,#00000000b;加載初值,取高8位數(shù)據(jù)
　　mov 37h,#00000000b
　　mov r1,#8
　　mov r3,柏
　　mov scon,#00h
　　mov ie,#82h
　　setb ti
　　ret
　　adc_init:acall init_ad;AD的控制
　　acall wait
　　acall read_ad
　　ret
　　init_ad: ;啟動AD轉(zhuǎn)換
　　setb cs
　　clr cs
　　ret
　　wait: ;等待AD轉(zhuǎn)換的結束
　　jnb dout,wait;
　　ret
　　fasong:jnb ti,$;發(fā)送數(shù)據(jù)
　　clr ti
　　mov sbuf,a
　　ret
　　read_ad:
　　Ioop1:
　　setb sclk
　　clr sclk
　　mov C,dout
　　mov A,36H;
　　rlc A
　　mov 36H,A
　　djnz r1,loop1;讀高8位,存放在36h

　loop11:
　　setb sclk
　　clr sclk
　　mov C,dout
　　mov a,37H;
　　RLC a
　　MOV 37H,a
　　DJNZ R3,loopll;
　　mov a,36h
　　setb cs
　　ret
　　load_data:mov buf,0fch;掃描顯示器,顯示數(shù)據(jù)
　　mov buf+1,#0fch
　　mov buf+2,#0h
　　mov buf+3,#0h
　　ret
　　con:mov B,#5
　　div AB
　　mov B,#10
　　div AB
　　mov DPTR,#table1
　　movc A,@A+DPTR
　　mov buf+1,A
　　mov A,B
　　mov DPTR,#TABLE
　　movc A,@A+DPTR
　　mov buf,A
　　ret
　　display:mov r0,#buf;顯示
　　lop:mov a,@r0
　　acall sent
　　inc r0
　　cjne r0,#buf+8,lop
　　acall delay
　　ret
　　sent:jnb li,$發(fā)送數(shù)據(jù)
　　clr ti
　　mov sbuf,a
　　ret
　　delay:mov r7,#230;
　　d1:mov r6,#13O
　　d2:djnz r6,d2
　　djnz r7,d1
　　ret
　　table1:db 0fdh,61h,0dbh,0f3h,067h
　　db 0b7h,0bfh,0e1h,0ffh,0e7h;帶小數(shù)點的八段顯示數(shù)據(jù)(0--9)

　table1:
　　db 0fch;0
　　db 060h;1
　　db 0dah;2
　　db 0f2h;3
　　db 066h;4
　　db 0b6h;5
　　db 0beh;6
　　db 0e0h;7
　　db 0feh;8
　　db 0f6h;9 ;不帶小數(shù)點的八段顯示數(shù)據(jù)
　　end