單片機應(yīng)用與實踐指導(dǎo)

前言

單片機具有體積小、功能強、價格低、可靠性高等特點，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、產(chǎn)品自動化、分布式控制系統(tǒng)中，單片機已取得了可喜的成果，其技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展水平的標志之一，是產(chǎn)品更新?lián)Q代、發(fā)展新技術(shù)、改造老產(chǎn)品的主要手段。目前，在眾多的單片機產(chǎn)品中，MCS－51系列、MSP430系列、AVR系列的單片機仍然是主流機種。本書以MCS－51系列單片機以及MSP430、AVR系列單片機為主介紹單片機的原理、應(yīng)用和實踐指導(dǎo)，其特點是由淺入深，突出所選內(nèi)容的準確性、典型性和實用性。本書內(nèi)容融入了作者多年教學(xué)、科研實踐的經(jīng)驗與應(yīng)用實例，從應(yīng)用角度出發(fā)詳細介紹了單片機器件選型指南、C語言編程規(guī)則、中斷系統(tǒng)、串口技術(shù)、系統(tǒng)擴展、接口電路、應(yīng)用系統(tǒng)和實踐指導(dǎo)等內(nèi)容。特別是實踐內(nèi)容，都是經(jīng)過作者精心設(shè)計、優(yōu)選出來的、對學(xué)習(xí)和掌握單片機具有指導(dǎo)性的實用例子。利用某些例子可以直接解決工作中的實際問題。編寫本書的主要目的除了用于單片機教學(xué)之外，還有就是要幫助那些從事智能儀器設(shè)計、數(shù)據(jù)采集板設(shè)計、自動化控制、數(shù)字通信和計算機接口編程的科技人員和其他電子技術(shù)愛好者盡快掌握單片機在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。書中所選例子都是經(jīng)驗證和使用過的，可直接應(yīng)用于新產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)。

內(nèi)容概要

　　《單片機應(yīng)用與實踐指導(dǎo)》重點介紹了MCS-51、MSP430和AVR系列單片機的器件應(yīng)用選型指南、硬件資源、工作原理和實踐指導(dǎo)，并從應(yīng)用角度出發(fā)詳細介紹了三種單片機的應(yīng)用特點、C語言編程規(guī)則、中斷系統(tǒng)、串口技術(shù)、接口電路、系統(tǒng)擴展和低功耗設(shè)計等內(nèi)容。實踐指導(dǎo)部分都是經(jīng)過作者精心設(shè)計、從科研工作與長期教學(xué)活動中優(yōu)選出來的、對學(xué)習(xí)和掌握單片機具有指導(dǎo)性的實驗例子，包括基本實踐指導(dǎo)、綜合實踐指導(dǎo)和應(yīng)用系統(tǒng)等實例。利用某些實例可直接解決工作中的實際問題。　　《單片機應(yīng)用與實踐指導(dǎo)》可作為高等院校計算機、自動化、電子信息和機電類專業(yè)的教材，也可作為從事智能儀器設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、自動控制、數(shù)字通信與計算機接口設(shè)計等工作的科技人員和廣大電子技術(shù)愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章 概述 1.1 單片機的發(fā)展趨勢 1.2 單片機的結(jié)構(gòu)特點與應(yīng)用 1.2.1 單片機的結(jié)構(gòu)特點 1.2.2 單片機的應(yīng)用 1.3 常用單片機系列簡介 1.4 單片機系統(tǒng)的設(shè)計方法與要點 1.5 單片機的學(xué)習(xí)方法 1.6 單片機開發(fā)技能的提高 第2章 典型單片機應(yīng)用選型指南 2.1 單片機的選擇方法 2.2 系列單片機介紹 2.3 系列單片機應(yīng)用選型指南 2.3.1 Atmel系列單片機選型 2.3.2 WinBond系列單片機選型 2.3.3 STC系列單片機選型 2.3.4 Philips系列單片機選型 2.3.5 C8051(Silicon Labs)系列單片機選型 2.3.6 μPSD3xx(ST)系列單片機選型 2.4 AVR系列單片機介紹 2.5 AVR系列單片機應(yīng)用選型指南 2.6 MSP430系列單片機介紹 2.7 MSP430系列單片機應(yīng)用選型指南 第3章 系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ) 3.1 MCS-51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu) 3.1.1 單片機的基本組成 3.1.2 單片機的存儲器結(jié)構(gòu) 3.1.3 單片機的I/O端口邏輯結(jié)構(gòu) 3.1.4 單片機的時鐘與復(fù)位電路 3.2 MCS-51系列單片機的中斷系統(tǒng) 3.2.1 中斷的概念 3.2.2 MCS-51中斷系統(tǒng) 3.2.3 中斷程序的設(shè)計 3.3 MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器 3.3.1 定時器/計數(shù)器的工作原理 3.3.2 定時器/計數(shù)器所用到的寄存器 3.3.3 定時器/計數(shù)器的控制 3.4 MCS-51單片機的異步通信和 串行接口 3.4.1 單片機的異步通信 3.4.2 MCS-51的串行接口 3.4.3 RS232通信電平 3.5 單片機系統(tǒng)的擴展與接口技術(shù) 3.5.1 單片機系統(tǒng)擴展的原理 3.5.2 外部存儲器的擴展 3.5.3 輸入/輸出接口的擴展 3.5.4 鍵盤的接口技術(shù) 3.5.5 顯示器的接口技術(shù) 3.5.6 A/D轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù) 3.5.7 D/A轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù) 3.5.8 開關(guān)電路接口及光電耦合器接口 第4章 AVR系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ) 4.1 AVR單片機ATmega64/128的性能與結(jié)構(gòu) 4.2 ATmega64/128的引腳功能與存儲器 4.3 ATmega64/128的系統(tǒng)管理 4.3.1 時鐘系統(tǒng)與復(fù)位 4.3.2 電源管理與睡眠模式 4.4 ATmega64/128的中斷系統(tǒng) 4.4.1 中斷向量 4.4.2 中斷資源描述 4.4.3 復(fù)位和中斷向量位置的確定 4.5 ATmega64/128的I/O端口與 外圍接口 4.5.1 ATmega64/128的I/O端口 4.5.2 總線擴展 4.5.3 A/D轉(zhuǎn)換器接口與模擬比較器 4.6 ATmega64/128的定時器/計數(shù)器 4.6.1 8位定時器/計數(shù)器0(T/C0) 4.6.2 16位定時器/計數(shù)器1和3 4.6.3 看門狗定時器 4.7 ATmega64/128的通用串行接口 4.7.1 TWI(I2C)接口 4.7.2 USART串行接口 第5章 MSP430系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ) 5.1 MSP430單片機的結(jié)構(gòu)和寄存器資源 5.2 MSP430的存儲結(jié)構(gòu)和地址空間 5.3 MSP430的系統(tǒng)復(fù)位與中斷結(jié)構(gòu) 5.3.1 系統(tǒng)復(fù)位 5.3.2 中斷結(jié)構(gòu) 5.4 MSP430單片機的低功耗 5.5 MSP430單片機的時鐘系統(tǒng) 5.5.1 時鐘源 5.5.2 時鐘模塊寄存器設(shè)置 5.5.3 時鐘失效及安全操作 5.6 MSP430的通用I/O端口 5.6.1 I/O端口的主要功能 5.6.2 I/O端口的設(shè)置 5.7 MSP430的定時器 5.7.1 看門狗定時器 5.7.2 基本定時器 5.7.3 16位定時器A 5.7.4 16位定時器B 5.8 MSP430的比較器A 5.9 MSP430的串口通信 5.9.1 波特率的產(chǎn)生 5.9.2 MSP430的通用串行通信模塊的異步模式 5.10 MSP430的模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊 5.10.1 ADC12模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 5.10.2 DAC12數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 第6章 單片機的C語言程序設(shè)計 6.1 C51語言特點 6.2 C51的標識符與關(guān)鍵字 6.3 C51程序設(shè)計的基本規(guī)則 6.3.1 數(shù)據(jù)類型與存儲模式 6.3.2 對硬件主要資源的定義 6.3.3 運算符與表達式 6.4 基本語句 6.4.1 說明語句與表達式語句 6.4.2 復(fù)合語句 6.4.3 條件語句 6.4.4 開關(guān)與跳轉(zhuǎn)語句 6.4.5 循環(huán)語句 6.4.6 函數(shù)調(diào)用語句與返回語句 6.4.7 空語句 6.5 函數(shù) 6.5.1 函數(shù)的定義 6.5.2 函數(shù)的調(diào)用 6.5.3 main函數(shù) 6.5.4 C51中斷函數(shù) 6.5.5 C51庫函數(shù) 6.6 C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 6.6.1 數(shù)組 6.6.2 指針 6.6.3 結(jié)構(gòu) 6.7 預(yù)處理 6.7.1 文件包含指令 6.7.2 宏定義 6.7.3 條件編譯 6.7.4 其他預(yù)處理命令 6.8 AVR單片機的C程序設(shè)計基礎(chǔ) 6.9 MSP430的C程序設(shè)計基礎(chǔ) 6.9.1 IAR C430語言基礎(chǔ) 6.9.2 IAR C430的函數(shù) 第7章 單片機的實踐指導(dǎo) 7.1 基本實踐指導(dǎo) 7.1.1 流水燈功能的實現(xiàn)與編程實驗 7.1.2 按鍵與數(shù)碼管靜態(tài)顯示實驗 7.1.3 數(shù)碼管動態(tài)顯示實驗 7.1.4 UART串行通信接口實驗 7.1.5 A/D轉(zhuǎn)換器接口與編程實驗 7.1.6 D/A轉(zhuǎn)換器接口與編程實驗 7.1.7 I2C、SPI接口實驗 7.1.8 數(shù)字鐘接口實驗 7.1.9 微型打印機接口實驗 7.1.10 簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計與編程實驗 7.1.11 脈沖測寬電路與編程實驗 7.1.12 溫度測量與控制實驗 7.2 綜合實踐指導(dǎo) 7.2.1 XD2008單片機I/O串口實驗 7.2.2 XD2008單片機點陣漢字顯示實驗 7.2.3 XD2008單片機A/D、D/A綜合實驗 7.2.4 XD2008單片機秒表、報警綜合實驗 7.2.5 XD2008單片機溫度測量、通信綜合實驗 7.3 應(yīng)用系統(tǒng) 7.3.1 GSM/GPRS無線通信模塊的典型應(yīng)用 7.3.2 高性能GPS模塊與單片機的典型應(yīng)用 附錄A 51系列單片機相關(guān)器件封裝 附錄B AVR系列單片機相關(guān)器件封裝 附錄C MSP430系列單片機相關(guān)器件封裝 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：單片機系統(tǒng)的設(shè)計與硬件提供的支持（包括開發(fā)工具、手段、環(huán)境）和軟件技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。如果應(yīng)用選擇先進的硬件技術(shù)和好的硬件開發(fā)平臺，則不但可以獲得所需的性能，而且還能縮短開發(fā)周期、降低成本、提高可靠性。軟件的設(shè)計也離不開硬件的支持（特別是單片機的性能）。多功能的硬件可以提高軟件開發(fā)效率，保證軟件的質(zhì)量。而軟件設(shè)計技術(shù)和開發(fā)手段也可以充分發(fā)揮硬件的作用，提高系統(tǒng)的整體性能。在保證系統(tǒng)性能的前提下，單片機系統(tǒng)的設(shè)計要綜合考慮硬件和軟件的任務(wù)分工（包括考慮用硬件代替軟件，或用軟件置換硬件）。因此，硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計在單片機的應(yīng)用開發(fā)中占有重要地位。在設(shè)計新的應(yīng)用系統(tǒng)時，要按需求的功能把硬件和軟件分成若干個模塊，對各個模塊采用“自頂向下”的順序分別進行設(shè)計和調(diào)試，最后將各模塊連接起來進行總調(diào)。首先要進行總體設(shè)計，確定總體任務(wù)和功能。例如，系統(tǒng)是用于過程控制還是用于數(shù)據(jù)采集的處理，要求的精度如何；儀器輸入信號的類型、范圍如何；是否需要進行隔離；儀器的輸出采用什么形式，是否需要進行打印輸出；儀器是否需要具有通信功能，采用并行還是串行通信；儀器的成本應(yīng)控制在什么范圍之內(nèi)等等。另外還要對整臺系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)、外形、面板布置、使用環(huán)境等給予充分的考慮。在總體設(shè)計中要繪制出系統(tǒng)裝置的總圖及各功能模塊的流程圖，并擬定詳細的工作計劃。完成總體設(shè)計后，再根據(jù)這些計劃按流程圖對各部分硬件和軟件進行具體的設(shè)計。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機是核心，因此在硬件設(shè)計時首先要考慮單片機的選擇，然后再確定與之配套的外圍芯片。在選擇單片機時，要考慮的因素有字長（即數(shù)據(jù)總線寬度）、尋址能力、指令功能、執(zhí)行速度、中斷能力以及市場對該種單片機的軟、硬件支持力度等。在充分考慮各種因素并正確選擇了單片機之后，還要進行輸入和輸出接口及其他功能組件的設(shè)計。輸入／輸出接口是單片機應(yīng)用系統(tǒng)，特別是智能化測控儀表與外部設(shè)備交換信息的通道，它包括A／D和D／A轉(zhuǎn)換接口、鍵盤顯示器接口、打印機接口以及各種通信接口等。在進行上述各種接口設(shè)計過程中，要畫出詳細電路圖并進行參數(shù)計算，標出各個芯片的型號、器件參數(shù)值，然后根據(jù)電路圖在試驗板上進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不當之處后隨時修改。調(diào)試成功之后再制作印刷電路板，因為在試驗板上改動硬件設(shè)計比在印刷板上改動要容易得多。最后還應(yīng)指出，在硬件電路設(shè)計時還應(yīng)考慮系統(tǒng)的可維修性，即在電路上適當增加若干故障檢查手段，如各種短路點及跳線等，這樣做雖然會增加一些成本，但可節(jié)省今后產(chǎn)品維修的費用。

編輯推薦

《單片機應(yīng)用與實踐指導(dǎo)》由西安電子科技大學(xué)出版社出版。典型單片機應(yīng)用選型51系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ)AVR系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ)MSP430系列單片機應(yīng)用基礎(chǔ)單片機的C語言程序設(shè)計單片機的實踐指導(dǎo)從應(yīng)用角度介紹單片機知識精心設(shè)計實踐內(nèi)容對解決實際問題具有指導(dǎo)性

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