前言
“单片机原理及应用”既是一门专业基础课,也是一门专业课,是电气、电子及信息类本科专业的一门主干课程,是培养从事智能化电子产品设计技术人员的一门基础课程,为相关人员深入学习嵌入式系统奠定基础。基于此,本书从应用角度出发,围绕当前单片机应用系统最典型的应用产品,进行深入浅出的分析和介绍,达到课程教学的目标。
本书是国家精品资源共享课资助项目的配套教材,作者基于“任务驱动”教学改革模式,提出了“典型项目分合”的教学改革思路,即用一个典型单片机应用系统实例作为课程导引,让学生建立完整的单片机典型应用系统的概念,然后将此典型应用系统实例分解成相关功能模块,再将每个模块分散到相应的章节中介绍,最后将这些模块有机地整合成为一个完整的应用系统设计实例。这样做的目的是让学生掌握完整的单片机应用系统工作原理和设计要点,充分体现应用型本科专业课程“够用为本”的教学理念。
在此基础上,作者设计制作了适合本课程教学的便携式实验教学装置(详见网站); 同时,作为“单片机快速开发专项能力”考证平台,并开发了单片机考证题库。作者在多年的教学实践过程中自编讲义,并不断更新教学内容,为正式出版教材奠定了坚实的基础。
与本书配套的教学资源包括全部讲课视频、题库、仿真实例等已陆续上网共享,请查阅“爱课程”网站。
本书内容安排如下:
第1章为“概述”,主要讲述单片机的概念及其发展、单片机的特点及分类、单片机中常用的计数方法等。本章介绍了一个典型单片机应用系统——水温控制系统的组成及其简要工作原理与过程,说明学习单片机的重要性。
第2章为“单片机体系结构”,主要讲述单片机的结构与引脚、存储器、特殊功能寄存器SFR、并行输入/输出端口、单片机的工作原理与时序、工作方式等。本章选用“Proteus应用简介”作为阅读材料。
第3章为“80C51单片机指令系统及程序设计”,主要讲述80C51单片机指令的概念及寻址方式、指令分类、汇编语言程序设计、C51语言程序设计基础。本章选用“Keil μVision 2应用简介”作为阅读材料。本章还包括任务模块一: 水温控制系统显示数码拆分程序设计。
第4章为“80C51单片机中断系统”,主要讲述80C51单片机中断系统基本知识、中断的处理过程、中断系统的应用及C51编程实例等。
第5章为“定时器/计数器及串行通信应用”,主要讲述定时器/计数器的基础知识、AT89S52的定时器/计数器T2、串行通信口UART、定时器/计数器和串行通信功能的C51编程等。本章选用“红外遥控解码器设计”作为阅读材料。本章包括任务模块二: 水温控制系统定时中断程序设计。
第6章为“并行接口技术”,主要讲述显示器接口、键盘接口、A/D和D/A转换及其与单片机的接口、开关量I/O接口电路。本章选用“字符型LCD显示器应用”作为阅读材料。本章包括两个任务模块,即任务模块三: 水温控制系统温度显示子系统设计,任务模块四: 水温控制系统加热控制子系统设计。
第7章为“串行总线接口技术”,主要讲述SPI总线接口及应用、I2C总线及应用、单总线1Wire及应用、RS232C与RS485总线及应用。本章选用“CAN总线与USB总线简介”作为阅读材料。
第8章为“单片机应用系统设计”,主要讲述单片机应用系统的设计过程,典型实例——水温控制系统设计,以及水温控制系统的C51程序设计。
第9章为“PSoC 3单片机原理及简单应用”,主要讲述PSoC 3的基本特性、系统构成、常用外部设备及基本应用实例。
本书主要特色如下所述:
(1) 结构紧凑,条理性强,覆盖面广,将传统、经典的教学内容与新知识、新技术相结合,相得益彰,既保证基础知识与技能学习的需要,也为学习嵌入式系统等课程奠定基础,如接口芯片选型、总线技术等新器件介绍。
(2) 注重知识拓展。考虑教材内容不可能包罗万象,因此要保证内容的系统性,故在各章结尾提供阅读材料,其内容是与本章具有高度相关性的知识延伸,如Keil μVision 2应用、Proteus应用简介等,确保既能满足学习单片机的入门知识的需要,又能最大限度地发挥读者的学习潜能。
(3) 将具有80C51内核的片上系统PSoC3引入教材,并从单片机汇编语言或C51编程角度进行应用介绍,较好地处理了单片机和嵌入式系统的内在联系,使得后续学习嵌入式系统能够无缝衔接。
本书讲授课时为56~72学时,教师可根据培养方案自行调整或取舍内容。
全书由肖伸平、凌云、何小宁、曾红兵等编写。肖伸平编写了第1、第2、第9章,并担任主编,负责对全书统稿; 凌云编写了第5、第6、第7章,并负责全书的程序设计与验证工作; 何小宁编写了第3、第4章,并负责全书的习题统编工作; 曾红兵编写第8章。本书在编写过程中还得到了周金峰、范绍成、殷理杰等人的协助,特别是范绍成、殷理杰为第9章的编写收集了大量资料,并完成了程序设计验证工作,在此表示衷心的感谢!
编者
2016年3月