單片機系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

前言

第1章單片機系統(tǒng)概述

1．1微處理器、微型計算機與單片機

1．2單片機的結(jié)構(gòu)與組成

1．3單片機的分類和指標(biāo)

1．4單片機的發(fā)展趨勢

1．5常用的單片機系列

1．6單片機的特點

1．7單片機應(yīng)用系統(tǒng)

1．8單片機的應(yīng)用領(lǐng)域

本章小結(jié)

習(xí)題1

第2章單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)環(huán)境

2．1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計步驟和方法

2．1．1總體設(shè)計

2．1．2硬件系統(tǒng)

2．1．3．軟件系統(tǒng)

2．2單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境

2．2．1單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境的構(gòu)成

2．2．2單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具選擇原則

2．2．3使用JTAG界面單片機仿真開發(fā)環(huán)境

2．2．4單片機的在線編程

2．3KeilC5l高級語言集成開發(fā)環(huán)境IxVisiort3IDE

2．3．1ixVision3IDE主要特性

2．3．2pNision3IDE集成開發(fā)環(huán)境

2．3．3Vision3IDE的使用

2．4基于Proteus的單片機系統(tǒng)仿真

2．4．1Proteus7Professional界面介紹

2．4．2繪制電路原理圖

2．4．3ProteusVSM與Vision3IDE的聯(lián)調(diào)

本章小結(jié)

習(xí)題2

第3章80c51單片機硬件基礎(chǔ)知識

3．1MCS-51系列及80C51系列單片機簡介

3．1．1MCS-51系列和80C5l系列單片機

3．1．280C51系列單片機的命名規(guī)則

3．1．380C51系列單片機的選擇特性

3．280C51系列單片機外引腳功能

3．380C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3．3．1中央處理器CPU

3．3．2存儲器組織

3．3．3并行輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)

3．3．4時鐘電路

3．3．5復(fù)位電路

3．4低功耗運行方式

3．4．1電源控制寄存器PCON

3．4．2待機方式

3．4．3掉電方式

3．580C5l單片機最小系統(tǒng)

本章小結(jié)

習(xí)題3

第4章80c51單片機軟件基礎(chǔ)知識

4．180C51單片機指令系統(tǒng)概述

4．1．1指令的概念

4．1．2指令系統(tǒng)說明

4．1．380C51指令系統(tǒng)助記符

4．1．4指令系統(tǒng)中的特殊符號

4．280C51單片機尋址方式

4．2．1寄存器尋址方式

4．2．2直接尋址方式

4．2．3寄存器間接尋址方式

4．2．4立即尋址方式

4．2．5變址間接尋址方式

4．2．6相對尋址方式

4．2．7位尋址方式

4．380C51單片機指令系統(tǒng)

4．3．1數(shù)據(jù)傳送類指令

4．3．2算術(shù)運算類指令

4．3．3邏輯運算類指令

4．3．4控制轉(zhuǎn)移類指令

4．3．5位操作指令

4．480C51匯編語言程序設(shè)計

4．4．1偽指令

4．4．2匯編語言程序設(shè)計舉例

4．580C51單片機C51程序設(shè)計語言

4．5．1C51語言的標(biāo)識符和關(guān)鍵字

4.5．2C51編譯器能識別的數(shù)據(jù)類型

4．5．3變量的存儲種類和存儲器類型

4．5．4絕對地址的訪問

4．5．5中斷服務(wù)程序

4．6C51語言的運算符和表達式

4．6．1賦值運算符

4．6．2算術(shù)運算符

4．6．3關(guān)系運算符

4．6．4邏輯運算符

4．6．5位運算符

4．6．6復(fù)合賦值運算符

4．6．7指針和地址運算符

4．7C51語言的庫函數(shù)

4．7．1本征庫函數(shù)和非本征庫函數(shù)

4．7．2幾類重要的庫函數(shù)

4．8C51語言的應(yīng)用技巧

本章小結(jié)

習(xí)題4

第5章踟C5l單片機內(nèi)部資源及應(yīng)用

5．1中斷系統(tǒng)和外部中斷

5．1．1中斷技術(shù)概述

5．1．280C5l單片機中斷系統(tǒng)

5．1．3C51語言中斷服務(wù)函數(shù)

5．1．4外部中斷的應(yīng)用示例

5．2定時器/計數(shù)器

5．2．1定時器/計數(shù)器0、l的結(jié)構(gòu)及工作原理

5．2．2定時器/計數(shù)器0、1的四種工作方式

5．2．3定時器/計數(shù)器對輸入信號的要求

5．2．4定時器/計數(shù)器0、1的編程和應(yīng)用示例

5．2．5定時器/計數(shù)器2

5．3串行通信

5．3．1串行通信基礎(chǔ)知識

5．3．280C51串行接口

5．3．3應(yīng)用示例

本章小結(jié)

習(xí)題5

第6章單片機外部擴展資源及應(yīng)用

6．1單片機外部擴展資源和擴展編址技術(shù)概述

6．1．1單片機外部擴展資源分類

6．1．2單片機系統(tǒng)擴展結(jié)構(gòu)與編址技術(shù)

6．1．3單片機系統(tǒng)存儲器擴展方法

6．2并行I/O口擴展

6．2．18255可編程并行I/O接口芯片

6．2．2用74HC系列芯片擴展I/O接口

6．3大容量閃速存儲器Flash的擴展

6．3．1SuperHash28SF040A簡介

6．3．289C52單片機和28SlqMOA接口方法

6．4單片機系統(tǒng)中的鍵盤接口技術(shù)

6．4．1鍵盤工作原理及消抖

6．4．2獨立式鍵盤工作原理

6．4．3行列式鍵盤工作原理

6．4．4鍵盤掃描的控制程序

6．5單片機系統(tǒng)中的I．ED數(shù)碼顯示器

6．5．1LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與原理

6．5．2靜態(tài)顯示

6．5．3動態(tài)掃描顯示

6．6單片機系統(tǒng)中的LcD液晶顯示器

6．6．1字符型液晶顯示模塊的組成和基本特點

6．6．2LCDl602模塊接口引腳功能

6．6．3LCDl602模塊的操作命令

6．6．4I．CDl602與89C52單片機接口與編程

6．7日歷時鐘接口芯片及應(yīng)用

6．7．1并行接口日歷時鐘芯片DSl2887

6．7．2串行接口日歷時鐘芯片DSl302

6．8單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

6．8．1并行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809

6．8．2通用串行輸出8位A/D轉(zhuǎn)換器TLC549

6．9Ic總線接口電路EEPROM及應(yīng)用

6．9．1串行EEPROM電路CAT24WCXX概述

6．9．2串行EEPROM芯片的操作

6．9．3串行EEPROM芯片與89C52的接口編程

6．10RS一232C和RS一485/422通信接口

本章小結(jié)

習(xí)題6

第7章單片機系統(tǒng)設(shè)計示例

7．1可編程控制器的硬件組成

7．2可編程控制器的軟件系統(tǒng)

7．3可編程控制器PC機集成開發(fā)環(huán)境

7．4可編程控制器監(jiān)控程序C51語言部分源程序清單

本章小結(jié)

附錄A單片機選型指南

附錄B單片機及部分常用外圍器件

附錄C指令速查表

參考文獻

……2100433B

《單片機系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)》可作為電子類及其相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為從事單片機應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)的科技人員及單片機技術(shù)愛好者的參考書，還可作為全國單片機設(shè)計師考試、單片機等級考試、電子競賽等的參考書。

本書共分為基礎(chǔ)篇、設(shè)計篇和應(yīng)用篇三部分。基礎(chǔ)篇包括單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)、KeilV808A和Proteus軟件的使用、單片機內(nèi)部資源及其C語言編程。設(shè)計篇主要包括LED數(shù)碼管、矩陣鍵盤、定時器中斷、液晶顯示、串口通信、紅外接收、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等單元電路設(shè)計。應(yīng)用篇包括數(shù)字溫度計設(shè)計、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計、超聲波測距儀設(shè)計、鐵路限速標(biāo)志設(shè)計。本書內(nèi)容豐富，實用性強，可作為高等院校信息與通信工程及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，還可作為相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。

目 錄

基 礎(chǔ) 篇

第1章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)3

1.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法3

1.1.1 系統(tǒng)總體方案的確定4

1.1.2 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計5

1.1.3 應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計8

1.1.4 應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計9

1.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程10

1.2.1 單片機的開發(fā)與開發(fā)工具10

1.2.2 單片機開發(fā)系統(tǒng)的功能11

1.2.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試、運行與維護13

第2章 KeilV808A和Proteus軟件的使用18

2.1 uVision3集成開發(fā)環(huán)境18

2.2 KeilV808A的使用21

2.2.1 創(chuàng)建第一個KeilV808A的應(yīng)用程序21

2.2.2 程序文件的編譯與鏈接25

2.3 調(diào)試仿真功能的使用27

2.4 Protues ISIS設(shè)計與仿真平臺28

2.4.1 界面簡介29

2.4.2 Proteus文件操作34

2.5 Proteus庫35

2.5.1 Proteus庫分類35

2.5.2 部分模型舉例38

2.5.3 庫規(guī)則40

2.6 VSM源程序編輯器和代碼生成工具45

2.7 單片機系統(tǒng)的Proteus設(shè)計與仿真基礎(chǔ)46

2.7.1 Proteus設(shè)計與仿真流程46

2.7.2 Proteus電路設(shè)計48

2.7.3 源程序設(shè)計53

2.7.4 生成目標(biāo)代碼文件55

2.7.5 加載目標(biāo)代碼文件、設(shè)置時鐘頻率55

2.7.6 單片機系統(tǒng)的Proteus交互仿真56

2.7.7 Proteus 7.1與 Keil 8.0的聯(lián)調(diào)方法56

2.8 單片機系統(tǒng)的Proteus源代碼調(diào)試仿真58

2.8.1 存儲器窗口58

2.8.2 觀察窗口應(yīng)用59

第3章 單片機內(nèi)部資源及其C語言編程62

3.1 中斷系統(tǒng)62

3.1.1 中斷系統(tǒng)介紹62

3.1.2 C51編寫中斷服務(wù)程序66

3.1.3 共用中斷69

3.1.4 外部中斷的擴充70

3.2 定時器/計數(shù)器72

3.2.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)72

3.2.2 定時器/計數(shù)器的控制寄存器73

3.2.3 定時器/計數(shù)器工作模式74

3.2.4 定時器/計數(shù)器的初始化75

3.2.5 定時器/計數(shù)器綜合應(yīng)用76

3.3 并行I/O口77

3.3.1 并行I/O口77

3.3.2 編程實例82

3.4 串行口及其通信83

3.4.1 8051單片機的串行口結(jié)構(gòu)83

3.4.2 串行口應(yīng)用86

設(shè) 計 篇

第4章 單片機的實用單元電路設(shè)計93

4.1 USTH單片機學(xué)習(xí)板簡介93

4.2 獨立I/O口的單元電路設(shè)計95

4.2.1 硬件原理分析95

4.2.2 軟件編程96

4.3 流水燈單元電路設(shè)計98

4.3.1 硬件原理分析99

4.3.2 軟件編程100

4.4 LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示單元電路設(shè)計100

4.4.1 硬件原理分析101

4.4.2 軟件編程102

4.5 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示單元電路設(shè)計103

4.5.1 硬件原理分析103

4.5.2 軟件編程104

4.6 蜂鳴器發(fā)聲單元電路設(shè)計107

4.6.1 硬件原理分析107

4.6.2 軟件編程108

4.7 矩陣鍵盤識別電路109

4.7.1 硬件原理分析109

4.7.2 軟件編程111

4.8 定時器中斷電路113

4.8.1 硬件原理分析113

4.8.2 軟件編程118

4.9 模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0804單元電路設(shè)計122

4.9.1 硬件原理分析122

4.9.2 軟件編程124

4.10 數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832單元電路設(shè)計127

4.10.1 硬件原理分析127

4.10.2 軟件編程130

4.11 1602字符液晶顯示單元電路設(shè)計131

4.11.1 硬件原理分析131

4.11.2 軟件編程134

4.12 12864圖形點陣液晶顯示單元電路設(shè)計137

4.12.1 硬件原理分析137

4.12.2 軟件編程139

4.13 帶有I2C總線的AT24C04單元電路設(shè)計145

4.13.1 硬件原理分析146

4.13.2 軟件編程148

4.14 串行口通信單元電路設(shè)計152

4.14.1 硬件原理分析152

4.14.2 軟件編程157

4.15 LED點陣顯示單元電路設(shè)計159

4.15.1 硬件原理分析159

4.15.2 軟件編程159

4.16 單片機控制繼電器單元電路設(shè)計161

4.16.1 硬件原理分析161

4.16.2 軟件編程162

4.17 紅外接收單元電路設(shè)計163

4.17.1 硬件原理分析163

4.17.2 軟件編程164

應(yīng) 用 篇

第5章 DS18B20數(shù)字溫度計設(shè)計169

5.1 功能要求169

5.2 總體設(shè)計169

5.3 硬件電路設(shè)計169

5.3.1 溫度傳感器工作原理171

5.3.2 DS18B20與單片機的接口電路172

5.3.3 顯示電路173

5.4 軟件設(shè)計173

5.4.1 主函數(shù)173

5.4.2 DS18B20復(fù)位函數(shù)173

5.4.3 DS18B20寫字節(jié)函數(shù)174

5.4.4 DS18B20讀字節(jié)函數(shù)174

5.4.5 溫度計算轉(zhuǎn)換函數(shù)175

5.4.6 DS18B20的主要ROM命令175

5.4.7 溫度數(shù)據(jù)的計算處理方法176

5.5 源程序清單176

第6章 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計182

6.1 功能要求182

6.2 總體設(shè)計182

6.3 發(fā)射電路硬件設(shè)計183

6.3.1 nRF401無線收發(fā)芯片介紹183

6.3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計185

6.3.3 單片機控制模塊設(shè)計188

6.3.4 無線射頻模塊設(shè)計189

6.3.5 電源模塊設(shè)計190

6.4 接收電路硬件設(shè)計191

6.4.1 單片機控制模塊設(shè)計191

6.4.2 顯示模塊設(shè)計191

6.4.3 接口模塊設(shè)計193

6.5 發(fā)射電路的軟件設(shè)計193

6.6 接收電路的軟件設(shè)計198

第7章 具有實時語音播報的超聲波測距儀209

7.1 設(shè)計任務(wù)209

7.2 總體設(shè)計210

7.2.1 超聲波測距原理210

7.2.2 超聲波速度的確定210

7.2.3 超聲波測距儀總體設(shè)計211

7.3 硬件電路設(shè)計211

7.3.1 元器件的選擇211

7.3.2 發(fā)射電路設(shè)計212

7.3.3 接收電路設(shè)計213

7.3.4 語音播報電路設(shè)計214

7.3.5 LCD顯示電路設(shè)計215

7.3.6 單片機控制電路設(shè)計218

7.4 軟件設(shè)計219

7.5 系統(tǒng)測試220

7.6 源程序清單221

第8章 太陽能動態(tài)限速標(biāo)志設(shè)計233

8.1 動態(tài)限速標(biāo)志工作原理233

8.2 總體設(shè)計234

8.3 硬件電路設(shè)計234

8.3.1 CPU234

8.3.2 顯示器235

8.3.3 鍵盤236

8.3.4 位置檢測236

8.3.5 電動機控制238

8.3.6 列車通過次數(shù)計數(shù)電路239

8.4 軟件設(shè)計239

8.4.1 主程序239

8.4.2 顯示程序2402100433B