《單片機技術與應用(第2版)/全國高等職業教育規劃教材》以職業技能崗位標準引領課程的項目工作任務,以實際應用的門禁系統和液位控制器為載體,采用“項目驅動”教學方法,以AT89S52單片機為對象,系統地介紹了工程項目開發的方法及單片機的應用。主要內容包括單片機知識概述、AT89s52系列單片機尋址方式及指令系統、并行輸入與輸出、AT89s52系列單片機的中斷與定時系統、AT89s52系列單片機串行通信、A-D和D-A轉換、單片機存儲器的擴展。這次修訂,主要是在原理基礎上,調整一下第1版內容的順序;把新的理念加進來,即按知識點進行課程開發;在匯編編程基礎上,加入C語言編程。通過修訂,把新的課程開發理念體現出來,將單片機理論和實踐相融合,將學生所學知識轉化為技能,并注重學生把技能應用于實踐的能力培養。
《單片機技術與應用(第2版)/全國高等職業教育規劃教材》由長期從事一線教學,并長期與企業合作開發項目的高職教師編寫,具有通俗易懂,實用性強,接近實際的特點,既可作為高職高專機、電類專業單片機課程教材,也可作為從事單片機項目開發與應用的工程技術人員的參考書。
單片機的問世和飛速發展掀起了計算機工程應用的一場新革命,給人們的生產、生活帶來了巨大的變化。目前,單片機在工業控制、交通運輸、家用電器、儀器儀表和汽車等領域取得了大量應用成果。在我國大專院校的機、電類相關專業中,已普遍開設了單片機課程。
因此,熟悉、掌握和應用單片機已成為我國科技人員的必備技能之一。
單片機課程是一門理論性、實踐性和綜合性都很強的學科,它不僅需要大量的相關硬件電路知識(如模擬電子技術、數字電子技術和電氣控制技術等)作為知識背景,還需要軟件編程加以支持。本書將理論、實驗和產品開發三者有機結合,以職業技能崗位標準引領課程的項目工作任務,以實際應用的^門禁系統和液位控制器為載體,采用"項目驅動"教學方法,從單片機最小應用系統開始,逐步擴展功能,從小到大,從簡單到復雜,最終完成單片機的綜合訓練項目。
《單片機技術與應用》一書于201 1年1月首次印刷出版,隨著職業教育課程逐步深化改革,單片機課程教學也在進行新的探索與突破,特別是目前,國家高度重視職業教育發展,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》進一步明確了新時期職業教育工作的方針政策,提出以提高質量為重點大力發展職業教育、調動行業企業的積極性、加快發展面向農村的職業教育和增強職業教育吸引力四項重大任務。全國職業教育正處于由規模擴張向全面提高質量的轉折期。第1版《單片機技術與應用》已不適應我國目前的高職教育發展形勢,非常有必要對該書進行修訂。
本書第2版以AT89S52系列單片機為對象,重點介紹單片機的應用。在第1版基礎上增加了C語言程序的編寫。全書共有7個單元;14個訓練項目;7個綜合訓練項目,內容包括單片機知識概述、AT89S52系列單片機尋址方式及指令系統、并行輸入與輸出、AT89S52系列單片機的中斷與定時、AT89S52系列單片機串行通信、A-D和D-A轉換、單片機存儲器的擴展,每個單元后均配有綜合練習題或討論題。
本書主要特點是:
1)以制作產品為目標,以實踐訓練培養學生面向過程的程序的閱讀分析能力和編寫能力為重點,注重培養學生把技能應用于實踐的能力。
2)構建模塊化、組合型和進階式能力訓練體系。將綜合能力分解成若干項小的基本能力,選擇能涵蓋基本能力要素的訓練項目,實施基本能力訓練。通過模塊項目訓練,建立對單片機最小系統的整體概念,從而全面掌握單片機應用系統的開發方法,提高單片機綜合應用能力和創新能力。
3)訓練項目貫穿于教材始終。知識內容從單片機最小應用系統切入,逐步展開,學習完成該課程后,完成門禁系統控制部分和液位控制器的電路設計。
4)每個單元后,配有討論題,要求學生組成學習小組共同完成。目的是變"教師教、學生被動學"為"教師指導、學生主動學",并培養學生的團隊合作精神。
5)書中以門禁系統的實際程序作為實例,通過實例加深學生對知識點的理解,既能有效完成課程要求,又能使本書更接近實際。
本書由天津電子信息職業技術學院劉松教授負責統稿和定稿工作。天津電子信息職業技術學院徐書雨編寫單元2;天津電子信息職業技術學院曹金玲教授編寫單元3、單元4、單元7,其余內容及附錄由劉松教授編寫。
由于編者水平有限,書中的錯誤和不妥之處,敬請廣大讀者批評指正。
編者
出版說明
前言
單元1 單片機知識概述
1.1項目1一只會閃光的燈
1.1.1項目要求
1.1.2相關知識
1.1.2.1單片微型計算機
1.1.2.2單片機的應用
1.1.2.3單片機的發展
1.1.2.4AT89S52系列單片機結構
1.1.3項目實施
1.1.3.1項目實施分析
1.1.3.2項目實施要求
1.1.3.3成績評定
1.2項目2熟悉Keil開發平臺
1.2.1項目要求
1.2.2相關知識
1.2.2.1單片機集成開發環境
1.2.2.2ISP軟件的使用
1.2.3項目實施
1.2.3.1項目實施要求
1.2.3.2成績評定
1.3項目訓練1設計單片機最小系統硬件電路
1.4練習題
單元2 AT89S52系列單片機尋址方式及指令系統
2.1項目1片內存儲器及特殊功能寄存器
2.1.1項目要求
2.1.2相關知識
2.1.2.1AT89S52系列單片機尋址方式
2.1.2.2AT89S52系列單片機指令尋址
2.1.2.3AT89S52系列單片機標志位
2.1.2.4AT89S52系列單片機指令系統簡介
2.1.2.5AT89S52系列單片機指令系統
2.1.2.6單片機C語言知識
2.1.3項目實施
2.1.3.1項目實施要求
2.1.3.2成績評定
2.2項目訓練2單片機最小系統應用--流水燈
2.3練習題
單元3 并行輸入與輸出
3.1項目1字符顯示
3.1.1項目要求
3.1.2相關知識
3.1.2.1發光二極管及LED顯示器
3.1.2.2七段LED顯示器的工作原理
3.1.3項目實施
3.1.3.1項目實施分析
3.1.3.2項目實施要求
3.1.3.3成績評定
3.2項目2矩陣式鍵盤電路設計
3.2.1項目要求
3.2.2相關知識
3.2.2.1鍵盤工作原理
3.2.2.2鍵盤接口的控制方式
3.2.2.3應用舉例
3.2.3項目實施
3.2.3.1項目實施分析
3.2.3.2項目實施要求
3.2.3.3成績評定
3.3項目訓練3電子鐘設計與實現
3.4練習題
單元4 AT89S52系列單片機的中斷與定時
4.1項目1中斷控制的流水燈
4.1.1項目要求
4.1.2相關知識
4.1.2.1中斷的概念
4.1.2.2AT89S52中斷源與中斷矢量地址
4.1.2.3中斷標志與控制
4.1.2.4優先級結構
4.1.2.5中斷系統的初始化及應用
4.1.3項目實施
4.1.3.1項目實施分析
4.1.3.2項目實施要求
4.1.3.3成績評定
4.2項目2速度可控流水燈
4.2.1項目要求
4.2.2相關知識
4.2.2.1AT89S52定時器/計數器的結構與功能
4.2.2.2AT89S52定時器/計數器控制寄存器
4.2.2.3AT89S52定時器/計數器工作方式與程序設計
4.2.2.4定時器/計數器
4.2.3項目實施
4.2.3.1項目實施分析
4.2.3.2項目實施要求
4.2.3.3成績評定
4.3項目訓練4簡易交通信號燈
4.4練習題
單元5 AT89S52系列單片機串行通信
5.1項目1單片機與PC之間的通信
5.1.1項目要求
5.1.2相關知識
5.1.2.1通信基本知識
5.1.2.2串行通信總線標準及其接口
5.1.2.3AT89S52串行口工作方式
5.1.3項目實施
5.1.3.1項目實施分析
5.1.3.2項目實施要求
5.1.3.3成績評定
5.2項目2單片機與單片機之間的通信
5.2.1項目要求
5.2.2相關知識
5.2.2.1雙機通信的應用
5.2.2.2多機通信的應用
5.2.3項目實施
5.2.3.1項目實施分析
5.2.3.2項目實施要求
5.2.3.3成績評定
5.3項目訓練5門禁系統
5.4練習題
單元6 A-D和D-A轉換
6.1項目1液位控制器
6.1.1項目要求
6.1.2相關知識
6.1.2.1AD轉換概述
6.1.2.2AD轉換典型芯片ADC
6.1.3項目實施
6.1.3.1項目實施分析
6.1.3.2項目實施要求
6.1.3.3成績評定
6.2項目2電動機驅動電路
6.2.1項目要求
6.2.2相關知識
6.2.2.1DA轉換器概述
6.2.2.2DA轉換典型芯片DAC0832芯片
6.2.3項目實施
6.2.3.1項目實施分析
6.2.3.2項目實施要求
6.2.3.3成績評定
6.3項目訓練6多路數字電壓表的設計
6.4練習題
單元7 單片機存儲器的擴展
7.1項目1一位密碼鎖設計
7.1.1項目要求
7.1.2相關知識
7.1.2.1系統三總線的產生
7.1.2.2程序存儲器的擴展
7.1.3項目實施
7.1.3.1項目實施分析
7.1.3.2項目實施要求
7.1.3.3成績評定
7.2項目2多位密碼鎖的設計
7.2.1項目要求
7.2.2相關知識
7.2.2.1數據存儲器擴展
7.2.2.2程序存儲器和數據存儲器的應用
7.2.2.3串口E2PROM存儲器的應用
7.2.3項目實施
7.2.3.1項目實施分析
7.2.3.2項目實施要求
7.2.3.3成績評定
7.3項目訓練7電子密碼鎖設計
7.4練習題
附錄
附錄AAT89系列單片機指令集
附錄BASCII字符集
參考文獻
1.1.2.2單片機的應用
單片機是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。因此,它具有體積小、使用靈活、成本低、抗干擾能力強和可在各種惡劣環境下可靠地工作等特點。特別是它應用面廣,控制能力強,使它在工業控制、智能儀表、外設控制、家用電器、機器人和軍事裝置等方面得到了廣泛的應用。單片機主要應用于以下幾方面:
1.家用電器
單片機已廣泛應用于家用電器的自動控制中,如洗衣機、空調、電冰箱、彩色電視機、錄像機、VCD、音響設備和手機等設備中。單片機的使用提高了家用電器的性能和質量,降低了家用電器的生產成本和銷售價格。
2.智能卡
盡管目前使用的各種卡主要是磁卡和IC卡,但是帶有CPU和存儲器的智能卡已經廣泛用于金融、通信、信息、醫療保健、社會保險、教育、旅游、娛樂和交通等各個領域。
3.智能儀器儀表
單片機體積小,耗電少,被廣泛用于各類儀器儀表,如智能電能表、智能流量計、氣體分析儀、智能電壓電流測試儀和智能醫療儀器等。單片機使儀器儀表走向了智能化和微型化,使儀器儀表的功能和可靠性大大提高。
4.網絡與通信
許多型號的單片機都有通信接口,可方便地進行互相通信,也可方便地組成網絡系統,如單片機控制的無線遙控系統、列車無線通信系統和串行自動呼叫應答系統等。
5.工業控制
單片機可以構成各種工業測控系統和數據采集系統,如數控機床、汽車安全技術檢測、報警和生產過程自動控制等。
1.1.2.3單片機的發展
單片機自問世以來,性能不斷提高和完善,其資源不僅能滿足很多應用場合的需要,而且具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠和價格低廉等特點。因此,在工業控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統、網絡系統、汽車工業、國防工業、高級計算器具和家用電器等領域的應用日益廣泛,并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統,單片機的潛力越來越被人們所重視。特別是當前用CMOS工藝制成的各種單片機,由于功耗低,使用的溫度范圍大、抗干擾能力強、能滿足一些特殊要求的應用場合,更加擴大了單片機的應用范圍,也進一步促進了單片機技術的發展。
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