單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程

前言

　　在我國(guó)，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。在單片機(jī)誕生之前，為了滿足工控對(duì)象的嵌入式應(yīng)用要求，只能將通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械加固、電氣加固后嵌入到對(duì)象體系（如艦船）中構(gòu)成諸如自動(dòng)駕駛儀、輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。由于通用計(jì)算機(jī)的巨大體積和高成本，無(wú)法嵌入到大多數(shù)對(duì)象體系（如家用電器、汽車、機(jī)器人、儀器儀表等）中。單片機(jī)則應(yīng)嵌入式應(yīng)用而生。單片機(jī)的單芯片的微小體積和極低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具?！　∮?jì)算機(jī)兩大分支的產(chǎn)生，大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以發(fā)展海量高速數(shù)值計(jì)算為己任，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線寬度不斷更新，迅速?gòu)?位、16位過(guò)渡到32位、64位，不斷完善其通用操作系統(tǒng)，突出發(fā)展高速海量數(shù)值計(jì)算能力，并在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通訊中得到了廣泛的應(yīng)用；單片機(jī)則以面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)控制為己任，不斷增強(qiáng)控制能力，降低成本，減小體積，改善開(kāi)發(fā)環(huán)境，以空前的速度迅速而廣泛地取代經(jīng)典電子系統(tǒng)?！　纹瑱C(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來(lái)，除了各種類型的工控機(jī)，各種以通用微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)主板模塊，以通用微處理器為核，片內(nèi)擴(kuò)展一些外圍功能電路單元構(gòu)成的嵌入式微處理器，甚至單片形態(tài)的PC機(jī)等，都實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用，成為嵌入式系統(tǒng)的龐大家族?！　∽鳛榈湫颓度胧较到y(tǒng)的單片機(jī)，在我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用已有十余年歷史。在全國(guó)高等工科院校中，已普遍開(kāi)設(shè)單片機(jī)及其相關(guān)課程。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段。除了單獨(dú)設(shè)課程外，在涉及的許多實(shí)踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是最廣泛的應(yīng)用手段。近年來(lái)，在高校大力推行的各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，采用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)解決各類電子技術(shù)問(wèn)題已成趨勢(shì)。因此，解決好高等工科院校單片機(jī)及其相關(guān)課程的教材具有十分重要的意義。

內(nèi)容概要

重點(diǎn)介紹單片機(jī)與其外圍芯片之間的接口電路設(shè)計(jì)、編程與實(shí)驗(yàn)操作。內(nèi)容包括并口擴(kuò)展，UART串行擴(kuò)展, RS232C接口,以及I2C，SPI，1WIRE，2WIRE和3WIRE等多樣化的串行擴(kuò)展電路實(shí)驗(yàn)。前2章包含51系列單片機(jī)基本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；隨后6章以串行擴(kuò)展技術(shù)為目標(biāo)，精選最新應(yīng)用實(shí)例作為實(shí)驗(yàn)教材；最后一章講解μC/OSII操作系統(tǒng)在80C51單片機(jī)上的移植、調(diào)度和應(yīng)用實(shí)例，在實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的平臺(tái)上建立全新的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境。    書中包含34個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，軟/硬件都在應(yīng)用中經(jīng)過(guò)考核，并有完整配套的實(shí)驗(yàn)儀器可供選擇。書中提供用PROTEL設(shè)計(jì)的電路原理圖（包括器件的外形封裝），可同步加工成為PCB板圖，貼近開(kāi)發(fā)應(yīng)用環(huán)境，有使用價(jià)值。    本書作為單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教材，可選作本科生單片機(jī)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)用書，也適用于畢業(yè)設(shè)計(jì)以及電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等實(shí)踐，還可用作研究生及單片機(jī)開(kāi)發(fā)者的綜合實(shí)踐參考資料。?？粕梢赃x擇其中的部分題目。

書籍目錄

第1章 模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀TMD1主板設(shè)計(jì)  1.1 主板使用說(shuō)明  1.2 主板結(jié)構(gòu)  1.3 主板擴(kuò)展接口電路  1.4 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀的并行總線擴(kuò)展接口  1.5 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀的串行擴(kuò)展接口  1.6 3種運(yùn)行程序的方法第2章 單片機(jī)基本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)  2.1 實(shí)驗(yàn)1——I/O口輸出實(shí)驗(yàn)  2.2 實(shí)驗(yàn)2——I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)  2.3 實(shí)驗(yàn)3——存儲(chǔ)器RAM 62256讀/寫實(shí)驗(yàn)  2.4 實(shí)驗(yàn)4——一位數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)  2.5 實(shí)驗(yàn)5——中斷實(shí)驗(yàn)  2.6 實(shí)驗(yàn)6——定時(shí)器定時(shí)實(shí)驗(yàn)  2.7 實(shí)驗(yàn)7——步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)  2.8 實(shí)驗(yàn)8——繼電器實(shí)驗(yàn)  2.9 實(shí)驗(yàn)9——UART串行擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)  2.10 實(shí)驗(yàn)10——RS232C串口通信實(shí)驗(yàn)第3章 并行總線擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)  3.1 實(shí)驗(yàn)11——簡(jiǎn)單并口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)  3.2 實(shí)驗(yàn)12——6位數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)  3.3 實(shí)驗(yàn)13——實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887應(yīng)用實(shí)驗(yàn)  3.4 微型打印機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)  3.5 實(shí)驗(yàn)14——微型打印機(jī)接口實(shí)驗(yàn)  3.6 液晶顯示模塊的基礎(chǔ)知識(shí)  3.7 實(shí)驗(yàn)15——液晶顯示器實(shí)驗(yàn)第4章 單片機(jī)與語(yǔ)音電路  4.1 語(yǔ)音電路芯片與單片機(jī)接口的基礎(chǔ)知識(shí)  4.2 實(shí)驗(yàn)16——連續(xù)錄音和放音實(shí)驗(yàn)  4.3 實(shí)驗(yàn)17——分段錄音和放音實(shí)驗(yàn)  4.4 實(shí)驗(yàn)18——用單片機(jī)程序控制語(yǔ)音播放  4.5 實(shí)驗(yàn)19——數(shù)字化語(yǔ)音錄放綜合實(shí)驗(yàn)第5章 紅外遙控器實(shí)驗(yàn)  5.1 紅外遙控器的基礎(chǔ)知識(shí)  5.2 實(shí)驗(yàn)20——紅外遙控器實(shí)驗(yàn)第6章 I2C總線實(shí)驗(yàn)  6.1 I2C總線編程知識(shí)  6.2 實(shí)驗(yàn)21——AT24C02與SAA1064顯示器的綜合實(shí)驗(yàn)  6.3 實(shí)驗(yàn)22——PCF8574A實(shí)驗(yàn)  6.4 實(shí)驗(yàn)23——用PCF8574作6位顯示控制和20位鍵盤掃描  6.5 實(shí)驗(yàn)24——PCF8591實(shí)驗(yàn)  6.6 實(shí)驗(yàn)25——日歷時(shí)鐘芯片PCF8583  6.7 高精度數(shù)字式溫度傳感器LM92  6.8 實(shí)驗(yàn)26——高精度數(shù)字式溫度傳感器LM92實(shí)驗(yàn)第7章 1WIRE,2WIRE和3WIRE器件實(shí)驗(yàn)  7.1 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20  7.2 實(shí)驗(yàn)27——數(shù)字式溫度傳感器DS18B20實(shí)驗(yàn)  7.3 2WIRE總線器件DS1621   7.4 實(shí)驗(yàn)28——2WIRE總線器件DS1621實(shí)驗(yàn)  7.5 數(shù)字式溫度傳感器DS1620  7.6 實(shí)驗(yàn)29——數(shù)字式溫度傳感器DS1620實(shí)驗(yàn)第8章 SPI接口實(shí)驗(yàn)  8.1 16 min語(yǔ)音錄/放芯片ISD4004  8.2 實(shí)驗(yàn)30——16 min語(yǔ)音錄/放芯片ISD4004實(shí)驗(yàn)  8.3 高精度溫度傳感器LM74  8.4 實(shí)驗(yàn)31——高精度溫度傳感器LM74實(shí)驗(yàn)第9章 在μC/OSII操作系統(tǒng)下的接口實(shí)驗(yàn)  9.1 實(shí)驗(yàn)32——μC/OSII 在80C51 單片機(jī)上的移植  9.2 實(shí)驗(yàn)33——在μC/OSII操作系統(tǒng)下的接口多任務(wù)調(diào)度  9.3 實(shí)驗(yàn)34——在μC/OSII操作系統(tǒng)下的接口多任務(wù)實(shí)驗(yàn)附錄 AI2C總線器件應(yīng)用資料參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀TMD一1由一個(gè)主板連接一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)板組成。主板是在單片機(jī)基本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展多樣化的接口和總線，具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)外圍接口芯片的能力。主板提供51系列單片機(jī)的基本功能實(shí)驗(yàn)。多樣化的擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)板由用戶選擇。一個(gè)實(shí)驗(yàn)板對(duì)應(yīng)1～3個(gè)實(shí)驗(yàn)題目。實(shí)驗(yàn)板與主板之間用電纜連接，可以互相通信。主板可與一個(gè)實(shí)驗(yàn)板相連，電路簡(jiǎn)單，元器件少，容易消化理解，可降低初學(xué)的難度。對(duì)于理解力較強(qiáng)的高年級(jí)學(xué)生，’可將主板與多個(gè)實(shí)驗(yàn)板靈活組合，升級(jí)提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，滿足不同對(duì)象在不同時(shí)期的各種要求。把它用于學(xué)生的課程實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等各個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐階段，都能勝任?！　∨c流行的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（把全部實(shí)驗(yàn)題目集中固定在一個(gè)電路板上）不同，模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀TMD一1采用積木式結(jié)構(gòu)，主板上包含單片機(jī)基本功能的實(shí)驗(yàn)，與單片機(jī)課堂教學(xué)相配合；多樣化的實(shí)驗(yàn)板包括并行擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和串行擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，可滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)及課外科技活動(dòng)（包括電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽）階段的要求。主板與實(shí)驗(yàn)板可靈活組合。連接主板的實(shí)驗(yàn)板可多可少，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可大可小。更換或新增實(shí)驗(yàn)題目時(shí)，主板不變。主板與實(shí)驗(yàn)板之間可以任意選擇與搭配，或重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板。這樣，實(shí)驗(yàn)題目可以隨時(shí)更新，與時(shí)俱進(jìn)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可深可淺，更加貼近多層次的應(yīng)用對(duì)象。　　系列化的實(shí)驗(yàn)板采用開(kāi)放性結(jié)構(gòu)，主板電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，驅(qū)動(dòng)能力加強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)板數(shù)量多，涉及的技術(shù)范圍廣，還可以不斷擴(kuò)充。實(shí)驗(yàn)題目由淺入深，循序漸進(jìn)，以實(shí)例教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生逐步走向單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)之路。其中有的實(shí)驗(yàn)板是已經(jīng)調(diào)試完成的，也有未焊接元器件的空白PCB板。多樣化的實(shí)驗(yàn)板可供不同層次的學(xué)生選用。

編輯推薦

　　與《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程1》配套的TMD-1模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)儀，由浙江萬(wàn)里學(xué)院研制完成后交由清華大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)。它采用模塊化的結(jié)構(gòu)，是一個(gè)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。它由一塊主板和許多塊實(shí)驗(yàn)板組成。主板完成51系列單片機(jī)的基本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀采用積木式結(jié)構(gòu)，主板可連接多個(gè)實(shí)驗(yàn)板，完成綜合實(shí)驗(yàn)。主板上配置多樣化的總線接口，包含PC、SPI、1-WIRE、2-WIRE、3-WIRE等串行接口總線、LJART、RS-232C及并行口，供外接各種實(shí)驗(yàn)板使用。由于接口總線技術(shù)公開(kāi)，用戶也可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板并與主板連接。實(shí)驗(yàn)題目共有30多個(gè)，可作為高校課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)使用。由于接口總線多樣化，特別適合于電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽練習(xí)階段使用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)，可培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的能力，加強(qiáng)學(xué)生在校期間的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。

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