编辑推荐
★本书以MCS-51系列单片机为核心,按照基础篇、提高篇及精通篇顺序,由浅入深逐步剖析单片机。 ★本书内容由浅入深,阐述透彻、清晰,可读性好,实用性强。
内容简介
书籍 计算机书籍
全书分为基础篇、提高篇和精通篇,系统论述了单片机应用系统的开发工具与流程,MCS-51单片机的结构、原理及应用,常用硬件接口的扩展技术,并结合大量实例对单片机综合应用系统的设计、开发与调试等进行了详细阐述。
《单片机实战宝典:从入门到精通》内容由浅入深,阐述透彻、清晰,可读性好,实用性强,适合从事单片机应用技术开发的广大工程技术人员和单片机爱好者阅读,也可作为高等院校有关专业单片机原理及应用课程的案例教材和教学参考书。
目录
《单片机实战宝典:从入门到精通》
前言
基础篇
第1章初识单片机
1.1单片机的发展与应用
1.1.1发展概况
1.1.2发展趋势
1.1.3应用领域
1.2单片机的硬件结构
1.2.1基本组成
1.2.2中央处理器
1.2.3引脚功能
1.2.4存储器结构
1.3单片机最小系统
1.3.1电源
1.3.2时钟电路
1.3.3复位电路
1.4总结交流
第2章单片机开发工具与流程
2.1硬件开发工具Altium Designer
2.1.1创建集成元件库
2.1.2原理图设计
2.1.3PCB设计
2.2软件开发工具Keil
2.2.1工程项目的创建
2.2.2项目文件的设置
2.2.3编译与链接
2.3仿真与下载工具
2.3.1仿真器
2.3.2编程器
2.3.3单片机应用系统开发模式
2.4应用系统开发流程
2.5总结交流
第3章单片机C语言基础
3.1C51语言简介
3.1.1C51程序结构
3.1.2数据与数据类型
3.1.3常量与变量
3.1.4数据存储类型
3.1.5特殊功能寄存器的C51定义
3.1.6位变量的C51定义
3.1.7运算符与表达式
3.2C51的流程控制语句
3.2.1表达式语句
3.2.2复合语句
3.2.3条件语句
3.2.4开关语句
3.2.5循环语句
3.2.6跳转语句
3.3构造数据
3.3.1数组
3.3.2指针
3.3.3结构
3.3.4共用体
3.3.5枚举
3.4函数与中断子程序
3.4.1函数
3.4.2中断子程序
3.5总结交流
第4章输入/输出端口
4.1输入/输出口工作原理
4.1.1P0口
4.1.2P1口
4.1.3P2口
4.1.4P3口
4.2输出口的应用——声光报警
4.2.1实例说明
4.2.2硬件电路设计
4.2.3程序设计
4.3输入/输出口的应用——BCD拨码开关
4.3.1实例说明
4.3.2硬件电路设计
4.3.3程序设计
4.4总结交流
第5章中断系统
5.1中断系统的工作原理
5.1.1中断的概念
5.1.2中断的控制
5.1.3中断的响应过程
5.2外部中断边沿触发方式的应用——简易红外报警装置
5.2.1实例说明
5.2.2硬件电路设计
5.2.3程序设计
5.3外部中断电平触发方式的应用——键控LED
5.3.1实例说明
5.3.2硬件电路设计
5.3.3程序设计
5.4多级中断程序设计举例
5.4.1设计需求
5.4.2初始化子程序设计
5.4.3中断服务程序设计
5.4.4主程序设计
5.5总结交流
第6章定时/计数器
6.1定时/计数器的工作原理
6.1.1定时/计数器的结构
6.1.2定时/计数器的控制
6.1.3定时/计数器的工作模式
6.2定时方式的应用——霓虹灯
6.2.1实例说明
6.2.2硬件电路设计
6.2.3程序设计
6.3计数方式的应用——光电计数器
6.3.1实例说明
6.3.2硬件电路设计
6.3.3程序设计
6.4门控位的应用——电动机测速
6.4.1实例说明
6.4.2硬件电路设计
6.4.3程序设计
6.5总结交流
第7章串行通信接口
7.1串行通信接口的工作原理
7.1.1串行通信的基本概念
7.1.2串行通信接口的结构
7.1.3串行通信接口的工作方式
7.1.4波特率的设定方法
7.2串行接口的应用——人机对话
7.2.1实例说明
7.2.2硬件电路设计
7.2.3程序设计
7.3串行接口的应用——多机通信
7.3.1RS-485串行通信标准
7.3.2实例说明
7.3.3硬件电路设计
7.3.4自定义通信协议
7.3.5程序设计
7.4串行通信的软件模拟
7.4.1设计思路
7.4.2串口发送程序设计
7.4.3串口接收程序设计
7.5总结交流
提高篇
第8章存储器及I/O口的扩展
8.1单片机外部并行总线结构
8.1.1单片机的三总线
8.1.2外部总线扩展的基本方法
8.2外部存储器的扩展
8.2.1程序存储器的扩展
8.2.2数据存储器的扩展
8.3并行I/O口扩展原理
8.3.1NEC8255芯片介绍
8.3.2NEC8255的扩展方法
8.4并行I/O口扩展应用——打印机接口
8.4.1实例说明
8.4.2硬件电路设计
8.4.3软件设计
8.5总结交流
第9章键盘与显示器的扩展
9.1键盘接口原理
9.1.1键盘实现方法
9.1.2键盘设计原理
9.1.3键盘扫描方法
9.2LED接口原理
9.2.1 7段数码管的工作原理
9.2.2 7段数码管的控制原理
9.3键盘及显示器的应用——电子密码锁
9.3.1实例说明
9.3.2硬件电路设计
9.3.3软件设计
9.4 1602字符型LCM的应用——数字和字符的显示
9.4.1 1602字符型LCM
9.4.2实例说明
9.4.3硬件电路设计
9.4.4软件设计
9.5 12864点阵型LCM的应用——汉字和图形的显示
9.5.1 12864点阵型LCM
9.5.2实例说明
9.5.3硬件电路设计
9.5.4软件设计
9.6总结交流
第10章常用数据传输接口与技术
10.1I2C 总线
10.1.1I2C 总线协议
10.1.2I2C 总线的软件模拟
10.1.3EEPROM芯片AT24C64
10.1.4AT24C64的应用——接触式IC卡读写器
10.2SPI总线
10.2.1SPI总线协议
10.2.2SPI总线的软件模拟
10.2.3时钟芯片DS1302
10.2.4DS1302的应用——电子时钟
10.3 1-Wire总线
10.3.1 1-Wire总线器件简介
10.3.2 1-Wire总线协议
10.3.3 1-Wire总线的软件模拟
10.3.4数字温度传感器DS18B20
10.3.5DS18B20的应用——数字温度计
10.4总结交流
第11章A/D与D/A接口的扩展
11.1A/D转换器概述
11.1.1A/D转换器的转换原理
11.1.2A/D转换器的主要性能指标
11.2ADC0809的应用——数字电压表
11.2.1A/D转换芯片ADC0809
11.2.2实例说明
11.2.3硬件电路设计
11.2.4软件设计
11.3D/A转换器概述
11.3.1D/A转换器的转换原理
11.3.2D/A转换器的主要技术指标
11.4DAC0832的应用——波形发生器
11.4.1D/A转换芯片DAC0832
11.4.2实例说明
11.4.3硬件电路设计
11.4.4软件设计
11.5基于PWM技术的D/A转换器设计
11.5.1设计原理
11.5.2实例说明
11.5.3硬件电路设计
11.5.4软件设计
11.6总结交流
精通篇
第12章电动机的单片机控制
12.1直流电动机概述
12.1.1直流电动机的工作原理
12.1.2直流电动机的转速
12.1.3直流电动机的特性曲线
12.2直流电动机的控制原理
12.2.1直流电动机的驱动方法
12.2.2直流电动机的转速检测
12.2.3直流电动机的控制方法
12.2.4直流电动机的单片机控制实例
12.3步进电动机概述
12.3.1步进电动机的工作机理
12.3.2步进电动机的工作方式
12.4步进电动机的控制原理
12.4.1步进电动机的控制方案
12.4.2步进电动机的位置控制
12.4.3步进电动机的速度控制
12.5总结交流
第13章触摸屏温度控制器设计
13.1方案设计
13.1.1系统功能要求
13.1.2系统结构及工作原理
13.2主要器件介绍
13.2.1温度传感器——铂电阻PT100
13.2.2 16位A/D转换器ADS1110
13.2.3智能彩色液晶显示器YD-511A
13.2.4电阻式触摸屏
13.2.5触摸屏控制器ADS7846
13.2.6无线通信模块PTR4000
13.3硬件电路设计
13.3.1主控电路
13.3.2温度检测电路
13.3.3无线通信接口电路
13.3.4人机界面接口电路
13.4软件设计
13.4.1温度检测与处理
13.4.2触摸屏坐标定位算法
13.4.3人机界面设计
13.4.4无线通信接口设计
13.5系统调试
13.6总结交流
第14章汽车防盗报警系统设计
14.1方案设计
14.1.1系统主要功能
14.1.2系统结构及工作原理
14.2主要器件介绍
14.2.1超声波传感器
14.2.2GSM模块TC35i
14.2.3看门狗芯片MAX813L
14.3硬件电路设计
14.3.1主控电路
14.3.2超声波测距电路
14.3.3GSM模块TC35i外围电路
14.3.4断油控制电路
14.3.5电源电路
14.4软件设计
14.4.1系统软件处理流程
14.4.2超声波测距原理
14.4.3入侵检测程序
14.4.4GSM短信规约
14.4.5短信收发处理程序
14.4.6电话处理程序
14.4.7看门狗控制
14.5系统调试
14.6总结交流
附录
附录A MCS-51系统单片机的指令表
附录B C语言和汇编语言的混合编程
附录C 8051单片机的头文件
附录D常用ASCII码表
参考文献
前言
单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等于同一硅片的器件。目前,MCS一51单片机已成为我国最具代表性的主流机型,它拥有的用户最多、应用最广、功能最完善。特别是近年来PHⅡuPS、ATMEL和AD等公司推出与之完全兼容的5l系列单片机后,其性能更是如虎添翼。单片机以功能强、体积小、可靠性高和价格便宜等突出优点而受到人们的高度重视,应用领域遍及工业测控、智能仪器仪表、尖端科技、日用家电等许多领域。单片机应用及开发技术已成为工程技术人员不可回避的一项重要技术手段。
为了适应单片机广泛应用的新形势和工科院校开设单片机课程的需要,作者结合多年从事单片机应用技术的教学和科研实践,编写了这本《单片机实战宝典一一从入门到精通》,奉献给广大读者。
本书以MCS一5l系列单片机为核心,按照基础篇、提高篇及精通篇的顺序,由浅人深逐步剖析单片机。基础篇主要对单片机基础知识、内部功能模块原理进行介绍;提高篇主要介绍单片机的常用接口扩展原理;精通篇主要介绍了单片机几种典型应用系统的设计开发过程。在基础篇和提高篇中,每章的介绍顺序都是:先简要介绍原理和使用方法,再通过实际生产、生活中常用的、针对性强的案例进行详细介绍,最后对其控制方法和注意事项进行总结概括;在精通篇中,所选应用系统基本涵盖了单片机的全部应用功能和典型应用技术,系统的设计过程全部按照项目开发流程进行介绍。在每章最后一节“总结交流”中,除对模块的功能原理及使用方法进行总结外,还对实际应用过程中遇到的常见问题和经验进行了介绍,供大家在实际运用过程中参考借鉴。
全书共分为14章,第1—7章为基础篇,第8一l1章为提高篇,第12—14章为精通篇。各章内容安排如下。第l章:主要介绍单片机的概念、发展概况和应用领域;单片机的结构及组成;单片机的最小系统。让读者初步了解单片机是什么,基本的运行条件是什么。第2章:主要介绍单片机的开发工具和流程。让读者了解如何利用单片机进行项目开发。第3章:简要介绍单片机的程序设计语言C5l。主要对C5〕的程序结构、基本语法规则以及单片机应用设计过程中的要点进行了介绍.第4—7章:分别对单片机的I/O口、中断系统、定时/计数器和串行接口进行介绍。先介绍理论,再对每个模块的每一个功能都举了一个应用实例,所举案例比较常见,且功能单一,针对性强,便于初学者掌握。第8章:介绍了单片机存储器以及I/O口的扩展技术,详细阐述了外部程序存储器和数据存储器的扩展方法、并以并行打印机接口的设计为例,介绍了I/O口的扩展应用。第9章:介绍了键盘和显示器的接口扩展技术。对键盘的检测、矩阵键盘的扩展、LED显示器以及LCD显示器的原理和应用都进行了详细的介绍。所举实例包括:电子密码锁,LCD中字符、数字、汉字及图形的显示等。第lo章:介绍了几种单片机常用数据传输接口与技术.主要包括I’C总线、SPI总线和l—Wirc总线,在介绍完总线协议后,都举例进行了详细阐述。所举实例包括:接触式IC卡读写器、电子时钟以及数字温度计。第11章:介绍模拟量的检测与输出技术。主要讲解了A/D、D/A转换器原理和技术指标,并结合应用实例对AD(~0809、DA(〕0832等芯片进行详细介绍。最后还介绍了采用PwM技术实现D/A转换的方法。所举实例包括:数字电压表、波形发生器等。第12章:介绍直流电动机和步进电动机的单片机控制技术。首先对两种电动机的内部结构和工作原理进行了简单介绍,然后分别对直流电动机调速控制、步进电动机的位置和速度控制等进行了详细阐述。,最后讨论了PID控制算法及其在直流电动机调速中的应用。第13章:触摸屏温度控制器设计。主要讨论了温度闭环控制系统设计方案、铂电阻温度检测原理、触摸屏设计方法及无线通信接口设计方法,并给出了硬件电路和软件设计思路。第14章:汽车防盗报警系统设计。给出了系统设计方案,讲解了超声波测距、GSM模块接口原理,讨论了GSM短信收发、电话拨打与接听处理方法以及“看门狗”控制技术,给出了硬件电路和软件设计方法。
本书主要由文武松、杨贵恒、王璐、曹龙汉编著,韦鹏程、张海呈、叶启睿、张颖超、杨小光、曹均灿、张瑞伟、张建新、冯雪、詹天文、李锐、聂金铜等编写了部分章节,最后由文武松统稿。在本书的编写过程中,得到了重庆优步电子科技中心技术总监张淋同志的大力支持与帮助,在此谨向他们表示衷心的感谢!
由于编写时间仓促和编著者水平有限,书中难免存在疏漏和不妥之处,真诚希望读者提出宝贵意见。
编者
书摘
基础篇
第1章 初识单片机
单片微型计算机(SinglcChipMicrocomputer)简称“单片机”,是将中央处理器(CPU)、随机存取存储器(Random.AccessMemory,RAM)、只读存储器(RcadOnlyMemo.rY,ROM)、定时/计数器、中断系统及多种I/O接口集成到一块硅芯片上而构成的微型计算机。它具有集成度高、体积小、功能强、使用灵活、价格低廉、稳定可靠等特点,且特别适用于控制领域,故又称为“微控制器”。
本章将对单片机的发展历史、应用领域作简要介绍,重点阐述单片机的硬件结构、最小系统实现方法。L卫单片机的发展与应用
单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用很广,发展也很快。自20世纪70年代诞生以来,世界上单片机的生产厂商已达到几十家,型号也有数百种。从各种新型单片机的性能上看,单片机正朝着功能更强、速度更快、功耗更低的方向发展。1.L丑发展概况
以Intel公司的8位单片机的推出作为起点,单片机的发展过程可分为单片机形成、单片机性能完善、微控制器形成及微控制器全面发展4个阶段。
L单片机形成阶段(工976~亚978年)
这一阶段主要探索如何把计算机的主要部件集成在单片芯片上,以Ⅱntel公司推出的MCS一48系列单片机为代表.这一阶段的单片机产品还有Motorola公司的M6801系列、Zilg公司的Z8系列等。
2.单片机性能完善阶段(1978-1982年)
这一阶段的单片机以Intel公司MCS-51系列为代表,其技术特点是完善了外部总线,确立了单片机的控制功能。具体表现如下:
1)设置了经典的8位单片机的总线结构,包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线。
2)增加了多种CPU外围功能单元,如:串行通信接口、多级中断处理单元、16位定时/计数器等;同时,片内RAM和ROM的容量也有所增大。
3)指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指令。
……