基于IIC總線的單片機排隊系統接口設計

　　0 引言

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

　　在MCS-51系列單片機不帶IIC總線接口組成的數據測控和智能儀表儀器中，可以通過IIC總線增加系統的接口器件種類，降低系統成本，提高應用系統性能。

　　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）與串行數據線（SDA）構成，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據，數據傳輸速率在高速模式最高可達3.4 Mb/s,既簡化了電路設計又提高了硬件使用效率，使IIC總線在嵌入式系統串行傳輸設計中得到廣泛應用，目前主要用于中央控制中心、音頻集成電路及視頻等數字控制系統。

　　1.1 IIC總線時序

　　（1）啟動及停止

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

　　（2） 數據傳送

　　一個數據位的傳送需要一個時鐘脈沖，每1 B后加1個標志位，由傳送器產生的標志位為高電平時，主設備會產生1個附加的標志位時鐘脈沖。數據線SDA上信息只有時鐘脈沖為高電平時應該保持數據穩定，否則數據線SDA上的數據會變為控制信號，如圖2所示。

　　（3） IIC 總線協議

　　IIC總線進行數據傳遞前，應先標明接收的設備地址。當IIC總線啟動后，一起傳送這個地址與第1個被傳送字節。

　　本系統中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數據線為1條雙向的信號線。

　　1.2 芯片PCF8563概述

　　PCF8563是經典低功耗實時時鐘/日歷芯片[4],具有IIC總線接口技術，總線最大傳輸速度可達400 kb/s,每次寫讀數據后，內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，還可為單片機系統實現看門狗技術，其內部的振蕩電路、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，可廣泛應用于水表、電表、移動電話、便攜儀器、傳真機、電池電源等產品領域中。

　　2 系統設計

　　2.1 系統需求分析

　　銀行服務大廳設有8個業務服務窗口，服務窗口屬性分為五類服務業務進行描述，可以進行個人理財業務、對公業務、VIP銀行卡業務、個人存取款儲蓄和代收手機費、水電費等混合業務。

　　排隊系統性能要求：服務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；服務窗口內人員可以通過按鈕實現叫號；叫號后在屏幕上顯示編號并通過揚聲器連續兩次播放編號信息；工作人員通過后臺可以進行排隊系統的相關（功能、模式、菜單等）設置。

　　2.2 系統硬件設計

　　單片機排隊系統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，系統結構如圖3所示。系統中IIC電路用于參數存儲器（E2PROM）和實時精確時鐘等接口的應用[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，來具體設置系統必需的精準時鐘信號。所有的數據和地址通過IIC總線接口串行傳輸，每次寫讀數據后，字地址寄存器就會自動遞增[5].