單片機(jī)測(cè)控技術(shù)應(yīng)用實(shí)例解析

前言

　　電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在這一進(jìn)程中單片機(jī)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(cè)控系統(tǒng)、智能儀器和家用電器等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，以計(jì)算機(jī)和軟件為核心的數(shù)字化技術(shù)取得了迅猛發(fā)展，不僅廣泛滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事、交通、通信等相關(guān)行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂、藝術(shù)、社會(huì)文化等各個(gè)領(lǐng)域，并掀起了一場(chǎng)數(shù)字化技術(shù)革命。多媒體技術(shù)與Internet的應(yīng)用迅速普及，消費(fèi)類電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)和通信，即3C一體化趨勢(shì)日趨明顯，單片機(jī)測(cè)控技術(shù)再度成為研究的熱點(diǎn)，學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用、推廣單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)非常必要。　　MCS-51系列單片機(jī)是美國Intel公司在1980年推出的8位單片機(jī)，其具有性價(jià)比高、穩(wěn)定可靠、通用性強(qiáng)、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。目前，51系列單片機(jī)仍是國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用及教學(xué)領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，其原理及應(yīng)用技術(shù)是理工科學(xué)校中的電子、自動(dòng)化、儀器儀表、通信技術(shù)及機(jī)電一體化等專業(yè)的必修課內(nèi)容。ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)是基于Intel公司的51系列單片機(jī)的技術(shù)內(nèi)核開發(fā)出來的，它不但與51系列單片機(jī)相兼容，而且它在某些性能方面又優(yōu)于8051單片機(jī)。它含有的獨(dú)特的Flash技術(shù)，使得在應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進(jìn)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流機(jī)型之一，尤其在生產(chǎn)便攜式商品、手提式儀器等方面更是得到了廣泛的應(yīng)用?！　W(xué)習(xí)單片機(jī)的目的在于對(duì)其進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用。如何根據(jù)所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)是硬件與軟件開發(fā)相結(jié)合的過程。要完成單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)，用戶不僅需要掌握編程技術(shù)，還需要針對(duì)實(shí)際應(yīng)用選擇合理的單片機(jī)芯片和外圍器件，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的I／O接口及其他硬件電路。我們?cè)陂L期的教學(xué)和科研實(shí)踐中，深深感到學(xué)生或讀者在僅學(xué)完單片機(jī)原理類課程后，要獨(dú)立完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)難度很大。我們認(rèn)為讀者通過具體的實(shí)例來學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)是一條科學(xué)而快捷的途徑，因此我們編寫了本書，期望對(duì)讀者的單片機(jī)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(tái)和解析篇中實(shí)例的接口電路和程序是編者們?cè)诮虒W(xué)及科研實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)?！　”緯木帉懥η笞龅綇睦碚撝衼?，到實(shí)踐中去。通過具體的典型實(shí)例的解析來幫助讀者學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)及各單元接口電路的設(shè)計(jì)方法。

內(nèi)容概要

本書分為基礎(chǔ)知識(shí)篇和應(yīng)用解析篇?；A(chǔ)知識(shí)篇以基于Intel公司MCS-51內(nèi)核的AT89系列單片機(jī)為背景機(jī)，介紹了AT89系列單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)方法及開發(fā)平臺(tái)。應(yīng)用解析篇根據(jù)實(shí)際案例系統(tǒng)地介紹了單片機(jī)的各種I／0設(shè)備的接口設(shè)計(jì)方法并給出了實(shí)際程序。最后以基于單片機(jī)的智能化儀器——核子密度計(jì)為對(duì)象對(duì)單片機(jī)的智能化儀器的完整電路、設(shè)計(jì)方法及流程進(jìn)行了詳細(xì)解析。    本書內(nèi)容精練、言簡意賅，實(shí)例翔實(shí)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(xué)中反復(fù)提煉并得到驗(yàn)證為正確的，實(shí)用性很強(qiáng)。本書敘述由淺入深，深入淺出，便于自學(xué)，適用面廣，因此本書可作為高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、儀器儀表、通信技術(shù)及機(jī)電一體化等專業(yè)的教材，學(xué)生課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考手冊(cè)，也可作為產(chǎn)品開發(fā)和維護(hù)的廣大工程科技人員學(xué)習(xí)參考書或培訓(xùn)教材。

書籍目錄

前言第一篇  基礎(chǔ)知識(shí)篇  第1章  單片機(jī)及控制系統(tǒng)概述    1.1  單片機(jī)技術(shù)      1.1.1  單片機(jī)簡介      1.1.2  單片機(jī)發(fā)展概況      1.1.3  單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用      1.1.4  單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)      1.1.5  常用單片機(jī)系列介紹    1.2  單片機(jī)控制系統(tǒng)      1.2.1  單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成      1.2.2  單片機(jī)控制系統(tǒng)的分類      1.2.3  單片機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)  第2章  AT89系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與功能    2.1  ATMEL公司及AT89系列單片機(jī)簡介      2.1.1  ATMEL公司發(fā)展概況      2.1.2  AT89系列單片機(jī)特點(diǎn)      2.1.3  AT89系列單片機(jī)型號(hào)標(biāo)識(shí)方法和發(fā)展分類    2.2  AT89系列單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與功能      2.2.1  AT89單片機(jī)組成及結(jié)構(gòu)      2.2.2  AT89S52引腳功能與封裝      2.2.3  存儲(chǔ)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(shí)器T3-WDT看門狗定時(shí)器      2.2.6  程序存儲(chǔ)器的加密鎖定位      2.2.7  F1ash存儲(chǔ)器的編程模式      2.2.8  時(shí)鐘電路與復(fù)位電路      2.2.9  AT89系列高性能單片機(jī)結(jié)構(gòu)  第3章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)及開發(fā)過程    3.1  KG89S單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)      3.1.1  KG89S單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)簡介      3.1.2  單片機(jī)串行編程器及燒錄軟件      3.1.3  單片機(jī)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(diào)試      3.2.4  μVision2的界面功能及基本操作    3.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)      3.3.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程      3.3.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)  第4章  單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    4.1  C51對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C語言的擴(kuò)展      4.1.1  C51的擴(kuò)展關(guān)鍵字      4.1.2  C51的數(shù)據(jù)類型      4.1.3  C51變量的存儲(chǔ)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(shù)      4.1.8  將變量定位到絕對(duì)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(shù)的參數(shù)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(shí)例      4.3.1  使用C51的技巧      4.3.2  C51的編程實(shí)例第二篇  應(yīng)用解析篇  第5章  單片機(jī)輸入／輸出與顯示系統(tǒng)    5.1  AT89系列單片機(jī)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(qū)動(dòng)      5.2.1  接口驅(qū)動(dòng)原理及要點(diǎn)      5.2.2  接口輸出程序設(shè)計(jì)    5.3  接口輸入與鍵盤電路      5.3.1  接口輸入原理與技術(shù)      5.3.2  獨(dú)立按鍵與矩陣鍵盤輸入程序設(shè)計(jì)      5.3.3  單片機(jī)鍵盤的工作方式說明    5.4  單片機(jī)LED數(shù)字顯示系統(tǒng)      5.4.1  LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)與顯示原理      5.4.2  一位七段數(shù)碼管的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)      5.4.3  多位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)      5.4.4  串行方式的多位數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)    5.5  單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)      5.5.1  LED點(diǎn)陣顯示屏的結(jié)構(gòu)與類型      5.5.2  LED點(diǎn)陣顯示器顯示原理      5.5.3  LED點(diǎn)陣顯示驅(qū)動(dòng)電路與驅(qū)動(dòng)技術(shù)方法      5.5.4  LED點(diǎn)陣顯示程序設(shè)計(jì)    5.6  單片機(jī)液晶顯示系統(tǒng)      5.6.1  LCD顯示結(jié)構(gòu)及原理      5.6.2  LCD顯示器的接口結(jié)構(gòu)與時(shí)序特點(diǎn)      5.6.3  LCD顯示接口電路與程序設(shè)計(jì)      5.6.4  LCD點(diǎn)陣圖形顯示器      5.6.5  TC12864 LCD顯示器與AT89S51單片機(jī)接口及其程序設(shè)計(jì)  第6章  單片機(jī)A／D及D／A轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)    6.1  A／D轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)      6.1.1  A／D轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識(shí)      6.1.2  ADC0809逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器      6.1.3  MC14433雙積分型A／D轉(zhuǎn)換器      6.1.4  ADC0832雙通道串行A／D轉(zhuǎn)換器    6.2  D／A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)      6.2.1  D／A轉(zhuǎn)換器原理及其結(jié)構(gòu)      6.2.2  8位D／A轉(zhuǎn)換器DAC0832      6.2.3  AT89S51與DAC0832控制及轉(zhuǎn)換硬件電路及分析      6.2.4  轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)  第7章  MCS-51單片機(jī)串行通信與控制系統(tǒng)    7.1  串行通信口的結(jié)構(gòu)      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(jì)算與設(shè)定      7.3.1  波特率的含義      7.3.2  定時(shí)器Tl產(chǎn)生波特率的計(jì)算    7.4  計(jì)算機(jī)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(jī)和多機(jī)通信連接與編程    7.5  單片機(jī)系統(tǒng)通信與控制實(shí)例      7.5.1  串口方式O應(yīng)用及編程實(shí)例      7.5.2  與PC計(jì)算機(jī)進(jìn)行異步通信實(shí)例      7.5.3  PC計(jì)算機(jī)通過RS-232通信實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制功能實(shí)例    7.6  單片機(jī)RS-485總線數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)  第8章  單片機(jī)綜合檢測(cè)與控制系統(tǒng)    8.1  單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)      8.1.1  步進(jìn)電機(jī)原理與驅(qū)動(dòng)原理介紹      8.1.2  驅(qū)動(dòng)與控制電路及分析      8.1.3  驅(qū)動(dòng)與控制程序    8.2  單片機(jī)計(jì)數(shù)與頻率測(cè)量系統(tǒng)      8.2.1  測(cè)量原理及系統(tǒng)功能說明      8.2.2  單片機(jī)計(jì)數(shù)器的測(cè)量電路及程序設(shè)計(jì)      8.2.3  單片機(jī)頻率測(cè)量電路與程序設(shè)計(jì)    8.3  單片機(jī)數(shù)字溫度測(cè)量與控制系統(tǒng)      8.3.1  數(shù)字溫度傳感器DSl8820結(jié)構(gòu)與原理      8.3.2  DSl8820工作時(shí)序及其特性      8.3.3  DSl81320與AT89S5l單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)例    8.4  單片機(jī)紅外遙控接收系統(tǒng)      8.4.1  紅外發(fā)射與接收技術(shù)原理及特點(diǎn)介紹      8.4.2  紅外遙控系統(tǒng)與解碼程序設(shè)計(jì)  第9章  基于單片機(jī)的核子密度計(jì)綜合解析    9.1  儀表工作原理及結(jié)構(gòu)      9.1.1  放射性同位素與輻射線      9.1.2  吸收定律及密度計(jì)測(cè)量原理      9.1.3  儀器結(jié)構(gòu)    9.2  儀器電路設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析      9.3.1  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)      9.3.2  數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式      9.3.3  核子密度計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    9.4  編程設(shè)計(jì)分析      9.4.1  中斷設(shè)置      9.4.2  運(yùn)算程序      9.4.3  射源衰減補(bǔ)償      9.4.4  電流輸出計(jì)算附錄A  AT89系列單片機(jī)指令集附錄B  ATMEL單片機(jī)選型表附錄C  C51的庫函數(shù)附錄D  電路圖參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　很多大的半導(dǎo)體和電氣廠商都開始加入單片機(jī)的研制和生產(chǎn)，單片機(jī)世界出現(xiàn)了百花齊放、欣欣向榮的景象。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位、16位、32位的通用及專用單片機(jī)?！　纹瑱C(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用　?。?）單片機(jī)的特點(diǎn)?！　纹瑱C(jī)與通用微機(jī)相比較，在結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)特之處，其主要特點(diǎn)如下：　　1）單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的?！　OM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格；RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲(chǔ)器空間，把開發(fā)成功的程序固化在ROM中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在RAM中。2）采用面向控制的指令系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。為了滿足控制的要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)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(jià)比。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了總線內(nèi)部之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)，隨著集成度的越來越高，生產(chǎn)規(guī)格越來越大、性價(jià)比也越來越高。4）低功耗、低電壓便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品?！　纹瑱C(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：　　1）工業(yè)控制。單片機(jī)面向控制，能針對(duì)性地解決從簡單到復(fù)雜的各種控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價(jià)格比；由于電子集成電路制造工藝技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)步，片內(nèi)集成度的增加，其將原微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與外部總線相連的構(gòu)成計(jì)算機(jī)基本要素的部分集成在片內(nèi)，使得其抗干擾能力強(qiáng)。單片機(jī)系列產(chǎn)品分為軍用級(jí)、工業(yè)用級(jí)及民用級(jí)三個(gè)等級(jí)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(jì)算機(jī)無法比擬的。單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，同時(shí)可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)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(jī)體積小、成本低、運(yùn)用靈活，可用于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)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(shù)字示波器等方面?！　?）計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀、磁盤／磁帶機(jī)、智能終端機(jī)等。

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