單片機(jī)硬件接口電路及實(shí)例解析

前言

作者從事自動(dòng)化工作已有幾十年的時(shí)間，有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論水平。實(shí)際工作讓我們看到，無(wú)論是居家測(cè)控還是企業(yè)測(cè)控，無(wú)論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)還是航空航天測(cè)控系統(tǒng)，無(wú)論是單體的儀器儀表還是龐大的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，單片機(jī)核心技術(shù)的應(yīng)用之廣泛是任何一種電子元器件無(wú)法比擬的。自然，單片機(jī)也不是孤立的，它也需要借助于很多外圍元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。為此，我們編寫(xiě)了這本書(shū)，它是一本理論聯(lián)系實(shí)際的單片機(jī)自動(dòng)化控制類(lèi)書(shū)籍。本書(shū)有針對(duì)性、全面而又系統(tǒng)地闡述了單片機(jī)接口電路中的技術(shù)要點(diǎn)，重點(diǎn)部分都附有實(shí)例，更有對(duì)這些應(yīng)用實(shí)例的詳細(xì)解釋和分析。本書(shū)對(duì)于那些實(shí)際應(yīng)用涉及面廣的接口電路技術(shù)進(jìn)行了知識(shí)延伸和應(yīng)用推廣，為讀者應(yīng)用和理解書(shū)中的內(nèi)容帶來(lái)很大幫助。在編寫(xiě)方式上，本書(shū)堅(jiān)持“功能至上、實(shí)用優(yōu)先”的原則，既詳細(xì)闡述了單片機(jī)接口電路的原理，又重點(diǎn)介紹了一些熱門(mén)接口芯片，為讀者全面掌握單片機(jī)接口技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。全書(shū)貫穿了單片機(jī)接口技術(shù)和應(yīng)用實(shí)例這個(gè)總線(xiàn)，突出了簡(jiǎn)明實(shí)用這一重要特點(diǎn)。尤其是書(shū)中所列舉的大部分實(shí)例內(nèi)容，在經(jīng)過(guò)適當(dāng)軟硬件搭配或調(diào)試之后都可以應(yīng)用于生產(chǎn)、科研，創(chuàng)造出豐碩的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。全書(shū)共11章，第1章為接口技術(shù)概論，提綱挈領(lǐng)地介紹了人機(jī)通道等一些基本概念，不斷把實(shí)質(zhì)內(nèi)容引向深入。第2章針對(duì)鍵盤(pán)、功能鍵、撥碼盤(pán)這些最常用的輸入通道配置的接口技術(shù)的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了詳盡介紹，并從實(shí)用角度提供了解決方案。第3章重點(diǎn)介紹LED顯示器接口電路，針對(duì)它們的接口電路和技術(shù)關(guān)鍵，解答大量實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，并通過(guò)豐富的圖表和實(shí)例，真正從實(shí)用角度提供理論闡述和解決答案，使讀者得到最大的幫助。第4章介紹液晶顯示接口電路。本章從液晶顯示器件開(kāi)始介紹，然后介紹液晶顯示模塊LCM的分類(lèi)與特點(diǎn)，最后圍繞液晶顯示這個(gè)大主題，通過(guò)大量應(yīng)用實(shí)例對(duì)液晶顯示器的應(yīng)用電路進(jìn)行表述和解析，為讀者深入掌握液晶顯示接口電路打下良好基礎(chǔ)。第5章為A/D轉(zhuǎn)換接口電路，它是單片機(jī)/計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中不可缺少的重要技術(shù)，更是單片機(jī)接口技術(shù)的重點(diǎn)之一。本章先從模擬量及其信號(hào)輸入通道開(kāi)始，再研究A/D轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用技術(shù)。第6章介紹高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路，包括12～16位A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路，這部分電路與一般的A/D轉(zhuǎn)換器不同，在實(shí)際應(yīng)用上更有其獨(dú)特特點(diǎn)。本章比較詳細(xì)地介紹了ADC1210/ADC1211、AD574A/ADC674A/ADC1674、高速12位A/D轉(zhuǎn)換器AD578/AD678/AD1678、14位A/D轉(zhuǎn)換器AD679/ADC1679及16位A/D轉(zhuǎn)換器ADC1143的實(shí)用接口電路，并有其他大量實(shí)用的接口電路奉獻(xiàn)給讀者。第7章重點(diǎn)向讀者講述雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的有關(guān)內(nèi)容，從3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始，逐次介紹了4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、12位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器和16位積分型ADC等，最后闡述了A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用技巧，以便讀者應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換器更加得心應(yīng)手。第8章重點(diǎn)研究V/F轉(zhuǎn)換原理及其實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法。重點(diǎn)介紹了V/F轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口和V/F轉(zhuǎn)換器應(yīng)用實(shí)例及應(yīng)用設(shè)計(jì)，以及V/F轉(zhuǎn)換過(guò)程中抗干擾技術(shù)等大量?jī)?nèi)容。第9章為D/A轉(zhuǎn)換接口，首先闡述了D/A轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)等有關(guān)問(wèn)題，然后逐一介紹了DAC0832、AD558轉(zhuǎn)換器和多通道D/A轉(zhuǎn)換器AD7226的性能和應(yīng)用知識(shí)，并重點(diǎn)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式及其與單片機(jī)的實(shí)用接口技術(shù)做了詳盡闡述。第10章專(zhuān)門(mén)討論高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路，從10位開(kāi)始一直到16位D/A轉(zhuǎn)換芯片都進(jìn)行了介紹，還對(duì)高位D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口方式和連接方式等關(guān)鍵問(wèn)題都一一做了介紹。第11章重點(diǎn)介紹的是通信接口技術(shù)和通信方式中的很多實(shí)際知識(shí)，從傳輸方式到收/發(fā)時(shí)鐘，從通信硬件到軟件，都對(duì)大量的有關(guān)問(wèn)題和知識(shí)進(jìn)行了介紹。本書(shū)最大的特點(diǎn)是內(nèi)容豐富、形式新穎、圖文并茂、實(shí)用性強(qiáng)，而且實(shí)例眾多、圖表齊備，便于閱讀的同時(shí)又極易于理解和應(yīng)用。作者編寫(xiě)這本書(shū)的主要目的，是想通過(guò)本書(shū)讓讀者完全掌握單片機(jī)接口電路，并將本書(shū)內(nèi)容結(jié)合與單片機(jī)原理有關(guān)的書(shū)籍，提高讀者的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)。但是，由于篇幅所限，本書(shū)重點(diǎn)側(cè)重于硬件應(yīng)用，而未能將所有的軟件程序收錄其中，望讀者注意彌補(bǔ)。本書(shū)由高級(jí)工程師謝宜仁主編，謝東辰、李杰和謝煒擔(dān)任副主編。參加本書(shū)編寫(xiě)的人員還有李妍、翟翠英、梅立云等，同時(shí)感謝謝煜、謝承霖、謝明軒、張文駿、謝英謨、張景琛、張菁菁、李東平、梅立凱、袁枚、梅雨楠等，他們?cè)诒緯?shū)編寫(xiě)過(guò)程中提供了很大的幫助。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了各級(jí)自動(dòng)化學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)專(zhuān)家的支持和幫助，電子工業(yè)出版社趙麗松主任和王敬棟編輯等在書(shū)稿編排、審校等各方面都給予特別熱情的關(guān)心和支持。本書(shū)還從相關(guān)參考文獻(xiàn)中借鑒了大量資料，吸取了豐富經(jīng)驗(yàn)。在此，編著者謹(jǐn)向關(guān)心和幫助本書(shū)出版的各界人士特別是電子工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)和編輯們表示衷心的感謝。由于書(shū)稿撰寫(xiě)和校對(duì)的時(shí)間倉(cāng)促，更因編著者學(xué)識(shí)水平所限，書(shū)中難免有不妥之處，懇請(qǐng)有關(guān)專(zhuān)家和廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)通過(guò)大量實(shí)例介紹了單片機(jī)硬件接口電路，主要內(nèi)容包括接口技術(shù)概論，鍵盤(pán)、功能鍵及撥碼盤(pán)的接口電路，LED顯示器接口電路，液晶顯示接口電路，A/D轉(zhuǎn)換接口電路，高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路，雙積分A/D轉(zhuǎn)換接口電路，V/F轉(zhuǎn)換接口電路，D/A轉(zhuǎn)換接口電路，高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路，以及通信接口技術(shù)。本書(shū)凝結(jié)了作者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為讀者學(xué)習(xí)和運(yùn)用單片機(jī)硬件接口電路提供了翔實(shí)的高科技、高水準(zhǔn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料。    本書(shū)內(nèi)容全面，分析透徹，圖表齊全，資料豐富，適合工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材。

書(shū)籍目錄

第1章  接口技術(shù)概論  1.1  接口的一般概念  1.2  人—機(jī)對(duì)話(huà)和人—機(jī)通道第2章  鍵盤(pán)、功能鍵及撥碼盤(pán)的接口電路  2.1  按鍵抖動(dòng)原理  2.2  按鍵消抖的一般措施    2.2.1  雙穩(wěn)態(tài)消抖    2.2.2  積分濾波消抖  2.3  按鍵接口技術(shù)    2.3.1  獨(dú)立式按鍵接口電路    2.3.2  矩陣式鍵盤(pán)接口電路  2.4  少量功能鍵及撥碼盤(pán)接口電路    2.4.1  靜態(tài)開(kāi)關(guān)與功能開(kāi)關(guān)    2.4.2  數(shù)字撥碼盤(pán)    2.4.3  雙功能鍵和多功能鍵  2.5  應(yīng)用實(shí)例解析（鍵盤(pán)接口）    2.5.1  BCD撥碼盤(pán)與8051單片機(jī)接口    2.5.2  8279鍵盤(pán)、顯示器接口芯片及應(yīng)用第3章  LED顯示器接口電路  3.1  常用顯示器件    3.1.1  常用顯示器件    3.1.2  LED顯示器  3.2  常用驅(qū)動(dòng)芯片    3.2.1  常用驅(qū)動(dòng)器    3.2.2  ULN2003A驅(qū)動(dòng)器芯片    3.2.3  CMOS八位LED驅(qū)動(dòng)器ICM7218系列芯片    3.2.4  BCD— 七段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器MC14513    3.2.5  串行輸入顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片MC14499    3.2.6  COMS四位顯示/譯碼/驅(qū)動(dòng)器ICM7212  3.3  應(yīng)用實(shí)例解析    3.3.1  LED動(dòng)態(tài)顯示電路    3.3.2  MC14558/MC14547 BCD— 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器與8051的接口電路    3.3.3  BCD— 七段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器MC14513與8051的接口電路    3.3.4  利用MC14495共陰極LED進(jìn)行顯示的三位半數(shù)字電壓表電路    3.3.5  串行輸入顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片MC14499與8051接口電路    3.3.6  COMS四位顯示/譯碼/驅(qū)動(dòng)器ICM7212系列產(chǎn)品與8051作串行接口    3.3.7  采用軟件譯碼的串行口六位靜態(tài)LED顯示功能的接口電路    3.3.8  采用軟件譯碼的八位LED驅(qū)動(dòng)器ICM7218A與8051單片機(jī)組成的動(dòng)態(tài)顯示接口電路    3.3.9  帶驅(qū)動(dòng)器的八位動(dòng)態(tài)LED顯示器接口和驅(qū)動(dòng)電路    3.3.10  8255與串行口擴(kuò)展的鍵盤(pán)、顯示器電路    3.3.11  用并行擴(kuò)展口8155構(gòu)成的鍵盤(pán)、顯示器電路    3.3.12  用8279構(gòu)成的16位LED電子收款機(jī)用顯示器電路  3.4  LED光柱模擬顯示器及其接口技術(shù)    3.4.1  LED光柱模擬顯示器件    3.4.2  應(yīng)用實(shí)例解析（光柱LED顯示器）  3.5  LED大屏幕顯示器的單片機(jī)控制接口第4章  液晶顯示接口電路  4.1  液晶顯示器件    4.1.1  液晶顯示器    4.1.2  四位LCD靜態(tài)驅(qū)動(dòng)芯片ICM7211    4.1.3  點(diǎn)陣式液晶顯示控制器HD61830芯片  4.2  液晶顯示模塊LCM    4.2.1  LCM的特點(diǎn)與分類(lèi)    4.2.2  液晶顯示的字符和圖形的形成    4.2.3  點(diǎn)陣式字符LCM的指令    4.2.4  點(diǎn)陣式字符LCM的主要技術(shù)指標(biāo)和功能特點(diǎn)    4.2.5  點(diǎn)陣式字符LCM工作時(shí)序  4.3  應(yīng)用實(shí)例解析（液晶顯示）    4.3.1  七段液晶顯示器的電極配置圖和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路圖    4.3.2  點(diǎn)陣式LCD的驅(qū)動(dòng)    4.3.3  兩片四位LCD靜態(tài)驅(qū)動(dòng)芯片ICM7211（A）M與8051組成的八位LCD電路    4.3.4  點(diǎn)陣式液晶顯示控制器HD61830芯片與8051的接口電路    4.3.5  點(diǎn)陣式字符液晶顯示模塊LCM與8051的接口電路第5章  A/D轉(zhuǎn)換接口電路  5.1  模擬量及其信號(hào)輸入通道    5.1.1  模擬量與開(kāi)關(guān)量    5.1.2  信號(hào)輸入通道  5.2  A/D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用    5.2.1  模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器    5.2.2  常用A/D轉(zhuǎn)換器芯片的主要性能和特點(diǎn)    5.2.3  A/D轉(zhuǎn)換器的選擇    5.2.4  使用A/D轉(zhuǎn)換器的注意事項(xiàng)第6章  高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路第7章  雙積分A/D轉(zhuǎn)換接口電路第8章  V/F轉(zhuǎn)換接口電路第9章  D/A轉(zhuǎn)換接口電路第10章  高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路第11章  通信接口技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 接口技術(shù)概論1.1 接口的一般概念接口（interface）是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中專(zhuān)用的抽象概念，也是一個(gè)含義很廣的名詞。它是一種方法，也是一種做法，是相對(duì)于計(jì)算機(jī)主系統(tǒng)之外所有軟硬件配置的統(tǒng)稱(chēng)。從軟件技術(shù)方面講，接口是一組包含了函數(shù)型方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過(guò)這組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，客戶(hù)代碼可以調(diào)用組件對(duì)象的功能達(dá)到設(shè)計(jì)者的目的。接口是一種特殊的類(lèi)，它的特殊在于該類(lèi)中所有的方法都沒(méi)有方法體。接口可以用來(lái)聲明引用類(lèi)型的變量，但不可以實(shí)例化，因?yàn)樗姆椒ㄊ遣煌暾?。所以，使用接口也就是補(bǔ)全接口所規(guī)定的所有方法的方法體。接口是用來(lái)定義程序的一種協(xié)定。實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)或結(jié)構(gòu)要與接口的定義嚴(yán)格一致。有了這個(gè)協(xié)定，理論上可以?huà)侀_(kāi)編程語(yǔ)言的限制。接口可以從多個(gè)基接口繼承，而類(lèi)或結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。接口可以包含方法、屬性、事件和索引器。接口本身不提供它所定義的成員的實(shí)現(xiàn)。接口只指定實(shí)現(xiàn)該接口的類(lèi)或接口必須提供的成員。接口描述了組件對(duì)外提供的服務(wù)。組件和組件之間、組件和客戶(hù)之間都是通過(guò)接口進(jìn)行交互的。因此組件一旦發(fā)布，它只能通過(guò)預(yù)先定義的接口來(lái)提供合理的一致的服務(wù)。一個(gè)組件可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)組件接口，而一個(gè)特定的組件接口也可以被多個(gè)組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。組件接口必須是能夠自我描述的。這意味著組件接口應(yīng)該不依賴(lài)于具體的實(shí)現(xiàn)，將實(shí)現(xiàn)和接口分離，徹底消除了接口的使用者和接口的實(shí)現(xiàn)者之間的耦合關(guān)系，增強(qiáng)了信息的封裝程度。同時(shí)這也要求組件接口必須使用一種與組件實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言。目前組件接口的描述標(biāo)準(zhǔn)是IDL語(yǔ)言。由于接口是組件之間的協(xié)議，因此組件的接口一旦被發(fā)布，組件生產(chǎn)者就應(yīng)該盡可能地保持接口不變，任何對(duì)接口語(yǔ)法或語(yǔ)義上的改變，都有可能造成現(xiàn)有組件與客戶(hù)之間的聯(lián)系遭到破壞。

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