單片機外圍接口電路與工程實踐

前言

　　我在2003年出版的《單片機與CPLD綜合應(yīng)用技術(shù)》一書中寫了一篇前言，叫《尋找一份好工作并不難》?！　∵@篇前言開頭寫道：“2002年11～12月間的一個多月里，我走訪了全國各地的十幾所大學(xué)，接觸了300多名應(yīng)屆本科生與碩士生，面試的結(jié)果實在有點出人意料，至今仍然令人感慨萬千，我的內(nèi)心久久不能平靜?！辟即蟮囊粋€國家找?guī)讉€有用之才竟是這樣如此之艱辛，可謂是可悲可嘆??！這在一名企業(yè)家的心靈深處，留下的是怎樣的感嘆？企業(yè)家對人才的渴望是尤為深切的。我們每年對人才的尋找，都要花費很大的人力與財力，幾乎發(fā)動了全國所有相關(guān)的老師?！　∥以谠撐闹泻粲酰骸拔抑灰笏麄兡軌蛘莆諉纹瑱C應(yīng)用開發(fā)的基本技能。用匯編和C51語言寫過一些基本的程序，真正動手做過一些簡單的項目，然后可以將自己做過的項目寫成比較規(guī)范的文檔。”“這種形式的自我介紹肯定要比寫得千篇一律的‘八股文’簡歷不知道要強多少倍?！薄爸挥芯邆溥@樣基礎(chǔ)的學(xué)生，才值得企業(yè)花錢對其進行二次‘開發(fā)’?！薄　」湃嗽疲骸耙蝗~知秋”，這就是企業(yè)家對目前高校培養(yǎng)的人才的憂慮?！　⑼ɡ蠋熝刂@一思想，編寫了本套旨在全面訓(xùn)練學(xué)生工程實踐能力的單片機實訓(xùn)教材——《單片機基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實踐》、《單片機外圍接口電路與工程實踐》。其采用分立元件制作小模塊的方法，從單片機基礎(chǔ)全面推向單片機的實際應(yīng)用與工程實踐學(xué)習(xí)?！　⑴c本套書編寫的幾位作者都是多年從事單片機實際研發(fā)與教學(xué)實踐的老師，他們的設(shè)計是從實際的教學(xué)中總結(jié)而來，又運用到具體的教學(xué)中去。在興趣性、實踐性和實用性方面得到綜合的體現(xiàn)，并充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。　　進行單片機開發(fā)教學(xué)，過去都是依賴于實驗板。學(xué)習(xí)時在實驗板上，主要是強調(diào)程序的編寫和調(diào)試，而且是針對固定的硬件接口編寫程序。劉同法老師編寫的這套《單片機基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實踐》、《單片機外圍接口電路與工程實踐》打破常規(guī)，從以下幾個方面使學(xué)生得到了鍛煉?！　∑湟?，從硬件上，一開始就讓學(xué)生接觸到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件電路和各執(zhí)行元件的性能及工作原理。就硬件電路方面而言，可使學(xué)生對過去所學(xué)的電子基礎(chǔ)知識得以復(fù)習(xí)和鞏固，并學(xué)會了如何應(yīng)用，更重要的是使學(xué)生得到了單片機最小系統(tǒng)硬件制作的親身經(jīng)歷，從而提高了動手能力，為以后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本套書是作者根據(jù)多年在單片機教學(xué)、教材編寫、項目開發(fā)及培訓(xùn)等方面的經(jīng)驗編寫的，并配有姊妹篇《單片機外圍接口電路與工程實踐》。本套書分為基礎(chǔ)篇與實戰(zhàn)篇?；A(chǔ)篇主要講述單片機基礎(chǔ)知識、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)與編程方法以及內(nèi)部功能與應(yīng)用；實戰(zhàn)篇——最小系統(tǒng)實踐與外圍接口電路工程實踐則以課題的形式，采用小模塊制作教學(xué)法訓(xùn)練學(xué)生對單片機的初級應(yīng)用能力和中級應(yīng)用能力。    本書是前一書實戰(zhàn)篇的延續(xù)，通過對單片機外圍接口電路深入探討，揭示了芯片與工程之間關(guān)系。全書圍繞單片機與外圍接口芯片間的通信過程，深入淺出地闡述了SPI、I2C的通信和編程實現(xiàn)。本書可作為從事自動控制、智能儀器儀表、電力電子、機電一體化等單片機應(yīng)用的工程技術(shù)人員以及單片機愛好者的參考資料。

作者簡介

　　劉同法，衡陽技師學(xué)院實踐課程指導(dǎo)老師，主要研究單片機教學(xué)與開發(fā)?！　?996年開始學(xué)習(xí)計算機，1998年學(xué)習(xí)計算機C／C++語言。2000年秋參與某公司大型酒店管理系統(tǒng)、娛樂場所點歌系統(tǒng)，大廳音樂全自動播放系統(tǒng)的組織、策劃和開發(fā)，2003年年底完工。因他酷愛鼠動控制，2004年春至2005年冬前往周立功單片機發(fā)展有限公司學(xué)習(xí)單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)。2006年春回到衡陽技師學(xué)院，并將單片機教學(xué)引入學(xué)院的培養(yǎng)計劃，從此結(jié)束了技工教育開不出單片機課程的歷史（因?qū)W生學(xué)不懂）。同年編寫了《單片機基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實踐》一書，作為學(xué)院單片機課程救材。并隨書創(chuàng)建了單片機小模塊制作教學(xué)法，推動實踐教學(xué)?！　纹瑱C教學(xué)理念是：“動手！動手！！再動手！??！”只要動手，切都是學(xué)習(xí)?！　∨砝^衛(wèi)，衡陽技師學(xué)院高級講師，國家職業(yè)技能鑒定中心計算機專業(yè)考評員，院教研組成員，主要研究計算機教學(xué)和軟件工程。　　1990年開始學(xué)習(xí)計算機。2000年舂學(xué)習(xí)計算機編程語言。2001年底參與工業(yè)用大型水塔供水控制系統(tǒng)的開發(fā)。2002-2ID04年前往天津?qū)W習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)管理與通信工程，曾經(jīng)在國家級刊物上發(fā)表過多篇教育論文，并編著有《計算機網(wǎng)絡(luò)管理與實踐》、《計算機組成與維護訓(xùn)練教程》。　　教學(xué)理念是：“實踐！實踐！再實踐！”　　眭仁武，衡陽師范學(xué)院計算機系副教授，教研室主任。衡陽匯發(fā)電子信息技術(shù)有限公司技術(shù)顧問。　　1996年在國防科技大學(xué)計算機專業(yè)進修，1997年、1999年、2001年任全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽衡陽師院代表代隊指導(dǎo)教師，并獲獎。20004F負責(zé)衡陽儀表廠“智能IC卡燃氣表系統(tǒng)”的研究。2002年9月完工并交付使用。2003年參與全國教育科學(xué)“十五”規(guī)劃課題“農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化人才需求與農(nóng)業(yè)職業(yè)教育改革研究”。2004年負責(zé)主持湖南省教育廳“基于復(fù)雜性交互理論微機接口網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺的開發(fā)與研究”。2004年獲湖南省教育成果三等獎。曾生編《（匯編語言與微機原理）學(xué)習(xí)指導(dǎo)與訓(xùn)練》?！　∽非蟮睦砟钍牵骸白鰧W(xué)生喜愛的老師。”

書籍目錄

第1章  工程設(shè)計基礎(chǔ)  1.1  工程設(shè)計的思路與方法    1.1.1  概  念    1.1.2  華羅庚的統(tǒng)籌法    1.1.3  方框圖法    1.1.4  多人協(xié)作工程開發(fā)的思路    1.1.5  統(tǒng)籌法在實際工程中的應(yīng)用  1.2  工程程序設(shè)計基礎(chǔ)與規(guī)范    1.2.1  創(chuàng)建《.INC》程序頭［Head］文件    1.2.2  程序的編寫規(guī)范    1.2.3  程序參考實例  1.3  單片機系統(tǒng)電路監(jiān)控和抗干擾的設(shè)計    1.3.1  電路監(jiān)控    1.3.2  單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)  1.4  常見硬件制作故障與程序編譯錯誤的解決方法    1.4.1  “斷路法”在硬件排錯中的應(yīng)用    1.4.2  “屏蔽法”在軟件排錯中的應(yīng)用  1.5  Flash Magic P89V51RB2芯片ISP下載使用簡易指南  1.6  向Keil μVision2舊版加入P89V51RD2的方法第2章  P89V51RD2新增內(nèi)部資源的運用實踐  2.1  P89V51RD2看門狗的應(yīng)用方法    2.1.1  P89V51RD2看門狗    2.1.2  P89V51RD2看門狗的應(yīng)用  2.2  P89V51RD2中程序的加密方法    2.2.1  Flash Magic程序下載軟件加密單片機程序（用ISP編程）    2.2.2  P89V51RD2芯片的加密原理與要求  2.3  運用P89V51RD2的IAP功能向Flash程序存儲器讀/寫數(shù)據(jù)的實現(xiàn)第3章  單片機外圍接口電路在工程中的應(yīng)用  3.1  通用I/O口類    課題1  74LS164與74HC595的原理與應(yīng)用    課題2  74LS154與74HC138的工作原理與應(yīng)用    課題3DS1302實時時鐘的工作原理與應(yīng)用    課題4DS18B20溫度傳感器的原理與應(yīng)用    課題516×16點陣顯示漢字的原理與應(yīng)用  3.2  SPI通信類    課題6  P89V51RD2與P89V51RD2間自帶SPI的原理與應(yīng)用    課題7鐵電FM25040A存儲器自帶SPI通信的讀/寫原理與應(yīng)用    課題8ZLG7289  自帶SPI的原理與應(yīng)用    課題9  JCM12864M自帶SPI通信的LCD原理與應(yīng)用    課題10  語音芯片ISD4004自帶SPI的原理與應(yīng)用  3.3  I2C通信類    課題11  I2C總線原理與I2C從件AT24Cxx的運用    課題12  自帶I2C數(shù)字溫度傳感器LM75A 的原理與應(yīng)用    課題13  自帶I2C的PCF8563實時時鐘芯片的原理與應(yīng)用    課題14  自帶I2C的SD2303高精實時時鐘芯片的原理與應(yīng)用    課題15  自帶I2C的ZLG7290原理與應(yīng)用    課題16  自帶I2C串行擴展并行芯片PCA9554串轉(zhuǎn)并可讀/寫芯片的原理與運用    課題17  自帶I2C的16位地址的數(shù)據(jù)存儲器件FM24C512的原理與應(yīng)用  3.4  并行口通信類    課題18  語音芯片ISD25120(用PCA9554實現(xiàn)地址并行轉(zhuǎn)串行)的原理與應(yīng)用  3.5  其他通信類    課題19  可編程數(shù)字電位器CAT5113的原理與應(yīng)用    課題20  A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片\[TLC 1549_spi(A/D) TLC 5615_spi(D/A)\]的原理與應(yīng)用    課題21  A/D和D/A的轉(zhuǎn)換芯片PCF8591的原理與應(yīng)用    課題22  nRF905無線收發(fā)一體芯片在單片機通信中的運用    課題23  PT2272、PT2262無線遙控編解碼芯片在單片機中的運用    課題24  紅外遙控在單片機中的運用    課題25  超聲波測距的原理與應(yīng)用    課題26  濕度傳感器在溫室育秧控制系統(tǒng)中的運用    課題27  壓力傳感器在全自動電熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的運用    課題28  煙霧傳感器在家用抽油煙機控制系統(tǒng)中的運用    課題29  學(xué)校作息時間控制系統(tǒng)的開發(fā)    課題30  單片機在大型電機控制工程中的應(yīng)用與探討附錄A  單片機外圍接口器件時序圖與編程隨感附錄B  單片機外圍接口電路時序圖的編程與實現(xiàn)附錄C  快速學(xué)習(xí)本書的方法附錄D  漫漫路  吾求索附錄E  隨書光盤內(nèi)容說明結(jié)束語參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　工程設(shè)計基礎(chǔ)　　1.1　工程設(shè)計的思路與方法　　1.1.1　概念　　作為一個初學(xué)者，第一次接到工程項目，心中難免會一片茫然。那么，做工程項目該從何下手呢?這就是下面要詳細解決的問題?！　∈紫龋屛覀儊硎煜讉€概念。　?。?）工程　　工程就是將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門中去而形成的各學(xué)科的總稱。這些學(xué)科是應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理，結(jié)合在生產(chǎn)實踐中所積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展起來的，其目的在于利用和改造自然來為人類服務(wù)，如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、機電工程、化學(xué)工程等。主要內(nèi)容有：對于工程基地的勘測設(shè)計、施工、原材料的選擇研究，設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計制造，工藝和施工方法的研究等。工程就是將要產(chǎn)生（發(fā)生）的事物的整體。華羅庚先生在優(yōu)選法中舉的小例——“泡茶”，就是一個非常小的工程。從洗開水壺到煮開水再到泡茶的全過程，它將產(chǎn)生的是可喝的茶水?！　。?）工程項目　　工程項目亦稱“單項工程”，是基本建設(shè)項目的組成部分。它是在一個基本建設(shè)項目中，具有獨立設(shè)計文件的，并在竣工后能獨立發(fā)揮設(shè)計所規(guī)定的生產(chǎn)能力或效能的工程。例如，新建一個汽車廠是一個基本建設(shè)項目，其中鑄工、木工、發(fā)動機等各個車間都是工程項目。也就是說，工程項目是工程中的分支，就如我們編寫的子程序。

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