單片機應(yīng)用與接口技術(shù)

前言

　　“工學(xué)結(jié)合、校企合作”是遵循了職業(yè)教育發(fā)展規(guī)律，體現(xiàn)了職業(yè)教育特色的技能型人才培養(yǎng)模式。實行“工學(xué)結(jié)合、校企合作”是職業(yè)教育堅持以就業(yè)為導(dǎo)向、有效促進學(xué)生就業(yè)的需要，是減輕學(xué)生負擔、優(yōu)化職業(yè)教育資源、擴大職業(yè)教育規(guī)模的需要?！　榱素瀼芈鋵崱督逃筷P(guān)于職業(yè)院校試行工學(xué)結(jié)合、校企合作的意見》以及《教育部關(guān)于全面提高職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》的精神，由機械工業(yè)出版社牽頭，組織來自全國中、高等職業(yè)學(xué)校教學(xué)工作一線的骨干教師和學(xué)科帶頭人，通過社會調(diào)研、對勞動力市場人才需求分析和進行課題研究，在企業(yè)有關(guān)人員的積極參與下，結(jié)合職業(yè)教育相關(guān)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)情況，參考國家勞動和社會保障部最新頒布實施的國家職業(yè)標準的要求；開發(fā)了數(shù)控技術(shù)應(yīng)用、機電技術(shù)應(yīng)用、電工電子等專業(yè)“工學(xué)結(jié)合、校企合作”課程改革系列教材，力爭為全面提升職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量、為社會培養(yǎng)更多技能型應(yīng)用人才提供基礎(chǔ)保障?！　”緯窃陂L期進行“工學(xué)結(jié)合、校企合作”人才培養(yǎng)模式改革的基礎(chǔ)上編寫的，融進了編者多年教學(xué)、科研實踐所獲取的經(jīng)驗及實例，著重從職業(yè)院校學(xué)生、業(yè)余電子愛好者的實際需求出發(fā)，適當增加常用計算機基礎(chǔ)知識，力求深入淺出，盡量結(jié)合實例說明問題?！　”緯趦?nèi)容安排上，打破學(xué)科體系的束縛，以滿足讀者的實際需求為目標，將全書分為緒論和15個課題。緒論部分介紹了單片機的基本知識、計算機中數(shù)據(jù)的表示方法及常用的基本術(shù)語、存儲器的工作原理及分類等。課題1和課題2分別介紹了建立單片機軟件實驗環(huán)境和硬件實驗環(huán)境的方法；課題3～課題6分別介紹了單片機片內(nèi)常用外圍部件，即I／O口、中斷系統(tǒng)、定時器／計數(shù)器、串行接口的結(jié)構(gòu)特點、編程方法；課題7和課題8是單片機的指令系統(tǒng)和程序設(shè)計初步；課題9～課題15是單片機各種接口電路的實現(xiàn)和應(yīng)用，包括顯示接口、模擬量轉(zhuǎn)換接口、鍵盤接口、I2C串行接口總線、實時時鐘芯片及其應(yīng)用、液晶顯示屏及其應(yīng)用等。每個課題都包含若干個任務(wù)，以任務(wù)為核心，配置為完成該任務(wù)而必須掌握的指令、硬件結(jié)構(gòu)知識、軟件操作知識等。通過這種方式將學(xué)習(xí)者普遍感到比較困難的知識分解，使其一開始就能體會到成功的喜悅，有利于學(xué)習(xí)的順利進行。如I／O口部分由“單片機控制LED”、“用單片機發(fā)聲”、“用指撥開關(guān)設(shè)置音調(diào)”、“用單片機制作風(fēng)火輪玩具”等4個任務(wù)組成；圍繞這些任務(wù)配置知識點，如單片機I／O口的結(jié)構(gòu)、單片機的時序、單片機的內(nèi)存等；通過一些指令編寫的簡單程序來實現(xiàn)相應(yīng)的功能；通過Proteus模擬看到、聽到的效果，同時提供硬件實現(xiàn)方法。讀者既可以用模擬仿真的方法來觀察效果，也可以做出硬件，成為一個“小作品”。教師在講授這部分內(nèi)容時，可以按照項目教學(xué)法的要求來組織教學(xué)。　　本書將定時器／計數(shù)器、中斷、串行接口等內(nèi)容安排在指令系統(tǒng)的前面，但在進行教學(xué)時，需要用到一些指令來編寫程序。

內(nèi)容概要

　　本書是在多年課程改革和工程實踐的基礎(chǔ)上編寫的。以80C51單片機為主芯片，按照理實一體化的編寫模式，將內(nèi)容分為除緒論外的15個課題，涵蓋了80C51單片機軟件實驗環(huán)境的建立、硬件實驗電路板的制作、Proteus仿真軟件的使用以及80C51單片機的I／O口、中斷系統(tǒng)、定時器／計數(shù)器、指令系統(tǒng)和串行接口與串行通信，還講解了單片機與外圍設(shè)備接口的具體實現(xiàn)，包括顯示接口、模擬量轉(zhuǎn)換接口、鍵盤接口、I2C串行接口總線等，并介紹了實時時鐘芯片、LED點陣顯示屏、液晶顯示屏等幾種常用的接口芯片及其具體應(yīng)用?！　「鶕?jù)單片機應(yīng)用技術(shù)實戰(zhàn)性很強的特點，本書在編寫過程結(jié)合理論與實踐，邊學(xué)邊練。同時，為了消除讀者硬件資源的差別，書中所有的應(yīng)用程序都采用Proteus仿真實現(xiàn)，選用切合生活實際的任務(wù)，具有很強的可操作性和趣味性。　　為了方便教學(xué)，本書配有免費電子教案及交流網(wǎng)站，歡迎大家在線索取和交流。　　本書可作為職業(yè)學(xué)校和成人教育單片機課程教材，也是電子愛好者自學(xué)單片機的首選。

作者簡介

　　周堅，副教授，中國職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會教學(xué)工作委員會電工與電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)研究會委員，第二屆江蘇省職業(yè)教育教研中心組成員，江蘇省常州市第二屆名教師工作室領(lǐng)街人。從事教學(xué)科研工作近20年，先后在東南大學(xué)、德國格羅什·蓋羅職業(yè)學(xué)校進修，多次被評為各級教科研先進個人、先進教育工作者。近年來積極參與教學(xué)改革，進行“工學(xué)結(jié)合、校企合作”人才培養(yǎng)模式的推廣實踐，成果頗豐，并根據(jù)改革成果出版了多部教材，其中《單片機輕松入門》獲得第七屆全國高校出版社優(yōu)秀暢銷書一等獎，《單片機C語言輕松入門》獲得中國書刊業(yè)發(fā)行協(xié)會“2007年度全行業(yè)優(yōu)秀暢銷品種（科技類）”獎。此外還在國家雙獎期刊《無線電》等各類報刊、雜志上發(fā)表科研與教學(xué)論文20多篇，并多次在省市各級獲獎。建立的單片機技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)網(wǎng)站——平凡單片機工作室，多年來為廣大單片機愛好者及工程技術(shù)人員提供了許多大力幫助，受到《無線電》等專業(yè)雜志的推薦。

書籍目錄

前言緒論0.1 單片機簡介0.2 常見的單片機品種0.3 計算機中數(shù)據(jù)的表示0.3.1 常用的數(shù)制0.3.2 二進制的算術(shù)運算0.3.3 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換0.3.4 數(shù)的表示方法及常用計數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系0.3.5 邏輯數(shù)據(jù)的表示0.4 計算機中常用的基本術(shù)語0.5 存儲器0.5.1 存儲器的工作原理0.5.2 半導(dǎo)體存儲器的分類課題1 80C51單片機軟件實驗環(huán)境的建立任務(wù)1 Keil軟件簡介、安裝與使用1.1.1 Keil軟件簡介1.1.2 安裝Keil軟件1.1.3 使用Keil軟件任務(wù)2 Proteus軟件簡介、安裝與使用1.2.1 Proteus軟件簡介1.2.2 安裝Proteus軟件1.2.3 使用Proteus軟件課題2 80C51單片機硬件實驗環(huán)境的建立任務(wù)1 使用STC89C51單片機制作實驗板2.1.1 電路原理圖2.1.2 實驗板的制作與代碼的寫入任務(wù)2 讓實驗板具有仿真功能2.2.1 仿真的概念2.2.2 仿真芯片制作任務(wù)3 認識和使用成品實驗板2.3.1 實驗板功能簡介2.3.2 成品實驗板硬件結(jié)構(gòu)2.3.3 成品實驗板的基本使用方法課題3 認識80C51單片機I/O端口任務(wù)1 用單片機控制LED3.1.1 任務(wù)分析3.1.2 用Proteus仿真實現(xiàn)任務(wù)2 用單片機發(fā)出聲音3.2.1 任務(wù)分析3.2.2 用Proteus仿真實現(xiàn)3.2.3 延時工作過程分析任務(wù)3 用指拔開關(guān)設(shè)置音調(diào)3.3.1 音名與頻率的關(guān)系3.3.2 用Proteus仿真實現(xiàn)3.3.3 單片機內(nèi)部的并行I/O口任務(wù)4 用單片機制作風(fēng)火輪玩具3.4.1 用Proteus仿真實現(xiàn)3.4.2 用硬件仿真實現(xiàn)3.4.3 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)課題4 80C51單片機的中斷系統(tǒng)任務(wù)1 緊急停車控制器4.1.1 中斷的概念4.1.2 用Proteus仿真實現(xiàn)4.1.3 80C51單片機的中斷結(jié)構(gòu)任務(wù)2 通過外部信號來改變風(fēng)火輪的轉(zhuǎn)速4.2.1 任務(wù)分析4.2.2 用Proteus仿真實現(xiàn)4.2.3 中斷響應(yīng)分析課題5 80C51單片機的定時器/計數(shù)器任務(wù)1 包裝流水線中的計數(shù)器5.1.1 定時/計數(shù)的基本知識5.1.2 用Proteus仿真實現(xiàn)5.1.3 單片機中的定時器/計數(shù)器工作原理任務(wù)2 用單片機來唱歌5.2.1 歌譜與歌曲的基本知識5.2.2 用定時中斷來獲得不同頻率的信號5.2.3 用單片機實現(xiàn)唱歌課題6 80C51單片機的串行口與串行通信任務(wù)1 使用串行口擴展并行口6.1.1 用串行口擴展并行輸出口6.1.2 用串行口擴展并行輸入口6.1.3 80C51單片機的串行口任務(wù)2 單片機與PC通信6.2.1 串行通信的基本知識6.2.2 單片機與PC通信的具體實現(xiàn)6.2.3 串行口工作方式與波特率設(shè)置課題7 80C51單片機的指令系統(tǒng)任務(wù)1 指令的概念7.1.1 有關(guān)指令與程序的基本概念7.1.2 匯編語言指令格式任務(wù)2 指令的尋址方式7.2.1 尋址的概念7.2.2 尋址方式7.2.3 指令中的操作數(shù)標記任務(wù)3 數(shù)據(jù)傳送類指令7.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令介紹7.3.2 用仿真軟件進行指令練習(xí)任務(wù)4 算術(shù)運算類指令任務(wù)5 邏輯運算類指令任務(wù)6 控制轉(zhuǎn)移類指令任務(wù)7 位操作類指令課題8 程序設(shè)計初步任務(wù)1 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序任務(wù)2 雙字節(jié)數(shù)運算程序任務(wù)3 多字節(jié)移位程序任務(wù)4 子程序設(shè)計課題9 顯示接口任務(wù)1 一位計數(shù)器9.1.1 單個數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)9.1.2 用單個數(shù)碼管顯示數(shù)字9.1.3 數(shù)碼管顯示中的其他問題任務(wù)2 銀行利率屏的制作9.2.1 相關(guān)知識9.2.2 任務(wù)實現(xiàn)9.2.3 使用普通I/O擴展串行口任務(wù)3 秒表的制作9.3.1 LED數(shù)碼管動態(tài)接口原理9.3.2 動態(tài)顯示程序編寫9.3.3 秒表的實現(xiàn)課題10 模擬量轉(zhuǎn)換接口任務(wù)1 數(shù)字電壓表的制作10.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器工作原理10.1.2 數(shù)字電壓的制作任務(wù)2 數(shù)字化信號發(fā)生器10.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器工作原理10.2.2 數(shù)字化信號發(fā)生器的實現(xiàn)課題11 鍵盤接口任務(wù)1 鍵控風(fēng)火輪11.1.1 單片機鍵盤簡介11.1.2 鍵控風(fēng)火輪的實現(xiàn)任務(wù)2 可預(yù)置數(shù)的倒計時時鐘11.2.1 倒計時時鐘功能描述11.2.2 倒計時時鐘的實現(xiàn)11.2.3 單片機鍵盤處理的方法任務(wù)3 智能儀器的鍵盤11.3.1 相關(guān)知識11.3.2 智能儀器鍵盤功能的實現(xiàn)課題12 I2C串行接口總線任務(wù)1 I2C串行接口與VIIC軟件包12.1.1 I2C總線簡介12.1.2 典型I2C總線接口芯片AT24系列EEPROM任務(wù)2 AT24C01A編程器的制作12.2.1 編程器功能描述12.2.2 編程器的制作課題13 實時時鐘芯片及其應(yīng)用任務(wù)1 認識DS1302芯片任務(wù)2 用DS1302制作實時時鐘任務(wù)3 使用DS1302片內(nèi)RAM存取數(shù)據(jù)課題14 LED點陣顯示屏及其應(yīng)用任務(wù)1 認識LED點陣顯示屏及字模14.1.1 LED點陣顯示屏的結(jié)構(gòu)14.1.2 字模的產(chǎn)生任務(wù)2 用LED點陣顯示屏顯示漢字14.2.1 用LED點陣顯示屏顯示單個漢字14.2.2 用LED點陣顯示屏顯示多個漢字課題15 液晶顯示屏及其應(yīng)用任務(wù)1 小小迎賓屏15.1.1 字符型液晶顯示器簡介15.1.2 字符型液晶顯示屏驅(qū)動程序……參考文獻

章節(jié)摘錄

　　定時器／計數(shù)器是單片機中最常用的外圍功能部件之一，本課題通過流水線包裝計數(shù)器、單片機唱歌等任務(wù)來學(xué)習(xí)80C51單片機中定時器／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及編程方法。任務(wù)1包裝流水線中的計數(shù)器　　在某包裝流水線上有這樣的要求：每12瓶飲料為1打，做一個包裝。流水線上要對每瓶飲料計數(shù)，每計數(shù)到12就產(chǎn)生一個電信號以帶動某機械機構(gòu)做出相應(yīng)的動作，這就需要用到單片機的計數(shù)功能。本任務(wù)用單片機對信號進行計數(shù)，每到一個指定的數(shù)值就送出一個脈沖信號。　　5.1.1定時／計數(shù)的基本知識　　在學(xué)習(xí)定時器／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)、功能之前，首先了解一下關(guān)于定時／計數(shù)的概念。　　1.計數(shù)　　計數(shù)一般是指對事件的統(tǒng)計，通常以“1”為單位進行累加。生活中常見的計數(shù)應(yīng)用有：錄音機上的磁帶量計數(shù)器；家用電度表；汽車、摩托車上的里程表等。此外，計數(shù)的工作也廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)活動中?！　?.計數(shù)器的容量　　錄音機上的計數(shù)器通常最多只能計到999，汽車上的里程表位數(shù)一般是6～7位，可見計數(shù)器總有一定的容量。80C51單片機中有兩個計數(shù)器，分別稱為T0和T1，這兩個計數(shù)器分別由兩個8位的計數(shù)單元組成的，即每個計數(shù)器都是16位的，最大的計數(shù)量是65536。　　3.計數(shù)器的溢出　　計數(shù)器的容量是有限的，當計數(shù)值大到一定程度就會出現(xiàn)錯誤。如：錄音機上的計數(shù)器，其計數(shù)值最大只到999，如果已經(jīng)計數(shù)到了999，再來一個計數(shù)信號，計數(shù)值就會變成000，此時如果認為錄音機沒有動作顯然是錯誤的。有一些應(yīng)用場合必須要有一定的方法來記錄這種超出計數(shù)器容量的情況。單片機中的計數(shù)器容量也是有限的，超出計數(shù)器的容量也會產(chǎn)生溢出，一旦產(chǎn)生溢出將使TFO或TF1變?yōu)?，這樣就記錄了溢出事件。在生活中，鬧鐘的鬧響可視作定時時間到產(chǎn)生的“溢出”，這通常意味著要求我們開始做某件事（起床、出門等），其他例子中的溢出也有類似的功能。推而廣之，溢出通常都意味著要求對某些事件進行處理?！　?.任意設(shè)定計數(shù)個數(shù)的方法　　801351單片機中2個計數(shù)器最大的計數(shù)值是65536，因此每次計數(shù)到65536會產(chǎn)生溢出。

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