單片機硬件接口電路及實例解析

前言

作者從事自動化工作已有幾十年的時間，有一定的實踐經(jīng)驗和理論水平。實際工作讓我們看到，無論是居家測控還是企業(yè)測控，無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)還是航空航天測控系統(tǒng)，無論是單體的儀器儀表還是龐大的自動化控制系統(tǒng)，單片機核心技術(shù)的應(yīng)用之廣泛是任何一種電子元器件無法比擬的。自然，單片機也不是孤立的，它也需要借助于很多外圍元器件來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。為此，我們編寫了這本書，它是一本理論聯(lián)系實際的單片機自動化控制類書籍。本書有針對性、全面而又系統(tǒng)地闡述了單片機接口電路中的技術(shù)要點，重點部分都附有實例，更有對這些應(yīng)用實例的詳細解釋和分析。本書對于那些實際應(yīng)用涉及面廣的接口電路技術(shù)進行了知識延伸和應(yīng)用推廣，為讀者應(yīng)用和理解書中的內(nèi)容帶來很大幫助。在編寫方式上，本書堅持“功能至上、實用優(yōu)先”的原則，既詳細闡述了單片機接口電路的原理，又重點介紹了一些熱門接口芯片，為讀者全面掌握單片機接口技術(shù)奠定了堅實基礎(chǔ)。全書貫穿了單片機接口技術(shù)和應(yīng)用實例這個總線，突出了簡明實用這一重要特點。尤其是書中所列舉的大部分實例內(nèi)容，在經(jīng)過適當軟硬件搭配或調(diào)試之后都可以應(yīng)用于生產(chǎn)、科研，創(chuàng)造出豐碩的社會效益和經(jīng)濟效益。全書共11章，第1章為接口技術(shù)概論，提綱挈領(lǐng)地介紹了人機通道等一些基本概念，不斷把實質(zhì)內(nèi)容引向深入。第2章針對鍵盤、功能鍵、撥碼盤這些最常用的輸入通道配置的接口技術(shù)的關(guān)鍵性問題進行了詳盡介紹，并從實用角度提供了解決方案。第3章重點介紹LED顯示器接口電路，針對它們的接口電路和技術(shù)關(guān)鍵，解答大量實質(zhì)性問題，并通過豐富的圖表和實例，真正從實用角度提供理論闡述和解決答案，使讀者得到最大的幫助。第4章介紹液晶顯示接口電路。本章從液晶顯示器件開始介紹，然后介紹液晶顯示模塊LCM的分類與特點，最后圍繞液晶顯示這個大主題，通過大量應(yīng)用實例對液晶顯示器的應(yīng)用電路進行表述和解析，為讀者深入掌握液晶顯示接口電路打下良好基礎(chǔ)。第5章為A/D轉(zhuǎn)換接口電路，它是單片機/計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集中不可缺少的重要技術(shù)，更是單片機接口技術(shù)的重點之一。本章先從模擬量及其信號輸入通道開始，再研究A/D轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用技術(shù)。第6章介紹高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路，包括12～16位A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路，這部分電路與一般的A/D轉(zhuǎn)換器不同，在實際應(yīng)用上更有其獨特特點。本章比較詳細地介紹了ADC1210/ADC1211、AD574A/ADC674A/ADC1674、高速12位A/D轉(zhuǎn)換器AD578/AD678/AD1678、14位A/D轉(zhuǎn)換器AD679/ADC1679及16位A/D轉(zhuǎn)換器ADC1143的實用接口電路，并有其他大量實用的接口電路奉獻給讀者。第7章重點向讀者講述雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的有關(guān)內(nèi)容，從3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器開始，逐次介紹了4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、12位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器和16位積分型ADC等，最后闡述了A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用技巧，以便讀者應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換器更加得心應(yīng)手。第8章重點研究V/F轉(zhuǎn)換原理及其實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法。重點介紹了V/F轉(zhuǎn)換器與單片機的接口和V/F轉(zhuǎn)換器應(yīng)用實例及應(yīng)用設(shè)計，以及V/F轉(zhuǎn)換過程中抗干擾技術(shù)等大量內(nèi)容。第9章為D/A轉(zhuǎn)換接口，首先闡述了D/A轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標等有關(guān)問題，然后逐一介紹了DAC0832、AD558轉(zhuǎn)換器和多通道D/A轉(zhuǎn)換器AD7226的性能和應(yīng)用知識，并重點對D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式及其與單片機的實用接口技術(shù)做了詳盡闡述。第10章專門討論高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路，從10位開始一直到16位D/A轉(zhuǎn)換芯片都進行了介紹，還對高位D/A轉(zhuǎn)換器與單片機的接口方式和連接方式等關(guān)鍵問題都一一做了介紹。第11章重點介紹的是通信接口技術(shù)和通信方式中的很多實際知識，從傳輸方式到收/發(fā)時鐘，從通信硬件到軟件，都對大量的有關(guān)問題和知識進行了介紹。本書最大的特點是內(nèi)容豐富、形式新穎、圖文并茂、實用性強，而且實例眾多、圖表齊備，便于閱讀的同時又極易于理解和應(yīng)用。作者編寫這本書的主要目的，是想通過本書讓讀者完全掌握單片機接口電路，并將本書內(nèi)容結(jié)合與單片機原理有關(guān)的書籍，提高讀者的單片機應(yīng)用技術(shù)。但是，由于篇幅所限，本書重點側(cè)重于硬件應(yīng)用，而未能將所有的軟件程序收錄其中，望讀者注意彌補。本書由高級工程師謝宜仁主編，謝東辰、李杰和謝煒擔任副主編。參加本書編寫的人員還有李妍、翟翠英、梅立云等，同時感謝謝煜、謝承霖、謝明軒、張文駿、謝英謨、張景琛、張菁菁、李東平、梅立凱、袁枚、梅雨楠等，他們在本書編寫過程中提供了很大的幫助。本書在編寫過程中得到了各級自動化學(xué)會領(lǐng)導(dǎo)專家的支持和幫助，電子工業(yè)出版社趙麗松主任和王敬棟編輯等在書稿編排、審校等各方面都給予特別熱情的關(guān)心和支持。本書還從相關(guān)參考文獻中借鑒了大量資料，吸取了豐富經(jīng)驗。在此，編著者謹向關(guān)心和幫助本書出版的各界人士特別是電子工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)和編輯們表示衷心的感謝。由于書稿撰寫和校對的時間倉促，更因編著者學(xué)識水平所限，書中難免有不妥之處，懇請有關(guān)專家和廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書通過大量實例介紹了單片機硬件接口電路，主要內(nèi)容包括接口技術(shù)概論，鍵盤、功能鍵及撥碼盤的接口電路，LED顯示器接口電路，液晶顯示接口電路，A/D轉(zhuǎn)換接口電路，高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路，雙積分A/D轉(zhuǎn)換接口電路，V/F轉(zhuǎn)換接口電路，D/A轉(zhuǎn)換接口電路，高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路，以及通信接口技術(shù)。本書凝結(jié)了作者多年的實踐經(jīng)驗，為讀者學(xué)習(xí)和運用單片機硬件接口電路提供了翔實的高科技、高水準的專業(yè)技術(shù)資料。    本書內(nèi)容全面，分析透徹，圖表齊全，資料豐富，適合工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材。

書籍目錄

第1章  接口技術(shù)概論  1.1  接口的一般概念  1.2  人—機對話和人—機通道第2章  鍵盤、功能鍵及撥碼盤的接口電路  2.1  按鍵抖動原理  2.2  按鍵消抖的一般措施    2.2.1  雙穩(wěn)態(tài)消抖    2.2.2  積分濾波消抖  2.3  按鍵接口技術(shù)    2.3.1  獨立式按鍵接口電路    2.3.2  矩陣式鍵盤接口電路  2.4  少量功能鍵及撥碼盤接口電路    2.4.1  靜態(tài)開關(guān)與功能開關(guān)    2.4.2  數(shù)字撥碼盤    2.4.3  雙功能鍵和多功能鍵  2.5  應(yīng)用實例解析（鍵盤接口）    2.5.1  BCD撥碼盤與8051單片機接口    2.5.2  8279鍵盤、顯示器接口芯片及應(yīng)用第3章  LED顯示器接口電路  3.1  常用顯示器件    3.1.1  常用顯示器件    3.1.2  LED顯示器  3.2  常用驅(qū)動芯片    3.2.1  常用驅(qū)動器    3.2.2  ULN2003A驅(qū)動器芯片    3.2.3  CMOS八位LED驅(qū)動器ICM7218系列芯片    3.2.4  BCD— 七段鎖存/譯碼/驅(qū)動器MC14513    3.2.5  串行輸入顯示驅(qū)動接口芯片MC14499    3.2.6  COMS四位顯示/譯碼/驅(qū)動器ICM7212  3.3  應(yīng)用實例解析    3.3.1  LED動態(tài)顯示電路    3.3.2  MC14558/MC14547 BCD— 七段譯碼驅(qū)動器與8051的接口電路    3.3.3  BCD— 七段鎖存/譯碼/驅(qū)動器MC14513與8051的接口電路    3.3.4  利用MC14495共陰極LED進行顯示的三位半數(shù)字電壓表電路    3.3.5  串行輸入顯示驅(qū)動接口芯片MC14499與8051接口電路    3.3.6  COMS四位顯示/譯碼/驅(qū)動器ICM7212系列產(chǎn)品與8051作串行接口    3.3.7  采用軟件譯碼的串行口六位靜態(tài)LED顯示功能的接口電路    3.3.8  采用軟件譯碼的八位LED驅(qū)動器ICM7218A與8051單片機組成的動態(tài)顯示接口電路    3.3.9  帶驅(qū)動器的八位動態(tài)LED顯示器接口和驅(qū)動電路    3.3.10  8255與串行口擴展的鍵盤、顯示器電路    3.3.11  用并行擴展口8155構(gòu)成的鍵盤、顯示器電路    3.3.12  用8279構(gòu)成的16位LED電子收款機用顯示器電路  3.4  LED光柱模擬顯示器及其接口技術(shù)    3.4.1  LED光柱模擬顯示器件    3.4.2  應(yīng)用實例解析（光柱LED顯示器）  3.5  LED大屏幕顯示器的單片機控制接口第4章  液晶顯示接口電路  4.1  液晶顯示器件    4.1.1  液晶顯示器    4.1.2  四位LCD靜態(tài)驅(qū)動芯片ICM7211    4.1.3  點陣式液晶顯示控制器HD61830芯片  4.2  液晶顯示模塊LCM    4.2.1  LCM的特點與分類    4.2.2  液晶顯示的字符和圖形的形成    4.2.3  點陣式字符LCM的指令    4.2.4  點陣式字符LCM的主要技術(shù)指標和功能特點    4.2.5  點陣式字符LCM工作時序  4.3  應(yīng)用實例解析（液晶顯示）    4.3.1  七段液晶顯示器的電極配置圖和靜態(tài)驅(qū)動電路圖    4.3.2  點陣式LCD的驅(qū)動    4.3.3  兩片四位LCD靜態(tài)驅(qū)動芯片ICM7211（A）M與8051組成的八位LCD電路    4.3.4  點陣式液晶顯示控制器HD61830芯片與8051的接口電路    4.3.5  點陣式字符液晶顯示模塊LCM與8051的接口電路第5章  A/D轉(zhuǎn)換接口電路  5.1  模擬量及其信號輸入通道    5.1.1  模擬量與開關(guān)量    5.1.2  信號輸入通道  5.2  A/D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用    5.2.1  模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器    5.2.2  常用A/D轉(zhuǎn)換器芯片的主要性能和特點    5.2.3  A/D轉(zhuǎn)換器的選擇    5.2.4  使用A/D轉(zhuǎn)換器的注意事項第6章  高位A/D轉(zhuǎn)換接口電路第7章  雙積分A/D轉(zhuǎn)換接口電路第8章  V/F轉(zhuǎn)換接口電路第9章  D/A轉(zhuǎn)換接口電路第10章  高位D/A轉(zhuǎn)換接口電路第11章  通信接口技術(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 接口技術(shù)概論1.1 接口的一般概念接口（interface）是計算機領(lǐng)域中專用的抽象概念，也是一個含義很廣的名詞。它是一種方法，也是一種做法，是相對于計算機主系統(tǒng)之外所有軟硬件配置的統(tǒng)稱。從軟件技術(shù)方面講，接口是一組包含了函數(shù)型方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過這組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，客戶代碼可以調(diào)用組件對象的功能達到設(shè)計者的目的。接口是一種特殊的類，它的特殊在于該類中所有的方法都沒有方法體。接口可以用來聲明引用類型的變量，但不可以實例化，因為它的方法是不完整的。所以，使用接口也就是補全接口所規(guī)定的所有方法的方法體。接口是用來定義程序的一種協(xié)定。實現(xiàn)接口的類或結(jié)構(gòu)要與接口的定義嚴格一致。有了這個協(xié)定，理論上可以拋開編程語言的限制。接口可以從多個基接口繼承，而類或結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)多個接口。接口可以包含方法、屬性、事件和索引器。接口本身不提供它所定義的成員的實現(xiàn)。接口只指定實現(xiàn)該接口的類或接口必須提供的成員。接口描述了組件對外提供的服務(wù)。組件和組件之間、組件和客戶之間都是通過接口進行交互的。因此組件一旦發(fā)布，它只能通過預(yù)先定義的接口來提供合理的一致的服務(wù)。一個組件可以實現(xiàn)多個組件接口，而一個特定的組件接口也可以被多個組件來實現(xiàn)。組件接口必須是能夠自我描述的。這意味著組件接口應(yīng)該不依賴于具體的實現(xiàn)，將實現(xiàn)和接口分離，徹底消除了接口的使用者和接口的實現(xiàn)者之間的耦合關(guān)系，增強了信息的封裝程度。同時這也要求組件接口必須使用一種與組件實現(xiàn)無關(guān)的語言。目前組件接口的描述標準是IDL語言。由于接口是組件之間的協(xié)議，因此組件的接口一旦被發(fā)布，組件生產(chǎn)者就應(yīng)該盡可能地保持接口不變，任何對接口語法或語義上的改變，都有可能造成現(xiàn)有組件與客戶之間的聯(lián)系遭到破壞。

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《單片機硬件接口電路及實例解析》為電子工業(yè)出版社出版發(fā)行。

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