單片機開發(fā)與典型工程項目實例詳解

第1章　單片機開發(fā)的硬件基礎　1
1.1　單片機的應用和特點　1
1.1.1　單片機的應用　1
1.1.2　主流單片機的種類及特點　3
1.2　MCS-51系列單片機的內部結構　7
1.3　MCS-51單片機的引腳功能與時序　9
1.3.1　MCS-51系列單片機引腳說明　10
1.3.2　MCS-51單片機的時序　16
1.4　MCS-51單片機的存儲器組織　17
1.4.1　程序存儲器　18
1.4.2　數(shù)據(jù)存儲器　19
1.4.3　特殊功能寄存器　21
1.5　單片機最小系統(tǒng)　24
1.5.1　單片機最小系統(tǒng)　24
1.5.2　彩燈控制器的設計　25
1.5.3　順序控制器的設計　27
1.6　本章小結　29
第2章　單片機開發(fā)軟環(huán)境　30
2.1　單片機C語言宏配置介紹　30
2.1.1　處理器的配置　30
2.1.2　ID區(qū)域　31
2.1.3　EEPROM數(shù)據(jù)　31
2.2　單片機數(shù)據(jù)結構　31
2.2.1　類型限定詞　32
2.2.2　常數(shù)　33
2.2.3　變量　34
2.2.4　構造數(shù)據(jù)類型　38
2.2.5　函數(shù)　46
2.2.6　中斷　49
2.2.7　C語言和匯編語言的嵌套使用　53
2.2.8　偽指令　54
2.3　MPLAB IDE編譯器簡介　57
2.3.1　MPLAB工程管理器（MPLAB Project Manager）　57
2.3.2　MPLAB文本編輯器（MPLAB Editor）　57
2.3.3　MPLAB軟件仿真器（MPLAB-SIM Simulator）　58
2.3.4　MPLAB在線仿真器（MPLAB-ICE Simulator）　58
2.4　MPLAB IDE的安裝和使用　58
2.4.1　MPLAB IDE的安裝要求　58
2.4.2　MPLAB IDE的使用　59
2.4.3　實例應用　59
2.4.4　MPLAB IDE中的工程　62
2.4.5　MPLAB IDE工程的編譯　65
2.4.6　MPLAB IDE的軟件仿真　66
2.5　MCC18基礎　68
2.5.1　MCC18的安裝目錄瀏覽　68
2.5.2　MCC18的語言執(zhí)行流程　70
2.5.3　MCC18舉例　70
2.5.4　MCC18的編譯環(huán)境　72
2.5.5　MCC18和單片機的比較　73
2.6　單片機的混合開發(fā)　74
2.6.1　C51和匯編語言的性能比較　74
2.6.2　C51和匯編語言的混合編程　74
2.7　本章小結　79
第3章　單片機開發(fā)工程基礎　80
3.1　單片機應用系統(tǒng)設計的流程　80
3.2　單片機應用系統(tǒng)兩設計原則　82
3.2.1　硬件系統(tǒng)設計原則　82
3.2.2　應用軟件設計原則　83
3.3　單片機的選型　83
3.3.1　單片機選型的原則　83
3.3.2　單片機選型參考　85
3.3.3　開發(fā)工具的選擇　86
3.4　系統(tǒng)常見故障與調試　87
3.5　本章小結　88
第4章　數(shù)字濾波及簡單的控制算法　89
4.1　數(shù)字濾波算法　89
4.1.1　算術平均值濾波　90
4.1.2　滑動平均值濾波　92
4.1.3　防脈沖干擾平均值濾波　93
4.1.4　中值濾波　95
4.1.5　一階滯后濾波　96
4.2　數(shù)字PID控制算法　97
4.2.1　位置式PID控制算法　98
4.2.2　增量式PID控制算法　100
4.2.3　積分分離的PID控制算法　102
4.2.4　變速積分PID控制算法　103
4.3　本章小結　104
第5章　鍵盤接口電路　105
5.1　鍵盤設計的組成和分類　105
5.1.1　鍵盤的物理結構　106
5.1.2　鍵盤的組成形式　106
5.2　鍵盤接口的工作過程和工作方式　111
5.2.1　鍵盤的抖動干擾和消除方法　111
5.2.2　盤接口的工作過程　112
5.2.3　鍵盤的工作方式　112
5.3　鍵位置的判別方法　113
5.4　鍵盤接口設計的儲存芯片和
5.4　相關協(xié)議　114
5.4.1　鍵盤接口設計的儲存芯片　114
5.4.2　AT24CXX系列的芯片及I2C協(xié)議　114
5.4.3　A93CXX系列的芯片及SPI協(xié)議　124
5.5　鍵盤接口實現(xiàn)的工程實例　132
5.5.1　矩陣鍵盤接口的工程實例　132
5.5.2　矩陣式中斷掃描鍵盤的設計　137
5.5.3　二進制編碼鍵盤接口的工程實例　139
5.6　重點與難點　141
第6章　城市交通指揮系統(tǒng)　143
6.1　交通燈順序控制　143
6.1.1　硬件系統(tǒng)的設計　143
6.1.2　反向器74F06　145
6.1.3　控制字　145
6.1.4　程序設計　145
6.2　設計一種基于模糊理論的單片機控制交通路口調度系統(tǒng)　148
6.2.1　系統(tǒng)的總體設計　148
6.2.2　十字路口調度系統(tǒng)模糊控制器的設計　149
6.2.3　電路設計　151
6.2.4　車流量檢測電路　154
6.2.5　系統(tǒng)主程序和模糊控制程序設計　155
6.2.6　系統(tǒng)顯示程序設計　157
6.3　重點與難點　159
第7章　陣列式LED顯示屏　161
7.1　顯示屏顯示原理及串行通信基本概念　161
7.1.1　顯示屏顯示原理　161
7.1.2　串行通信　163
7.1.3　陣列式LED顯示屏的實現(xiàn)　166
7.2　顯示屏硬件電路設計　166
7.2.1　硬件電路介紹　168
7.2.2　外擴數(shù)據(jù)存儲器電路　170
7.3　列式LED顯示屏顯示程序的171
7.3.1　漢字點陣數(shù)據(jù)的提取　171
7.3.2　顯示主程序　174
7.3.3　串口中斷處理程序　176
7.3.4　顯示驅動函數(shù)　179
7.3.5　外部存儲器讀寫程序　181
7.3.6　串口通信程序　181
7.3.7　文字顯示特效程序　182
7.4　本章小結　191
第8章　IC卡讀/寫系統(tǒng)的開發(fā)及其192
8.1　IC卡基礎　192
8.1.1　IC卡的分類　192
8.1.2　IC卡的標準　194
8.2　接觸型IC卡讀寫系統(tǒng)的開發(fā)　194
8.2.1　IC卡讀寫系統(tǒng)的時序　195
8.2.2　IC卡讀寫系統(tǒng)的硬件連196
8.2.3　IC卡讀寫系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)　197
8.3　基于SLE4442加密卡讀寫系統(tǒng)的開發(fā)　201
8.3.1　SLE4442卡的介紹　201
8.3.2　SLE4442的模式　203
8.3.3　SLE4442的操作命令　205
8.3.4　SLE4442讀/寫系統(tǒng)的軟硬件設計　208
8.4　重點與難點　215
第9章　無刷直流電機控制　216
9.1　無刷直流電機控制原理　216
9.1.1　無刷直流電機的組成　217
9.1.2　無刷直流電機的工作原理　217
9.1.3　無刷直流電機的控制方法　219
9.2　無刷直流電機的工作特性　220
9.3　直流無刷電機控制的應用實現(xiàn)　221
9.3.1　總體設計概述　221
9.3.2　直流無刷電機控制的硬件設計　222
9.3.3　直流無刷電機控制的軟件設計　224
9.3.4　無刷直流電機速度閉環(huán)控制系統(tǒng)　227
9.4　本章小結　230
第10章　永磁同步電機控制實現(xiàn)　231
10.1　永磁同步電機的結構與分類　231
10.2　永磁同步電機的矢量控制　232
10.3　永磁同步電機控制　236
10.3.1　控制電路設計　237
10.3.2　光電隔離電路設計　238
10.3.3　功率電路設計　239
10.4　永磁同步電機控制的軟件實現(xiàn)　239
10.4.1　電壓SVPVM的DSPIC33f軟件實現(xiàn)　241
10.4.2　轉子位置檢測　243
10.4.3　AD轉換模塊　245
10.5　本章小結　246
第11章　汽車行駛狀態(tài)記錄儀　247
11.1　汽車行駛記錄儀功能介紹　247
11.2　簡易汽車行駛記錄儀的設計　249
11.2.1　汽車行駛記錄儀的考慮因素　250
11.2.1　MSP430　251
11.2.2　車模擬信號的采集　254
11.2.4　數(shù)字信號采集電路　255
11.2.5　SST39VF160芯片介紹　257
11.3　記錄儀的軟件設計　257
11.3.1　軟件流程圖　258
11.3.2　數(shù)據(jù)存儲格式　259
11.3.3　SST39VF160存儲器數(shù)據(jù)讀寫的實現(xiàn)　259
11.4　數(shù)據(jù)采集的程序實現(xiàn)　263
11.5　本章小結　264
第12章　USB-GPIB控制器的實現(xiàn)　265
12.1　USB-GPIB控制器簡介　265
12.1.1　認識USB　266
12.1.2　GPIB　269
12.2　USB-GPIB控制器的硬件電路設計　271
12.2.1　器件的選擇　272
12.2.2　USB-GPIB控制器電路設計　278
12.3　USB-GPIB控制器的軟件程序的實現(xiàn)　287
12.3.1　USB單片機協(xié)議控制芯片與主機（計算機）的數(shù)據(jù)交互　288
12.3.2　USB協(xié)議控制芯片與GPIB控制器的數(shù)據(jù)交互　299
12.4　USB-GPIB控制器固件的調試與固化　300
12.4.1　USB-GPIB控制器固件的調試　301
12.4.2　USB-GPIB控制器固件程序的固化　302
12.5　本章小結　303
第13章　單片機系統(tǒng)抗干擾技術　304
13.1　研究抗干擾技術的重要性　304
13.2　干擾的分類　305
13.2.1　按噪聲產生的原因分類　306
13.2.2　按噪聲傳導模式分類　306
13.2.3　按噪聲波形及性質分類　307
13.3　干擾的耦合方式　308
13.4　單片機系統(tǒng)可靠性的設計任務與方法　310
13.4.1　單片機系統(tǒng)可靠性設計的任務　310
13.4.2　可靠性設計一般方法　311
13.5　本章小結　313
第14章　單片機系統(tǒng)硬件抗干擾技術　314
14.1　無源濾波器抗干擾　314
14.1.1　電容濾波器　315
14.1.2　電感濾波器　316
14.1.3　RC低通濾波器　316
14.1.4　1LC低通濾波器　318
14.1.5　低通濾波器的結構選擇　319
14.1.6　低通濾波器的平衡結構與串聯(lián)形式　319
14.2　有源濾波器抗干擾　321
14.2.1　一級低通有源濾波器　321
14.2.2　二級低通有源濾波器　322
14.3　去耦電路　324
14.3.1　尖峰電流的形成原理　324
14.3.2　去耦電容的配置　325
14.3.3　光電隔離　326
14.3.4　繼電器隔離　328
14.3.5　變壓器隔離　328
14.3.6　布線隔離　329
14.4　接地技術　330
14.5　本章小結　334
第15章　單片機開發(fā)的軟件可靠性　335
15.1　概述　335
15.2　指令冗余技術　336
15.2.1　單字節(jié)指令冗余　337
15.2.2　重要指令冗余　337
15.3　軟件陷阱技術　337
15.3.1　未使用的中斷向量區(qū)設置陷阱　338
15.3.2　RAM數(shù)據(jù)區(qū)中設置陷阱　338
15.3.3　未使用的EPROM數(shù)據(jù)區(qū)設置陷阱　339
15.3.4　非EPROM單片機空間設置陷阱　339
15.3.5　運行程序區(qū)設置陷阱　339
15.4　看門狗技術　339
15.4.1　硬件看門狗技術　340
15.4.2　軟件看門狗技術　342
15.5　本章小結　345