微控制器的選擇與應(yīng)用

前言

　　以單片機(jī)為主的微控制器相關(guān)課程是電子信息類專業(yè)學(xué)生的重要專業(yè)核心課程，也是工科專業(yè)的必修課程之一。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生可以掌握以單片機(jī)為代表的微控制器的芯片選擇、硬件系統(tǒng)構(gòu)建及軟件應(yīng)用程序編制與調(diào)試的相關(guān)知識(shí)與技能，提高學(xué)生的相關(guān)職業(yè)能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提升學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力。本課程也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)小型智能電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、嵌入式產(chǎn)品分析調(diào)試等課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)生參加全國(guó)各級(jí)電子制作大賽或電子設(shè)計(jì)大賽的專業(yè)基礎(chǔ)課?！　∽髡咴诙嗄陱氖聠纹瑱C(jī)教學(xué)與校企合作實(shí)踐過(guò)程中，深感單片機(jī)技術(shù)對(duì)高職高專相關(guān)專業(yè)學(xué)生的重要性。尤其是在當(dāng)前新的職業(yè)教育教學(xué)改革形勢(shì)下，編寫(xiě)一本通俗易懂、深入淺出，符合高職高專院校教學(xué)規(guī)律和初學(xué)者認(rèn)識(shí)規(guī)律的單片機(jī)教材已成為當(dāng)務(wù)之急。　　本書(shū)內(nèi)容按照電子信息類專業(yè)學(xué)生的就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力要求，依據(jù)電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)工作崗位及職業(yè)能力分析，并結(jié)合全國(guó)各級(jí)電子制作大賽和電子設(shè)計(jì)大賽的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置。其總體設(shè)計(jì)思路是：打破原有課程體系的束縛，根據(jù)相應(yīng)崗位所要培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和技能，根據(jù)理論和實(shí)踐相統(tǒng)一的特點(diǎn)，把整個(gè)課程分為10個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)涵蓋微控制器相關(guān)的知識(shí)與技能，其內(nèi)容和難度各不同。并根據(jù)不同的項(xiàng)目任務(wù)采取多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性?！　≡陧?xiàng)目任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)認(rèn)識(shí)了解單片機(jī)的基本概念、分類、發(fā)展以及軟硬件系統(tǒng)等基本情況，為后續(xù)的學(xué)習(xí)搭建一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)平臺(tái)；后續(xù)的各項(xiàng)目任務(wù)則在此基礎(chǔ)上，圍繞常見(jiàn)智能電子產(chǎn)品的不同功能模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試進(jìn)行展開(kāi)。內(nèi)容的選擇上體現(xiàn)由淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由局部到系統(tǒng)的遞進(jìn)式提升，按照工作任務(wù)所涉及的知識(shí)、技能安排教學(xué)，通過(guò)教、學(xué)、練一體化的教學(xué)模式，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握單片機(jī)原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)和職業(yè)技能。做到學(xué)有所用、理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐技能訓(xùn)練密切配合，避免了學(xué)習(xí)的盲目性，又可鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有助于增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)?！　”窘滩挠烧憬瓩C(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院曹昕鷙老師編著，編寫(xiě)項(xiàng)目4、項(xiàng)目5、項(xiàng)目7、項(xiàng)目9和項(xiàng)目10，參加編寫(xiě)的還有：倪勇副教授編寫(xiě)項(xiàng)目1，王芳副教授編寫(xiě)項(xiàng)目2、項(xiàng)目3，浙江理工大學(xué)韓玨老師編寫(xiě)項(xiàng)目6、項(xiàng)目8，杭州海格通信科技有限公司周明政工程師在本書(shū)的編寫(xiě)中提供了大量的企業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)案例，全書(shū)由浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院鮑小南副教授進(jìn)行了詳細(xì)審閱，并提出很多寶貴意見(jiàn)和建議，在此深表感謝！　　由于時(shí)間緊張和作者水平有限，缺點(diǎn)錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正！

內(nèi)容概要

　　本書(shū)按照最新的職業(yè)教育教學(xué)改革要求，結(jié)合國(guó)家示范院校建設(shè)項(xiàng)目成果，以及作者多年的校企合作經(jīng)驗(yàn)編寫(xiě)。以目前應(yīng)用廣泛的MCS-51系列單片機(jī)為例，系統(tǒng)介紹了微控制器的相關(guān)概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、指令系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等知識(shí)與技能。本書(shū)采用理實(shí)一體化教學(xué)方式，選擇10個(gè)從生產(chǎn)實(shí)踐中提煉的典型設(shè)計(jì)實(shí)例，內(nèi)容由易到難，循序漸進(jìn)，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合開(kāi)發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)及就業(yè)后順利工作提供技能訓(xùn)練。
　　本書(shū)配有免費(fèi)的電子教學(xué)課件和練習(xí)題參考答案，詳見(jiàn)前言。

書(shū)籍目錄

項(xiàng)目1　初識(shí)微控制器　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　1.1　微控制器的概念、特點(diǎn)與發(fā)展　
　1.2　單片機(jī)的硬軟件系統(tǒng)及種類　
　　1.2.1　單片機(jī)的硬件系統(tǒng)　
　　1.2.2　單片機(jī)的軟件系統(tǒng)　
　　1.2.3　單片機(jī)的分類與選擇　
　1.3　單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具　
　　1.3.1　編程器　
　　1.3.2　仿真器　
　　1.3.3　單片機(jī)學(xué)習(xí)板　
　1.4　計(jì)算機(jī)數(shù)的運(yùn)算基礎(chǔ)　
　　1.4.1　進(jìn)位計(jì)數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換　
　　1.4.2　計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示　
　項(xiàng)目實(shí)施1：認(rèn)識(shí)單片機(jī)　
　思考與練習(xí)1　
項(xiàng)目2　MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　2.1　MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部組成　
　2.2　MCS-51系列單片機(jī)典型芯片的外部引腳功能　
　2.3　CPU的時(shí)鐘電路和時(shí)序定時(shí)單位　
　　2.3.1　時(shí)鐘電路　
　　2.3.2　時(shí)序定時(shí)單位　
　項(xiàng)目實(shí)施2：搭建一個(gè)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)　
　思考與練習(xí)2　
項(xiàng)目3　8051單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　3.1　8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　
　　3.1.1　存儲(chǔ)器的概念和分類　
　　3.1.2　8051單片機(jī)存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)　
　　3.1.3　8051內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器——內(nèi)部RAM　
　　3.1.4　8051內(nèi)部程序存儲(chǔ)器——內(nèi)部ROM　
　3.2　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（1）　
　　3.2.1　指令系統(tǒng)的概念與分類　
　　3.2.2　指令格式及指令符號(hào)　
　　3.2.3　尋址方式　
　　3.2.4　數(shù)據(jù)傳送類指令　
　　3.2.5　算法與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)　
　3.3　WAVE仿真開(kāi)發(fā)軟件的應(yīng)用　
　項(xiàng)目實(shí)施3：使用仿真開(kāi)發(fā)軟件對(duì)內(nèi)部RAM和ROM進(jìn)行讀寫(xiě)檢測(cè)　
　思考與練習(xí)3　
項(xiàng)目4　跑馬燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　4.1　發(fā)光二極管基礎(chǔ)　
　4.2　單片機(jī)并行輸入/輸出口　
　　4.2.1　P0口　
　　4.2.2　P1口　
　　4.2.3　P2口　
　　4.2.4　P3口　
　4.3　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（2）　
　　4.3.1　程序狀態(tài)字專用寄存器——PSW　
　　4.3.2　尋址方式　
　　4.3.3　位操作指令——SETB、CLR、CPL　
　　4.3.4　邏輯運(yùn)算及循環(huán)移位指令　
　　4.3.5　條件轉(zhuǎn)移指令——減1循環(huán)指令DJNZ　
　　4.3.6　程序基本結(jié)構(gòu)——循環(huán)結(jié)構(gòu)　
　　4.3.7　延時(shí)子程序設(shè)計(jì)　
　項(xiàng)目實(shí)施4：分步實(shí)現(xiàn)LED跑馬燈　
　思考與練習(xí)4　
項(xiàng)目5　調(diào)頻脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　5.1　單片機(jī)中斷系統(tǒng)　
　　5.1.1　中斷基本概念　
　　5.1.2　8051單片機(jī)中斷系統(tǒng)　
　　5.1.3　8051單片機(jī)的中斷控制專用寄存器——IE、IP、SP　
　　5.1.4　8051單片機(jī)的中斷響應(yīng)過(guò)程　
　5.2　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（3）　
　　5.2.1　無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令——LJMP、AJMP、SJMP　
　　5.2.2　調(diào)用和返回指令——LCALL、ACALL、RET、RETI　
　　5.2.3　堆棧操作指令——PUSH、POP　
　　5.2.4　算術(shù)運(yùn)算指令　
　　5.2.5　外部中斷子程序的編寫(xiě)　
　項(xiàng)目實(shí)施5：簡(jiǎn)單調(diào)頻脈沖發(fā)生器的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)5　
項(xiàng)目6　音樂(lè)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　6.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　
　　6.1.1　單片機(jī)的計(jì)數(shù)與定時(shí)功能　
　　6.1.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器基本結(jié)構(gòu)　
　　6.1.3　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器寄存器——TMOD、TCON　
　　6.1.4　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器寄存器工作方式　
　6.2　基于單片機(jī)的音頻脈沖和音樂(lè)節(jié)拍的實(shí)現(xiàn)　
　　6.2.1　音頻脈沖的產(chǎn)生　
　　6.2.2　音樂(lè)節(jié)拍的產(chǎn)生　
　　6.3　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（4）　
　　6.3.1　位條件轉(zhuǎn)移指令——JB、JNB、JBC　
　　6.3.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例　
　項(xiàng)目實(shí)施6：簡(jiǎn)單音樂(lè)發(fā)生器的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)6　
項(xiàng)目7　交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　7.1　8051單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展　
　　7.1.1　系統(tǒng)擴(kuò)展的原因及一般方法　
　　7.1.2　8051單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)　
　7.2　單片機(jī)并行I/O口擴(kuò)展　
　　7.2.1　51單片機(jī)內(nèi)部并行I/O口及其作用　
　　7.2.2　簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展　
　　7.2.3　8155可編程I/O擴(kuò)展　
　7.3　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（5）　
　　7.3.1　片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令——MOVX　
　　7.3.2　8155應(yīng)用舉例　
　項(xiàng)目實(shí)施7：十字路口交通燈控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)7　
項(xiàng)目8　溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　8.1　溫度測(cè)量方法和溫度傳感器　
　　8.1.1　溫度測(cè)量方法　
　　8.1.2　溫度傳感器　
　8.2　單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展　
　　8.2.1　單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器基本時(shí)序　
　　8.2.2　單片機(jī)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)序　
　　8.2.3　程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　
　　8.2.4　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　
　8.3　單片機(jī)與模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用　
　　8.3.1　A/D轉(zhuǎn)換器的常用類型　
　　8.3.2　典型A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809　
　8.4　LED顯示器接口電路及顯示程序　
　　8.4.1　LED顯示器工作原理　
　　8.4.2　LED顯示器與單片機(jī)的接口電路　
　　8.4.3　顯示程序的設(shè)計(jì)　
　8.5　單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)（6）　
　　8.5.1　條件轉(zhuǎn)移指令——CJNE、JC、JNC　
　　8.5.2　程序基本結(jié)構(gòu)——分支結(jié)構(gòu)　
　項(xiàng)目實(shí)施8：溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)顯示系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)8　
項(xiàng)目9　直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　　9.1　直流電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)電路　
　　9.2　單片機(jī)與數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用　
　項(xiàng)目實(shí)施9：直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)9　
項(xiàng)目10　智能空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試　
　教學(xué)導(dǎo)航　
　10.1　8051單片機(jī)的異步串行通信技術(shù)　
　　10.1.1　串行通信的概念　
　　10.1.2　8051串行通信控制專用寄存器——SBUF、SCON　
　　10.1.3　8051單片機(jī)串行通信工作方式及應(yīng)用　
　　10.1.4　多機(jī)通信原理　
　10.2　單片機(jī)鍵盤(pán)接口技術(shù)　
　　10.2.1　鍵盤(pán)工作原理　
　　10.2.2　獨(dú)立式按鍵　
　　10.2.3　行列式鍵盤(pán)　
　項(xiàng)目實(shí)施10：智能空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)　
　思考與練習(xí)10　
附錄A　單片機(jī)編程開(kāi)發(fā)仿真軟件WAVE6000的使用　
附錄B　C51語(yǔ)言與集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件的使用　
附錄C　MCS-51指令表　
參考文獻(xiàn)　
　　　　

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