單片機原理與工程設計實例（簡體書）

《單片機原理與工程設計實例》分3部分介紹了單片機原理與應用方面的知識。第1部分介紹MCS51系列單片機的基本原理。第2部分介紹單片機應用系統單元設計，將常見的整機系統分為主_機電路、前向通道、後向通道、人-機接口、通信接口與電源系統六個單元進行介紹，每個單元給出了相應的應用實例。另外還介紹了簡單實用的I／O擴展技術。第3部分介紹了兩個完整的單片機應用系統設計：數據采集器設計與溫度巡檢儀設計。介紹了硬件系統與軟件系統的設計，以及調試、考核方式等單片機應用系統的全部工程設計內容。
《單片機原理與工程設計實例》具有實用性，注意采用最新的應用技術。應用實例都取自于作者多年來的工程設計實踐，具有一定的參考價值。
《單片機原理與工程設計實例》適用于本科電類專業單片機原理教科書使用，可作為單片機課程的課程設計與畢業設計參考書使用，也可作為工程技術人員的參考資料。

《單片機原理與工程設計實例》在內容上增加了較多的應用實例，增加了目前廣泛應用的、成熟的單元設計方案以及兩個完整應用系統的設計。在典型的接口電路設計和應用實例介紹中淘汰了過時的設計內容，更新為目前常用的設計方案。這些改進能夠使學生在學過之後直接應用在畢業後的工作實際中，填補學生從理論學習到實際工作之間的鴻溝。
教學目標明確，注重理論與實踐的結合，數學方法靈活，培養學生自主學習的能力，數學內容先進，強調計算機在各專業中的應用，教學模式完善，提供配套的教學資源解決方案。

第1部分 MCS-51單片機原理
第1章 概述
1.1 單片機的定義
1.2 單片機的產生及發展趨勢
1.3 單片機的應用
1.4 MCS-51系列單片機
思考題與習題

第2章 MCS-51單片機的硬件結構
2.1 MCS-51單片機的硬件結構
2.2 MCS-51單片機的引腳描述
2.3 MCS-51單片機的微處理器
2.4 存儲器的組織
2.4.1 程序存儲器的組織
2.4.2 數據存儲器的組織
2.5 時鐘電路與時序
2.5.1 時鐘電路
2.5.2 時序
2.6 復位電路與WDT技術
2.6.1 復位
2.6.2 WDT技術
2.7 I／O接口與片外總線建立
2.7.1 I／O接口
2.7.2 片外總線建立
思考題與習題

第3章 MCS-51單片機的指令系統
3.1 概述
3.2 尋址方式
3.3 指令集
3.3.1 一般說明
3.3.2 數據傳送指令
3.3.3 算術運算指令
3.3.4 邏輯運算指令
3.3.5 控制轉移指令
3.3.6 位操作指令
3.4 常用偽指令
3.5 編程舉例
思考題與習題

第4章 MCS-51單片機的定時器／計數器
4.1 定時器／計數器TO、T1的結構
4.1.1 工作方式控制寄存器FMOD
4.1.2 控制寄存器TCON
4.2 T0、T1的工作方式
4.2.1 方式0
4.2.2 方式1
4.2.3 方式2
4.2.4 方式3
4.2.5 T0工作于方式3下的T1的工作方式
4.3 應用中注意的問題
4.4 定時器／計數器T2
4.4.1 管理T2的特殊功能寄存器
4.4.2 T2的工作方式
思考題與習題

第5章 MCS-51單片機的串行接口
5.1 串行通信的基本知識
5.2 串行口的結構
5.3 串行口的工作方式
5.3.1 方式0
5.3.2 方式1
5.3.3 方式3
5.3.4 方式2
思考題與習題

第6章 MCS-51單片機的中斷系統
6.1 中斷的概念
6.2 中斷系統的結構
6.3 中斷源
6.4 中斷開放與禁止控制
6.5 中斷優先級控制
6.6 中斷響應
6.7 中斷系統設計
思考題與習題

第2部分 單片機應用系統單元設計
第7章 主機電路設計
7.1 主機電路配置
7.2 主機電路設計實例
7.2.1 主機電路硬件設計
7.2.2 X5045性能簡介
7.2.3 主機電路驅動程序設計
思考題與習題

第8章 前向通道設計
8.1 常用檢測電路
8.2 多路模擬開關
8.3 放大器
8.4 A／D轉換器
思考題與習題

第9章 後向通道設計
9.1 模擬量輸出電路設計
9.1.1 D／A轉換器的選擇
9.1.2 MCS-51單片機與8位D／A轉換器接口設計
9.1.3 MCS-51單片機與10位D／A轉換器接口設計
9.1.4 MCS-51單片機與12位D／A轉換器接口設計
9.1.5 電壓／電流轉換電路設計
9.2 開關量輸出電路設計
9.2.1 輸出隔離電路設計
9.2.2 繼電器輸出接口設計
9.2.3 固態繼電器輸出接口設計
思考題與習題

第10章 輸入輸出口擴展
10.1 輸入口擴展
10.1.1 74lIC244的結構原理
10.1.2 利用74HC244進行輸入口擴展
10.1.3 利用74Hcl38進行多個8位輸入口擴展
10.2 輸出口擴展
10.2.1 74HC374的結構原理
10.2.2 利用74HC374進行輸出口擴展
10.2.3 利用74HCl38進行多個8位輸出口擴展
思考題與習題

第11章 人-機接口電路設計
11.1 按鍵接口電路設計
11.1.1 機械按鍵的結構特點、接口及消抖處理
11.1.2 獨立式按鍵的接口電路設計
11.1.3 矩陣式鍵盤接口電路設計
11.2 LED數碼管顯示器接口電路設計
11.2.1 8段LED數碼管顯示器的結構與原理
11.2.2 8段LED數碼管顯示器的顯示方式
11.2.3 LED數碼管顯示器的應用實例
思考題與習題

第12章 串行通信接口設計與電源系統設計
12.1 RS-232C通信接口設計
12.1.1 RS-232C通信標準
12.1.2 RS232C接口設計
12.2 RS-422通信接口設計
12.2.1 RS-422通信標準
12.2.2 RS-422接口設計
12.3 RS485通信接口設計
12.3.1 Rs一485通信標準
12.3.2 RS-485接口設計
12.4 線性電源系統設計
12.4.1 正電壓電路設計
12.4.2 負電壓電路設計
12.4.3 正負對稱電壓電路設計
思考題與習題

第3部分 單片機工程設計實例
第13章 數據采集器設計
13.1 設計任務
13.2 總體設計
13.3 硬件系統及驅動程序設計
13.3.1 主機電路設計
13.3.2 檢測電路與多路模擬信號切換電路設計
13.3.3 A／D轉換電路設計
13.3.4 RS-485通信接口電路設計
13.3.5 電源電路設計
13.4 通信協議設計
13.4.1 通信協議的內容與格式
13.4.2 采集器的命令集
13.5 軟件設計
13.5.1 系統監控程序
13.5.2 數據采集程序
13.5.3 通信服務程序
13.6 硬件工程設計與組裝調試
思考題與習題

第14章 智能溫度巡檢儀設計
14.1 設計任務
14.1.1 主要功能
14.1.2 主要技術指標
14.2 總體設計
14.2.1 硬件總體方案
14.2.2 軟件總體方案
14.2.3 外形結構方案
14.3 硬件系統及驅動程序設計
14.3.1 主機電路設計
14.3.2 前向通道電路設計
14.3.3 後向通道電路設計
14.3.4 人／機接口電路設計
14.3.5 通信接口電路設計
14.4 軟件設計
14.4.1 主程序
14.4.2 數據采集與溫度計算程序
14.4.3 通信程序
14.5 結構設計
14.6 硬件系統的工程設計與整機組裝調試
思考題與習題
參考文獻

2.線路板的測試
線路板加工完畢後，需要進行空板測試，主要測試線路板的線條、過孔、焊盤是否嚴格符合PCB（印刷線路板）設計文件要求，板上的每個網絡是否全部接通，網絡之間是否有短接情況。有條件時，可以通過專用設備進行嚴格測試檢查。對于單面板、雙面板，可以通過目測附以萬用表等簡單測試工具進行測試。從目前國內印刷線路板加工工藝水平來看，線條的斷線情況不多見，出現問題較多的是過孔的斷線以及線、過孔、焊盤相互之間的短接問題。對于超過2層的多層線路板來說，依靠人工通過簡單測試工具進行測試是難以奏效的，只能依賴于專用測試設備和生產廠家的加工質量保證。
3.元器件測試
組裝之前所有上板的元器件必須經過測試。當整板硬件調試不通或某些性能指標達不到要求時，問題一般出在三個方面：線路板、元器件和線路原理。如果線路板與元器件已經經過測試，可以將精力集中在分析線路原理方面，可以大大提高硬件調試效率。因此，組裝之前進行元器件的測試不是費時降低效率的做法，而是省時提高效率的做法。
4.元器件安裝
樣機的安裝通常是手工安裝，安裝焊接時，應當遵循先安裝體積小、高度小的元器件，後安裝體積大、高度大的元器件，這樣做會給安裝帶來方便。對于電源電路與其他模擬電路、數字電路設計在一塊線路板上的情況，應當先焊接安裝電源電路，待電源電路安裝調試通過之後再安裝其他電路。如果整板元器件同時安裝調試，萬一電源電路有問題，可能會損毀其他電路的元器件。
5.板級調試
每塊線路板安裝完畢之後，應當先進行單板的調試，根據電路原理圖，對本板的硬件性能進行全面調試。對于邏輯電路主要測試其邏輯功能是否正確，對于模擬電路主要測試其精度指標、穩定性指標等其他質量指標。