PIC單片機(jī)基礎(chǔ)與傳感器應(yīng)用

前言

PIC單片機(jī)雖然出現(xiàn)于1990年，但是作者對(duì)此事并未留下什么印象。其后，到了20世紀(jì)90年代后半期，就連《晶體管技術(shù)》雜志也對(duì)上述技術(shù)成果進(jìn)行了頻繁地介紹，作者這時(shí)也因工作關(guān)系，開(kāi)始涉足PIC單片機(jī)技術(shù)。這時(shí)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在普及中，PIC單片機(jī)的信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以很容易地得到。另外，在日本秋葉原的零售商店內(nèi)，也可以購(gòu)買(mǎi)到單個(gè)的商品。這樣一來(lái)，不需要花費(fèi)太多的勞動(dòng)，就可以掌握PIC單片機(jī)技術(shù)了。這種由簡(jiǎn)單的PI（：?jiǎn)纹瑱C(jī)所具有的魅力，而引起的人們的高度關(guān)注，直至今日還依然存在。此外，Microchip公司也在不斷地推出新的產(chǎn)品，2002年該公司推出的8位微型計(jì)算機(jī)，在國(guó)際上的市場(chǎng)占有率，可以說(shuō)已經(jīng)達(dá)到了世界首位。那么所謂PIC的魅力是怎樣形成的呢？這可以通過(guò)下面列舉的特點(diǎn)予以說(shuō)明：具有獨(dú)特的內(nèi)部功能和豐富的變化、容易掌握的指令體系、價(jià)格低廉、容易得到、能用低廉的造價(jià)構(gòu)建開(kāi)發(fā)環(huán)境、信息資料豐富等。特別是信息資料豐富這一特點(diǎn)，對(duì)于從事電子制作的初學(xué)者和新技術(shù)開(kāi)發(fā)人員，具有很強(qiáng)的吸引力。首先，在學(xué)習(xí)PI（：時(shí)，人們能夠根據(jù)書(shū)籍中介紹的制作方法，實(shí)施書(shū)中提供的制作過(guò)程，從而可以依法炮制出成品。這樣，理應(yīng)容易地學(xué)會(huì)開(kāi)發(fā)方法和編程技術(shù)，但是，如果要想通過(guò)獨(dú)自的構(gòu)思制作出有特色的制品，那么必然會(huì)要求具備一定的硬件知識(shí)。實(shí)際上不是確實(shí)有許多電子制作的初學(xué)者，由于受到這硬件壁壘的阻擋而止步不前嗎？本書(shū)首先在第1章內(nèi)，用比較多的篇幅講解了電子電路的基礎(chǔ)知識(shí)。在這一章內(nèi)，雖然是針對(duì)PIC的內(nèi)部和外圍硬件進(jìn)行詳細(xì)地講解，但是這些知識(shí)也同樣可以應(yīng)用到一般的電子電路中。另外，文中還給出了一些沒(méi)有詳細(xì)解釋的數(shù)學(xué)公式，如果讀者感到難以理解，那么也可以跳過(guò)去不進(jìn)行閱讀。請(qǐng)讀者首先要很好地理解電子電路的基本工作原理。正確地理解本章內(nèi)容，對(duì)于推廣PIC的應(yīng)用范圍，肯定是有益的。其次，第2章及以后各章節(jié)中，介紹了應(yīng)用電路和開(kāi)發(fā)過(guò)程中必需的基本要素。首先，第2章和第3章介紹的是一些應(yīng)用實(shí)例，其中包括傳感器輸出等微小模擬信號(hào)的獲取，加熱器的大電流控制等，以及其工作基于數(shù)字信號(hào)的所謂微型計(jì)算機(jī)，它是用PIC對(duì)具有相應(yīng)性質(zhì)的電路進(jìn)行控制的。

內(nèi)容概要

本書(shū)是“圖解PIC單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”叢書(shū)之一。本書(shū)共分6章，第1章主要介紹電子電路基礎(chǔ)知識(shí)，以及PIC內(nèi)部和外部硬件；第2章和第3章詳細(xì)介紹如何用PIC對(duì)傳感器輸出等微小模擬信號(hào)的采集、加熱器的大電流進(jìn)行控制等；第4～6章介紹ICE的使用、PIC電路設(shè)計(jì)實(shí)例、繼電器用于PIC輸入和輸出時(shí)的技巧，以及開(kāi)發(fā)與制作所必需的要素。    本書(shū)內(nèi)容通俗易懂，實(shí)用性強(qiáng)，可供學(xué)習(xí)PIC單片機(jī)的有關(guān)技術(shù)人員和愛(ài)好者以及工科院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生閱讀參考。

作者簡(jiǎn)介

秦明宏，1955年出生。
    1978年  神奈川大學(xué)工學(xué)院電氣工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)
    同年加入渡邊電子器械（股份）公司（現(xiàn)在的GRAPHTEC（股份）子公司）其后，轉(zhuǎn)移到GRAPHTE（股份）公司，從事測(cè)量?jī)x器及其外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)
    1996年  從上述公司退出
    同年加入巖田電氣工業(yè)（股份）公刮，從事PIC應(yīng)用的記錄器開(kāi)發(fā)工作
    2003年  從上述公司退出，創(chuàng)建個(gè)人事務(wù)所FITDESIGN，從事PIC和硬件的代理開(kāi)發(fā)及獨(dú)自開(kāi)發(fā)商品的銷(xiāo)售

書(shū)籍目錄

第1章  電子制作初學(xué)者的硬件入門(mén)  1.1  電子電路的基礎(chǔ)知識(shí)    1.1.1  歐姆定律    1.1.2  輸入電阻和輸出電阻    1.1.3  吸收電流和源電流    1.1.4  門(mén)限值    1.1.5  磁  滯    1.1.6  時(shí)間常數(shù)    1.1.7  小結(jié)  1.2  數(shù)據(jù)表表示方法    1.2.1  絕對(duì)最大額定值    1.2.2  DC特性    1.2.3  AC特性    1.2.4  小結(jié)  1.3  電源電路    1.3.1  開(kāi)關(guān)式電源    1.3.2  降壓器式電源    1.3.3  AC適配器電源    1.3.4  源于其他設(shè)備的5V電源    1.3.5  源于電壓值不適宜的其他設(shè)備的DC電源（12V電源等）    1.3.6  源于不能共同接地的其他設(shè)備的DC電源    1.3.7  利用電池直接驅(qū)動(dòng)    1.3.8  利用高電壓電池進(jìn)行驅(qū)動(dòng)（9V電池等）    1.3.9  利用低電壓電池的驅(qū)動(dòng)（1.5V電池等）    1.3.10  利用信號(hào)線的電源    1.3.11  PIC單片機(jī)方面的思考    1.3.12  小結(jié)  1.4  時(shí)鐘電路    1.4.1  RC振蕩電路    1.4.2  陶瓷振子    1.4.3  石英振子    1.4.4  石英振子內(nèi)裝的振蕩器    1.4.5  石英振子、分頻器內(nèi)裝振蕩器    1.4.6  振蕩器配置    1.4.7  小結(jié)  1.5  復(fù)位電路    1.5.1  內(nèi)置復(fù)位電路1：加電復(fù)位（POR）    1.5.2  內(nèi)置復(fù)位電路2：布勞恩輸出復(fù)位（BOR）    1.5.3  外部復(fù)位電路1：基于專(zhuān)用IC的復(fù)位電路    1.5.4  外部復(fù)位電路2：利用只C和二極管的復(fù)位電路    1.5.5  小結(jié)  1.6  輸入和輸出端子    1.6.1  框圖的用法    1.6.2  各端口的說(shuō)明    1.6.3  小結(jié)  1.7  定時(shí)器電路    1.7.1  計(jì)數(shù)器    1.7.2  TIMERo的說(shuō)明    1.7.3  小結(jié)  1.8  RS.232C接口    1.8.1  RS-232C的基礎(chǔ)    1.8.2  利用PIC的USART功能實(shí)現(xiàn)RS-232C接口    1.8.3  小結(jié)  1.9  A/D轉(zhuǎn)換器    1.9.1  A/D轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)    1.9.2  PIC16F87X的A/D轉(zhuǎn)換器    1.9.3  基準(zhǔn)電壓電路    1.9.4  輸入電路    1.9.5  小結(jié)  1.10  模擬比較器    1.10.1  比較器的基礎(chǔ)知識(shí)    1.10.2  PIC16F87XA的比較器    1.10.3  小結(jié)  1.11  基準(zhǔn)電壓    1.11.1  關(guān)于一般的基準(zhǔn)電壓    1.11.2  PIC16F87XA的基準(zhǔn)電壓    1.11.3  小結(jié)  1.12  應(yīng)用電路實(shí)例    1.12.1  D/A轉(zhuǎn)換器    1.12.2  USB接口    1.12.3  小結(jié)第2章  傳感器的應(yīng)用（熱電偶、白金測(cè)溫電阻器、應(yīng)變儀）  2.1  為獲取自然界信息而進(jìn)行的測(cè)量概況  2.2  各種傳感器的原理與特性    2.2.1  熱電偶（溫度傳感器）    2.2.2  白金測(cè)溫電阻器（溫度傳感器）    2.2.3  應(yīng)變儀（壓力、載荷、加速度和位移傳感器）  2.3  測(cè)量電路的設(shè)計(jì)和制作    2.3.1  方法探討    2.3.2  使用部件的探討    2.3.3  控制微型計(jì)算機(jī)部分    2.3.4  A/D轉(zhuǎn)換和電源部分    2.3.5  熱電偶放大器    2.3.6  端子溫度的測(cè)定    2.3.7  電路說(shuō)明    2.3.8  測(cè)溫電阻器放大器    2.3.9  應(yīng)變儀放大器  2.4  程序設(shè)計(jì)和判定工作任務(wù)    2.4.1  總體流程    2.4.2  平均化處理部分    2.4.3  工作任務(wù)判定    2.4.4  探討獲得更高的性能第3章  處理熱敏電阻和電力的電路及程序設(shè)計(jì)  3.1  設(shè)計(jì)階段  3.2  溫度傳感器    3.2.1  使用熱敏電阻    3.2.2  溫度-電壓表的制作方法  3.3  溫度的設(shè)定法  3.4  輸出的ON/OFF控制    3.4.1  溫度低時(shí)的大電流流動(dòng)    3.4.2  在OV附近進(jìn)行ON/OFF操作  3.5  可變輸出控制  3.6  相位控制  3.7  零位伏特檢測(cè)電路  3.8  相位控制用輸出電路  3.9  實(shí)際電路    3.9.1  ON/OFF溫度控制電路    3.9.2  相位控制電路  3.10  制作上應(yīng)注意的問(wèn)題  3.11  部件的獲取方法第4章  采用ICE的軟件開(kāi)發(fā)舉例  4.1  什么是ICE  4.2  用ICE能做什么  4.3  ICE的詳細(xì)功能    4.3.1  環(huán)境方面    4.3.2  文件方面    4.3.3  表示方面    4.3.4  執(zhí)行方面    4.3.5  調(diào)試方面  4.4  ICE的操作  4.5  使用ICE進(jìn)行開(kāi)發(fā)的例子  4.6  ICE的采購(gòu)第5章  P置C應(yīng)用概念集  5.1  用1個(gè)輸入端口讀取調(diào)整器位置    5.1.1  工作說(shuō)明    5.1.2  程序  5.2  用2個(gè)輸出端口使3個(gè)LED點(diǎn)亮    5.2.1  工作說(shuō)明    5.2.2  程序  5.3  用2個(gè)輸出端口使8個(gè)LED點(diǎn)亮    5.3.1  工作說(shuō)明    5.3.2  程序  5.4  利用調(diào)整器可以調(diào)整頻率的簡(jiǎn)易鋸齒波發(fā)生器    5.4.1  工作說(shuō)明    5.4.2  程序    5.4.3  實(shí)際測(cè)量值  5.5  在5.4節(jié)的電路中讀取調(diào)整器位置    5.5.1  工作說(shuō)明    5.5.2  程序  5.6  利用調(diào)整器構(gòu)建可調(diào)的等待時(shí)間    5.6.1  工作說(shuō)明    5.6.2  程序  5.7  用2個(gè)輸入端口讀取4接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)    5.7.1  工作說(shuō)明    5.7.2  程序  5.8  用1個(gè)輸出端口轉(zhuǎn)換2色LED并使其點(diǎn)亮    5.8.1  工作說(shuō)明    5.8.2  程序  5.9  把端口兼用于輸入和輸出    5.9.1  工作說(shuō)明    5.9.2  程序  5.10  利用模擬比較器的4通道、4bit的A/D轉(zhuǎn)換器    5.10.1  工作說(shuō)明    5.10.2  程序  5.11  使模擬比較器具有磁滯    5.11.1  工作說(shuō)明    5.11.2  程序  5.12  把基準(zhǔn)電壓作為4位D/A轉(zhuǎn)換器使用    5.12.1  工作說(shuō)明    5.12.2  程序  5.13  使用基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生SIN波形    5.13.1  工作說(shuō)明    5.13.2  程序第6章  機(jī)電一體化——安裝現(xiàn)場(chǎng)  6.1  作為微型計(jì)算機(jī)輸入和輸出的接點(diǎn)  6.2  振蕩對(duì)策：作為輸入的繼電器  6.3  驅(qū)動(dòng)機(jī)械繼電器：作為輸出的繼電器    6.3.1  繼電器的驅(qū)動(dòng)電路    6.3.2  電涌對(duì)策    6.3.3  實(shí)際電路舉例  6.4  在工廠等場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)要考慮的事項(xiàng)

章節(jié)摘錄

插圖：微芯科技公司也公開(kāi)了開(kāi)發(fā)中設(shè)備的數(shù)據(jù)表，在其電氣特性的頁(yè)面中，記載了PRELIMINARY和ADVANCE INFORMATION。這樣做可認(rèn)為有預(yù)告設(shè)備正在開(kāi)發(fā)中，或者先行公開(kāi)有關(guān)信息等。過(guò)去都是等產(chǎn)品開(kāi)始發(fā)送出去時(shí)，才把這些資料以附帶數(shù)據(jù)表的形式進(jìn)行公開(kāi)。IC的負(fù)的一側(cè)的電源端子，它通常連接到GND。IC的正的一側(cè)的電源端子，它連接到與這個(gè)端子之間規(guī)定的電壓源上。為了能使IC工作，它是必須連接的端子。保護(hù)電路若對(duì)保護(hù)電路進(jìn)行大致區(qū)分，則有為防止外部的異常輸入對(duì)裝置和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的電路，以及為防止裝置內(nèi)的異常對(duì)外部造成影響的保護(hù)電路。在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的電源設(shè)備中的所謂短路保護(hù)，就是一種當(dāng)輸出短路時(shí)，電源設(shè)備對(duì)自身的保護(hù)電路。另外，在輸入端加進(jìn)了保險(xiǎn)絲，這樣即使當(dāng)電源設(shè)備發(fā)生故障，內(nèi)部形成短路，也不會(huì)對(duì)供電一側(cè)的電源裝置造成影響，所以它也是一種保護(hù)電路。降壓器電源利用變壓器對(duì)來(lái)自商用AClOOV的電源等進(jìn)行降壓以后，再用整流電路使其變成直流，然后進(jìn)一步通過(guò)穩(wěn)壓電路，成為所謂電源。因?yàn)榻祲浩魇降碾娫丛肼曅。栽诟哽`敏度的測(cè)量?jī)x器等的模擬電路部分中，大部使用這類(lèi)電源，但是它的缺點(diǎn)是重量大，體積大，而且價(jià)格比較高。開(kāi)關(guān)式電源在保持其高價(jià)的時(shí)期，降壓器方式成為電源電路的主流，但是現(xiàn)在，開(kāi)關(guān)方式成為主流。三端子調(diào)節(jié)器從變動(dòng)的電源電壓獲得具有一定穩(wěn)定性的輸出電壓，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為穩(wěn)定化。用來(lái)進(jìn)行這種穩(wěn)定化的IC就是三端子調(diào)節(jié)器，最通用的穩(wěn)定化元件。三端子調(diào)節(jié)器因?yàn)槠渚哂腥龡l腿的形狀而得名。

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《PIC單片機(jī)基礎(chǔ)與傳感器應(yīng)用》由科學(xué)出版社出版。

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