單片機測控技術應用實例解析

前言

　　電子技術和微型計算機技術的迅速發(fā)展，促進了微型計算機測量和控制技術的迅速發(fā)展和廣泛應用。在這一進程中單片機起到了舉足輕重的作用，其作為嵌入式微處理器在工業(yè)測控系統(tǒng)、智能儀器和家用電器等領域中得到了廣泛的應用，特別是進入20世紀90年代后期，以計算機和軟件為核心的數字化技術取得了迅猛發(fā)展，不僅廣泛滲透到社會經濟、軍事、交通、通信等相關行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂、藝術、社會文化等各個領域，并掀起了一場數字化技術革命。多媒體技術與Internet的應用迅速普及，消費類電子產品、計算機和通信，即3C一體化趨勢日趨明顯，單片機測控技術再度成為研究的熱點，學習、研究、應用、推廣單片機應用技術非常必要。　　MCS-51系列單片機是美國Intel公司在1980年推出的8位單片機，其具有性價比高、穩(wěn)定可靠、通用性強、體積小、價格低等優(yōu)點。目前，51系列單片機仍是國內單片機應用及教學領域的主流產品，其原理及應用技術是理工科學校中的電子、自動化、儀器儀表、通信技術及機電一體化等專業(yè)的必修課內容。ATMEL公司的AT89系列單片機是基于Intel公司的51系列單片機的技術內核開發(fā)出來的，它不但與51系列單片機相兼容，而且它在某些性能方面又優(yōu)于8051單片機。它含有的獨特的Flash技術，使得在應用系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進行程序修改，從而大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，這使其成為單片機應用系統(tǒng)設計的主流機型之一，尤其在生產便攜式商品、手提式儀器等方面更是得到了廣泛的應用。　　學習單片機的目的在于對其進行開發(fā)應用。如何根據所學的單片機知識對單片機應用系統(tǒng)進行設計開發(fā)是擺在我們面前的一個重要課題。單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)是硬件與軟件開發(fā)相結合的過程。要完成單片機系統(tǒng)的開發(fā)，用戶不僅需要掌握編程技術，還需要針對實際應用選擇合理的單片機芯片和外圍器件，并以此為基礎，設計相應的I／O接口及其他硬件電路。我們在長期的教學和科研實踐中，深深感到學生或讀者在僅學完單片機原理類課程后，要獨立完成應用系統(tǒng)的開發(fā)難度很大。我們認為讀者通過具體的實例來學習單片機系統(tǒng)的開發(fā)是一條科學而快捷的途徑，因此我們編寫了本書，期望對讀者的單片機系統(tǒng)開發(fā)能力的提高有所幫助。書中所涉及的開發(fā)平臺和解析篇中實例的接口電路和程序是編者們在教學及科研實踐中的經驗總結?！　”緯木帉懥η笞龅綇睦碚撝衼?，到實踐中去。通過具體的典型實例的解析來幫助讀者學習單片機應用系統(tǒng)開發(fā)及各單元接口電路的設計方法。

內容概要

本書分為基礎知識篇和應用解析篇?；A知識篇以基于Intel公司MCS-51內核的AT89系列單片機為背景機，介紹了AT89系列單片機及應用系統(tǒng)的基礎知識、軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)方法及開發(fā)平臺。應用解析篇根據實際案例系統(tǒng)地介紹了單片機的各種I／0設備的接口設計方法并給出了實際程序。最后以基于單片機的智能化儀器——核子密度計為對象對單片機的智能化儀器的完整電路、設計方法及流程進行了詳細解析。    本書內容精練、言簡意賅，實例翔實豐富。書中大量的接口電路和程序是編者們多年在科研和教學中反復提煉并得到驗證為正確的，實用性很強。本書敘述由淺入深，深入淺出，便于自學，適用面廣，因此本書可作為高等院校自動化、計算機應用、儀器儀表、通信技術及機電一體化等專業(yè)的教材，學生課程設計及畢業(yè)設計的參考手冊，也可作為產品開發(fā)和維護的廣大工程科技人員學習參考書或培訓教材。

書籍目錄

前言第一篇  基礎知識篇  第1章  單片機及控制系統(tǒng)概述    1.1  單片機技術      1.1.1  單片機簡介      1.1.2  單片機發(fā)展概況      1.1.3  單片機的特點及應用      1.1.4  單片機的發(fā)展趨勢      1.1.5  常用單片機系列介紹    1.2  單片機控制系統(tǒng)      1.2.1  單片機控制系統(tǒng)的組成      1.2.2  單片機控制系統(tǒng)的分類      1.2.3  單片機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢  第2章  AT89系列單片機的硬件結構與功能    2.1  ATMEL公司及AT89系列單片機簡介      2.1.1  ATMEL公司發(fā)展概況      2.1.2  AT89系列單片機特點      2.1.3  AT89系列單片機型號標識方法和發(fā)展分類    2.2  AT89系列單片機的基本結構與功能      2.2.1  AT89單片機組成及結構      2.2.2  AT89S52引腳功能與封裝      2.2.3  存儲器和特殊功能寄存器      2.2.4  低功耗節(jié)電模式      2.2.5  定時器T3-WDT看門狗定時器      2.2.6  程序存儲器的加密鎖定位      2.2.7  F1ash存儲器的編程模式      2.2.8  時鐘電路與復位電路      2.2.9  AT89系列高性能單片機結構  第3章  單片機應用系統(tǒng)開發(fā)平臺及開發(fā)過程    3.1  KG89S單片機應用系統(tǒng)開發(fā)平臺      3.1.1  KG89S單片機應用系統(tǒng)開發(fā)平臺簡介      3.1.2  單片機串行編程器及燒錄軟件      3.1.3  單片機在線系統(tǒng)編程(ISP)及編程電纜    3.2  Windows集成開發(fā)環(huán)境μVision2      3.2.1  概述      3.2.2  Ke訂C51開發(fā)流程      3.2.3  μVision2的開發(fā)環(huán)境及簡單編程調試      3.2.4  μVision2的界面功能及基本操作    3.3  單片機應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)      3.3.1  單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程      3.3.2  單片機應用系統(tǒng)可靠性設計  第4章  單片機C語言程序設計基礎    4.1  C51對標準C語言的擴展      4.1.1  C51的擴展關鍵字      4.1.2  C51的數據類型      4.1.3  C51變量的存儲器類型      4.1.4  MCS-51特殊功能寄存器(SFR)的C51定義      4.1.5  位變量的C51定義      4.1.6  C51的指針      4.1.7  C51的函數      4.1.8  將變量定位到絕對地址    4.2  C51與匯編語言的混合編程      4.2.1  C51編譯器的編譯格式規(guī)范      4.2.2  C51函數的參數傳遞規(guī)則      4.2.3  C51與匯編語言的混合編程    4.3  C51的使用技巧與編程實例      4.3.1  使用C51的技巧      4.3.2  C51的編程實例第二篇  應用解析篇  第5章  單片機輸入／輸出與顯示系統(tǒng)    5.1  AT89系列單片機接口特性      5.1.1  P0口      5.1.2  P1口      5.1.3  P2口      5.1.4  P3口    5.2  接口輸出控制與驅動      5.2.1  接口驅動原理及要點      5.2.2  接口輸出程序設計    5.3  接口輸入與鍵盤電路      5.3.1  接口輸入原理與技術      5.3.2  獨立按鍵與矩陣鍵盤輸入程序設計      5.3.3  單片機鍵盤的工作方式說明    5.4  單片機LED數字顯示系統(tǒng)      5.4.1  LED數碼顯示器結構與顯示原理      5.4.2  一位七段數碼管的靜態(tài)驅動      5.4.3  多位數碼管的動態(tài)驅動      5.4.4  串行方式的多位數碼管驅動    5.5  單片機LED點陣顯示系統(tǒng)      5.5.1  LED點陣顯示屏的結構與類型      5.5.2  LED點陣顯示器顯示原理      5.5.3  LED點陣顯示驅動電路與驅動技術方法      5.5.4  LED點陣顯示程序設計    5.6  單片機液晶顯示系統(tǒng)      5.6.1  LCD顯示結構及原理      5.6.2  LCD顯示器的接口結構與時序特點      5.6.3  LCD顯示接口電路與程序設計      5.6.4  LCD點陣圖形顯示器      5.6.5  TC12864 LCD顯示器與AT89S51單片機接口及其程序設計  第6章  單片機A／D及D／A轉換測量系統(tǒng)    6.1  A／D轉換測量系統(tǒng)      6.1.1  A／D轉換器基礎知識      6.1.2  ADC0809逐次逼近型A／D轉換器      6.1.3  MC14433雙積分型A／D轉換器      6.1.4  ADC0832雙通道串行A／D轉換器    6.2  D／A轉換系統(tǒng)      6.2.1  D／A轉換器原理及其結構      6.2.2  8位D／A轉換器DAC0832      6.2.3  AT89S51與DAC0832控制及轉換硬件電路及分析      6.2.4  轉換程序設計  第7章  MCS-51單片機串行通信與控制系統(tǒng)    7.1  串行通信口的結構      7.1.1  串行口控制寄存器SCON      7.1.2  特殊功能寄存器PCON    7.2  串行口的4種工作方式      7.2.1  方式0      7.2.2  方式1      7.2.3  方式2      7.2.4  方式3    7.3  波特率的計算與設定      7.3.1  波特率的含義      7.3.2  定時器Tl產生波特率的計算    7.4  計算機之間通信與編程      7.4.1  串行通信接口簡介      7.4.2  RS-232接口介紹      7.4.3  RS-232接口電平與TTL電平變換      7.4.4  雙機和多機通信連接與編程    7.5  單片機系統(tǒng)通信與控制實例      7.5.1  串口方式O應用及編程實例      7.5.2  與PC計算機進行異步通信實例      7.5.3  PC計算機通過RS-232通信實現單片機控制功能實例    7.6  單片機RS-485總線數據收發(fā)功能      7.6.1  RS-485通信芯片介紹      7.6.2  RS-485通信程序設計  第8章  單片機綜合檢測與控制系統(tǒng)    8.1  單片機步進電機驅動控制系統(tǒng)      8.1.1  步進電機原理與驅動原理介紹      8.1.2  驅動與控制電路及分析      8.1.3  驅動與控制程序    8.2  單片機計數與頻率測量系統(tǒng)      8.2.1  測量原理及系統(tǒng)功能說明      8.2.2  單片機計數器的測量電路及程序設計      8.2.3  單片機頻率測量電路與程序設計    8.3  單片機數字溫度測量與控制系統(tǒng)      8.3.1  數字溫度傳感器DSl8820結構與原理      8.3.2  DSl8820工作時序及其特性      8.3.3  DSl81320與AT89S5l單片機的溫度測量系統(tǒng)實例    8.4  單片機紅外遙控接收系統(tǒng)      8.4.1  紅外發(fā)射與接收技術原理及特點介紹      8.4.2  紅外遙控系統(tǒng)與解碼程序設計  第9章  基于單片機的核子密度計綜合解析    9.1  儀表工作原理及結構      9.1.1  放射性同位素與輻射線      9.1.2  吸收定律及密度計測量原理      9.1.3  儀器結構    9.2  儀器電路設計分析      9.2.1  輸入電路分析      9.2.2  輸出電路分析      9.2.3  鍵盤電路及顯示電路分析    9.3  數據結構設計分析      9.3.1  數據結構      9.3.2  數據的存儲方式      9.3.3  核子密度計數據結構設計    9.4  編程設計分析      9.4.1  中斷設置      9.4.2  運算程序      9.4.3  射源衰減補償      9.4.4  電流輸出計算附錄A  AT89系列單片機指令集附錄B  ATMEL單片機選型表附錄C  C51的庫函數附錄D  電路圖參考文獻

章節(jié)摘錄

　　很多大的半導體和電氣廠商都開始加入單片機的研制和生產，單片機世界出現了百花齊放、欣欣向榮的景象。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位、16位、32位的通用及專用單片機?！　纹瑱C的特點及應用　?。?）單片機的特點?！　纹瑱C與通用微機相比較，在結構、指令設置上均有其獨特之處，其主要特點如下：　　1）單片機的存儲器ROM和RAM是嚴格區(qū)分的?！　OM稱為程序存儲器，只存放程序、固定常數及數據表格；RAM則為數據存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數據。這樣的結構主要是考慮到單片機用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲器空間，把開發(fā)成功的程序固化在ROM中，而把少量的隨機數據存放在RAM中。2）采用面向控制的指令系統(tǒng)，控制功能強。為了滿足控制的要求，單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、I／O口的邏輯操作以及位處理的功能。3）集成度高、體積小、有很高的可靠性及優(yōu)異的性價比。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了總線內部之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。同時，隨著集成度的越來越高，生產規(guī)格越來越大、性價比也越來越高。4）低功耗、低電壓便于生產便攜式產品?！　纹瑱C的應用范圍十分廣泛，主要的應用領域有：　　1）工業(yè)控制。單片機面向控制，能針對性地解決從簡單到復雜的各種控制任務，因而能獲得最佳的性能價格比；由于電子集成電路制造工藝技術的發(fā)展及進步，片內集成度的增加，其將原微型計算機系統(tǒng)中與外部總線相連的構成計算機基本要素的部分集成在片內，使得其抗干擾能力強。單片機系列產品分為軍用級、工業(yè)用級及民用級三個等級系列，其適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他類型計算機無法比擬的。單片機可以構成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)等，同時可以方便地實現多機和分布式控制，使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高?！　?）儀器儀表。由于單片機體積小、成本低、運用靈活，可用于產品化，它能方便地組成各種智能化的控制設備和儀器，做到機電一體化。其主要用于工業(yè)用智能儀器儀表、醫(yī)療器械、數字示波器等方面?！　?）計算機外部設備與智能接口。如圖形終端機、傳真機、復印機、打印機、繪圖儀、磁盤／磁帶機、智能終端機等。

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