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第1篇　单片机系统开发基础篇2

第1章　51系列单片机开发的基础知识2

1.1　单片机应用系统开发2

1.1.1　单片机应用系统的一般硬件组成2

1.1.2　单片机应用系统的设计4

1.2　单片机应用系统开发过程5

1.2.1 系统需求与方案调研6

1.2.2　可行性分析6

1.2.3　系统方案设计6

1.2.4　系统详细设计与制作6

1.2.5　系统调试与修改6

1.2.6　生成正式系统（或产品）7

1.3　单片机应用系统的一般开发流程7

1.3.1　确定系统的功能与性能7

1.3.2　确定系统基本结构7

1.3.3　单片机应用系统硬、软件的设计原则8

1.3.4　硬件设计9

1.3.5　软件设计10

1.3.6　资源分配10

1.4　单片机应用系统调试11

1.4.1　单片机应用系统调试工具11

1.4.2　单片机应用系统的一般调试方法12

1.5　单片机应用系统设计与调试实例14

1.6　小结16

第2章　单片机软件开发工具17

2.1 Keil软件简介17

2.2 8051开发工具20

2.2.1 8051开发工具概述20

2.2.2 Keil C51编译器20

2.2.3 A51宏汇编器27

2.3 8051开发工具的使用29

2.3.1 μVision开发平台29

2.3.2　创建与编辑一个程序30

2.3.3　用串口调试软件查看单片机输出信息33

2.4 小结35

第2篇　常用模块设计案例篇38

第3章 LED显示模块38

3.1 实例说明38

3.2　设计思路分析38

3.2.1 MAX7219的引脚功能38

3.2.2　基本工作原理及使用方法38

3.2.3 MAX7219的工作时序40

3.3　硬件电路设计41

3.4　软件设计42

3.5　小结44

第4章　液晶显示模块45

4.1 实例说明45

4.2　设计思路分析45

4.2.1　液晶显示模块45

4.2.2　液晶显示工作原理46

4.2.3　设计思路47

4.3　硬件电路设计47

4.3.1 器件选取47

4.3.2　电源模块48

4.3.3　液晶显示模块49

4.3.4　单片机模块51

4.4　软件设计51

4.4.1 液晶控制驱动器指令集51

4.4.2　程序说明53

4.5　小结55

第5章　D/A转换与A/D转换模块57

5.1　基于MAX527的并行D/A转换器设计实例57

5.2　实例说明58

5.3　设计思路分析58

5.3.1 D/A转换原理58

5.3.2　如何选择D/A转换器件61

5.3.3 D/A转换对电源电路的要求61

5.4　硬件电路设计61

5.4.1　主要器件61

5.4.2　电路原理图及说明63

5.5　软件设计64

5.5.1 MAX527的地址和重要引脚65

5.5.2　程序流程65

5.5.3　程序说明65

5.6 D/A转换器实例小结67

5.7 A/D转换器的接口设计实例67

5.7.1 实例说明67

5.7.2　设计思路分析68

5.7.3 A/D转换原理68

5.7.4　并行比较型A/D转换器70

5.7.5　逐次逼近型A/D转换器71

5.7.6　双积分型A/D转换器74

5.7.7 A/D转换器的转换精度与转换时间76

5.8　多路模拟开关76

5.8.1 模拟开关的功能及电路组成76

5.8.2　模拟开关的各种工作模式77

5.9 MAX195电路设计78

5.9.1 MAX195芯片介绍78

5.9.2 MAX195引脚及说明78

5.9.3 MAX195转换原理及时序79

5.9.4 MAX195的校准79

5.9.5 AT89C51与MAX195的接口设计80

5.9.6　实例小结80

第6章 MCS-51单片机与键盘的接口81

6.1　设计思路分析81

6.1.1　键盘的工作原理81

6.1.2　键盘的分类82

6.1.3　键盘处理设计的流程和内容82

6.2　硬件电路设计83

6.2.1 按键中断方式接口83

6.2.2　口线查询方式的键盘接口84

6.2.3　矩阵式键盘接口电路设计84

6.2.4　采用编码器的键盘接口91

6.3　小结92

第7章 串行接口模块94

7.1 实例说明94

7.2　设计思路分析95

7.2.1　串行通信的定义95

7.2.2　异步通信协议98

7.2.3　常用串行通信接口100

7.3　硬件电路设计105

7.3.1 RS-232驱动芯片105

7.3.2　静态RAM芯片HM628128106

7.3.3　单片机AT89C52107

7.3.4　单片机与RS-232的接口111

7.4　软件设计112

7.4.1　程序流程图112

7.4.2　程序说明113

7.5　小结115

第3篇　综合应用设计案例篇118

第8章　单相交流多用表设计实例118

8.1 实例说明118

8.2　设计思路分析119

8.3　硬件电路设计120

8.3.1　系统的总体设计120

8.3.2　设计中应当注意的问题120

8.3.3　微处理器的选择120

8.3.4　电源设计126

8.3.5 A/D转换设计126

8.3.6　显示接口设计129

8.3.7　测量电路131

8.3.8　功率测量电路设计132

8.3.9　通信接口电路设计132

8.4　软件设计132

8.4.1　仪表的系统程序结构133

8.4.2　主要功能模块简介133

8.4.3　主程序设计133

8.4.4　数据采集子程序设计133

8.4.5　显示子程序设计135

8.4.6 中断子程序设计135

8.4.7　告警子程序设计136

8.4.8　键盘扫描子程序设计136

8.4.9　仿真与调试136

8.4.10　程序源代码136

8.5　小结136

第9章　程控直流电压电流表设计实例138

9.1 实例说明138

9.2　硬件电路设计138

9.2.1　主电路设计138

9.2.2　单片机的选择138

9.2.3　按键处理140

9.2.4　可控量程自动转换（可控衰减／放大）140

9.2.5　高耐压、大电流达林顿阵列——ULN2003140

9.2.6　数码管显示模块设计141

9.2.7　其他功能143

9.2.8　串行A/D转换器TLC1543143

9.2.9　串行通信接口电路146

9.3　软件设计146

9.3.1　主程序设计147

9.3.2　数据采集子程序设计147

9.3.3　显示子程序设计147

9.3.4　中断子程序设计147

9.3.5　告警子程序设计148

9.3.6　键盘扫描子程序148

9.3.7　串行通信子程序设计148

9.3.8　程序源代码149

9.4　小结149

第10章　基于TLC1543的A/D转换及数显实例150

10.1 实例说明151

10.2　设计思路分析151

10.2.1 A/D转换器基本原理及主要技术指标151

10.2.2 LED数码管显示152

10.2.3　系统设计思路分析154

10.2.4　详细数据分析155

10.3　硬件电路设计156

10.3.1　使用器件介绍156

10.3.2　适用芯片功能比较156

10.3.3　硬件电路原理图设计158

10.4　软件设计160

10.4.1　系统软件总体设计160

10.4.2 A/D转换与显示子程序设计161

10.4.3 应用软件简介及程序源代码161

10.4.4　关于Proteus及KeilC51联机仿真162

10.5　小结162

第11章　步进电机控制设计实例164

11.1 实例说明164

11.2　设计思路分析165

11.2.1　步进电机系统发展趋势165

11.2.2　步进电机及其控制166

11.3　硬件电路设计170

11.4　总体硬件电路设计172

11.4.1　系统硬件结构框图172

11.4.2　电路原理图及说明172

11.5　软件设计175

11.5.1 程序流程175

11.5.2　程序代码175

11.6 小结与分析175

第2章　基于DS18B20的数字温度计设计177

12.1 实例说明177

12.2　设计思路分析177

12.2.1　温度传感器DS18B20178

12.2.2　模拟量／数字量转换179

12.2.3 DS18B20芯片测温原理180

12.3　硬件电路设计181

12.3.1 DS18B20数字温度传感器181

12.3.2　硬件电路原理图设计与系统合成184

12.4　软件设计186

12.4.1　传感器控制命令187

12.4.2　系统软件总体设计188

12.4.3　传感器的读写操作程序设计188

12.4.4　温度转换程序设计189

12.4.5　温度值转换BCD码程序设计190

12.4.6　数码管显示程序设计190

12.4.7　程序示例190

12.5 Proteus及KeilC51联机的仿真191

12.6 小结192

第13章　基于DDS的信号发生器的设计实例193

13.1 实例说明193

13.2　设计思路分析193

13.2.1 DDS原理和结构193

13.2.2 FPGA现场可编程门阵列194

13.2.3　查表方法195

13.3　硬件电路设计195

13.3.1　系统原理框图195

13.3.2 DDS核心板设计196

13.3.3　信号发生器设计196

13.3.4　正弦波通道和方波通道设计196

13.3.5　稳压电源设计197

13.3.6 DAC电路设计197

13.3.7　可变增益放大及功率放大电路设计198

13.3.8　低通滤波器电路设计198

13.4　软件设计199

13.4.1　主程序设计199

13.4.2　单频、扫频、数字调频子程序设计200

13.4.3　模拟调频子程序设计200

13.4.4　普通波形功能实现200

13.4.5　串口通信程序设计201

13.4.6 MAX+PLUS II软件设计流程201

13.4.7　程序源代码202

13.5 小结202

第14章　可控整流直流电源设计实例204

14.1 实例说明204

14.2　设计思路分析204

14.3　硬件电路设计205

14.3.1　主电路设计205

14.3.2　主电路元件的选择208

14.4　软件设计214

14.4.1　主程序设计214

14.4.2　键盘输入子程序设计214

14.4.3 LED显示子程序设计216

14.4.4 A/D转换子程序设计217

14.4.5 D/A转换子程序设计219

14.4.6　程序源代码219

14.5　小结219

第15章　直流斩波电源的设计实例220

15.1 实例说明220

15.2　设计思路分析221

15.3　硬件电路设计221

15.3.1 直流斩波电源的整体设计221

15.3.2　驱动电路的原理分析与设计222

15.3.3 PWM技术224

15.3.4　主电路图及原理分析、参数计算226

15.3.5　控制电路的设计227

15.3.6　硬件控制电路设计228

15.3.7　保护电路的设计230

15.3.8 MAX7219的驱动接口电路231

15.4　软件设计232

15.4.1　主程序设计232

15.4.2　电压电流测量子程序设计232

15.4.3　程序源代码233

15.5　小结233

第16章　LCR数字电桥设计实例234

16.1 实例说明234

16.2　设计思路分析234

16.3　硬件电路设计235

16.3.1　单片机的选择235

16.3.2　键盘电路设计236

16.3.3　测试频率的产生237

16.3.4　相敏检波电路设计238

16.3.5 A/D转换器电路设计238

16.3.6 LCD显示控制模块238

16.3.7　电压测量电路设计239

16.4　软件设计240

16.4.1　主程序设计240

16.4.2　键盘控制子程序设计241

16.4.3 A/D转换控制242

16.4.4 L、C、R的测量计算243

16.4.5　测量校准与误差分析243

16.4.6　程序源代码244

16.5　小结244

第17章　智能断路器设计实例246

17.1 实例说明246

17.2　设计思路分析247

17.3　硬件电路设计248

17.3.1　智能断路器总体结构布置248

17.3.2　断路器智能化关键技术249

17.3.3　智能脱扣器的设计250

17.4　软件设计256

17.4.1　主程序设计256

17.4.2　各功能子程序设计257

17.4.3　程序源代码258

17.5　小结258

第18章　单片机实现485总线现场监测系统260

18.1 实例说明260

18.2　设计思路分析261

18.2.1 RS-485驱动芯片261

18.2.2 MAX485芯片构成的485总线网络262

18.3　硬件电路设计263

18.3.1 232/485转接卡263

18.3.2　带有485接口的单片机系统265

18.4　软件设计266

18.4.1　通信协议设计266

18.4.2　程序流程268

18.4.3　程序源代码269

18.5　小结269

第19章 基于ST7920芯片的液晶显示设计270

19.1 实例说明270

19.2　设计思路分析270

19.2.1 LCD结构及原理270

19.2.2　液晶显示模块的种类271

19.2.3　液晶显示模块NH12864M271

19.2.4 中文图形控制芯片ST7920272

19.3　硬件电路设计280

19.3.1 并口直接访问方式281

19.3.2　并口间接访问方式282

19.3.3　串口访问方式282

19.3.4　驱动电压即对比度调节电路282

19.3.5　硬件系统合成282

19.4　软件设计283

19.4.1　系统软件总体设计283

19.4.2　程序示例284

19.5　小结284

第20章 基于CPLD的等精度数字频率计设计285

20.1 实例说明285

20.2　设计思路分析285

20.2.1　等精度测频原理286

20.2.2　系统设计指标286

20.3　硬件电路设计286

20.3.1　系统原理框图286

20.3.2　测频模块设计287

20.3.3　单片机控制电路289

20.3.4　外围电路设计290

20.4　软件设计292

20.4.1　主程序设计292

20.4.2　测频子程序设计293

20.4.3　显示子程序设计293

20.4.4　键盘扫描子程序设计293

20.4.5　时间值输入子程序设计294

20.4.6 VHDL简介294

20.4.7　实验测试及误差分析295

20.4.8　程序源代码296

20.5　小结296

附录 MCS-51系列指令表297

参考文献300