單片機實驗與實踐教程

前言

　　在我國，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為單片機的誕生標(biāo)志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。在單片機誕生之前，為了滿足工控對象的嵌入式應(yīng)用要求，只能將通用計算機進行機械加固、電氣加固后嵌入到對象體系（如艦船）中構(gòu)成諸如自動駕駛儀、輪機監(jiān)控系統(tǒng)等。由于通用計算機的巨大體積和高成本，無法嵌入到大多數(shù)對象體系（如家用電器、汽車、機器人、儀器儀表等）中。單片機則應(yīng)嵌入式應(yīng)用而生。單片機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、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個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?！　∮嬎銠C兩大分支的產(chǎn)生，大大促進了現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計算機系統(tǒng)以發(fā)展海量高速數(shù)值計算為己任，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線寬度不斷更新，迅速從8位、16位過渡到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；單片機則以面向?qū)ο蟮膶崟r控制為己任，不斷增強控制能力，降低成本，減小體積，改善開發(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作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來，除了各種類型的工控機，各種以通用微處理器構(gòu)成的計算機主板模塊，以通用微處理器為核，片內(nèi)擴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機等，都實現(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，在我國大規(guī)模應(yīng)用已有十余年歷史。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機及其相關(guān)課程。單片機已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段。除了單獨設(shè)課程外，在涉及的許多實踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、研究生論文課題中，單片機系統(tǒng)都是最廣泛的應(yīng)用手段。近年來，在高校大力推行的各種電子設(shè)計競賽中，采用單片機系統(tǒng)來解決各類電子技術(shù)問題已成趨勢。因此，解決好高等工科院校單片機及其相關(guān)課程的教材具有十分重要的意義。

內(nèi)容概要

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

書籍目錄

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

章節(jié)摘錄

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

編輯推薦

　　與《單片機實驗與實踐教程1》配套的TMD-1模塊化單片機實驗儀，由浙江萬里學(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)，是一個開放式實驗系統(tǒng)。它由一塊主板和許多塊實驗板組成。主板完成51系列單片機的基本實驗。實驗儀采用積木式結(jié)構(gòu)，主板可連接多個實驗板，完成綜合實驗。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，供外接各種實驗板使用。由于接口總線技術(shù)公開，用戶也可自行設(shè)計實驗板并與主板連接。實驗題目共有30多個，可作為高校課程實驗、課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計使用。由于接口總線多樣化，特別適合于電子設(shè)計競賽練習(xí)階段使用。實驗內(nèi)容貼近現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)，可培養(yǎng)學(xué)生動手開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的能力，加強學(xué)生在校期間的實戰(zhàn)訓(xùn)練。

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