圖書在版編目()數據CIP單片機控製設備安裝與調試\/徐也可,徐明主編—.
南昌:江西高校出版社,2018.7ISBN978-7-5493-7360-4單…徐…徐…單片微型計Ⅰ.①Ⅱ.①②Ⅲ.①算機—控製設備—設備安裝—教材Ⅳ.①TP368.1中國版本圖書館數據核字()第號CIP2018153811出版發行江西高校出版社社址江西省南昌市洪都北大道號96總編室電話()079188504319銷售電話()079188511423網址wwwj.uacp.com印刷南昌市光華印刷有限責任公司經銷全國新華書店開本\/787mm×1092mm116印張18.25字數千字450版次年月第版201871年月第次印刷201871書號ISBN978-7-5493-7360-4定價元38.80贛版權登字版權所有-侵0權7-必2究018-702圖書若有印裝問題,請隨時向本社印製部(0791-88513257)退換教材編審委員會名單(排名不分先後)姓名單位殷立君江西省機電技師學院葉水春江西省機電技師學院陳根琴江西省機電技師學院胡鳳翔江西省機電技師學院教務處舒翔江西省機電技師學院實訓處鄭金江西省機電技師學院材料工程係徐也可江西省機電技師學院電氣工程係顧曄江西省機電技師學院機械工程係郭建平江西省機電技師學院信息與管理工程係李鵬程江西省機電技師學院基礎課部章力江西省機電技師學院教學督導室樊輝娜江西省機電技師學院教務處劉文傑江西省機電技師學院教育研究室李坤雲江西特種電機股份有限公司朱義才泰豪股份康富電機技術有限公司劉小勤南昌大學劉建斌西門子(中國)有限公司江西辦事處袁政海江西五十鈴股份有限公司張友亮江西省模具協會付強南昌齒輪有限公司鄧新生中航工業洪都工裝工具製造廠梁武根昌河飛機工業(集團)公司趙江英格特拉克(江西)傳動係統公司範廣健南昌艾普拉斯液壓技術有限公司鄒楊寧恒天動力有限公司喻小建江西沃爾福發動機有限公司劉誌斌華中數控股份有限公司張存亮南京日上自動化設備有限公司劉恒軍江西恒信集團歐陽小寶江西啟翔科技有限公司前言“五步四段一心”教學模式是以一體化教學改革為依據的新的教學模式,以現代職業教育理念為依據,以學生的需要為出發點嚐試新的課堂教學模式。這種教學模式著重體現以“學”為中心,集“教、做、記、練、評”為一體的,通過“教中學、做中學、學中記、練與評”四個教學階段,充分體現現代職業教育一體化課程教學的特點,從培養一體化師資、建設一體化教學場所、編寫一體化教材等多方麵實施“五步四段一心”一體化課程教學模式並進行分析探索。
教學改革背景與意義隨著現代製造技術的發展,企業對技能人才的知識與技能結構提出了更新、更高、更適用的要求,既要求有一定的理論知識和過硬的實際操作技能,又要求有較高的方法能力、解決問題能力等綜合能力。當前,我國職業教育教學改革的發展正在提速,現代工業技術的水平也在不斷提高,使用傳統的教學模式已不能滿足現代企業對人才培養的需求。我校自一體化課程教學模式改革嚐試以來,特別是國家示範校建設的啟動,我們在一體化課程教學模式的改革與實踐等各環節進行了實踐探索並取得了一定的成果,教學效果明顯提高,學生學習積極性明顯增強。
“五步四段一心”教學模式概述與主要目標一切圍繞如何使學生更好、更快地“學”到所需1.
的知識技能為中心,充分體現和發揮現代職業教育一體化課程教學的特點,將理論教學和技能訓練有機結合,改變學生的厭學情緒,不斷提高學生的學習積極性和學習效果。
集“教、做、記、練、評”五步為一體,通過“教中2.
學、做中學、學中記、練與評”四個教學階段,從培養一體化師資、建設一體化教學場所、編寫一體化教材等多方麵入手,大膽嚐試新的教學方法和模式。
融“以評促學、以評促教”等“評價模式改革”於3.
一體化教學改革之中,改“學後評”為“學中評”,隻有“五步四段一心”教學模式“學中評”才能做到“以評促學、以評促教”,這是評的目的所在。
以項目引導、任務驅動為手段,通過項目和典型工作任務的實施,整個教學內容通過項4.
目和典型工作任務展開,在項目引導下完成。項目分解為若幹個典型工作任務,以完成任務為動力來完成整個教學過程。
本書由江西省機電技師學院徐也可,江西機電職業技術學院徐明、萬長征、魏洪昌合作編·2·單片機控製設備安裝與調試寫。徐也可、徐明擔任主編。徐也可負責編寫基礎篇中項目四、項目五、項目六、項目七,徐明負責編寫項目一、項目二、項目三,萬長征負責編寫課程設計部分,魏洪昌負責編寫畢業設計部分。
由於編寫水平有限,書中難免存在欠妥和錯誤之處,敬請廣大讀者提出批評、改進意見。
編者2018.3目錄第一篇基礎篇項目一認識單片機………………………………………………………………………………2
典型任務一單片機是什麼…………………………………………………………………2
典型任務二單片機的封裝與引腳…………………………………………………………6
項目二單片機常用工具軟件…………………………………………………………………10典型任務一單片機的編程工具軟件……………………………………KeilμVision310典型任務二單片機的仿真工具軟件…………………………Proteus7Professional18項目三單片機基本係統………………………………………………………………………29典型任務一單片機基本係統電路………………………………………………………29典型任務二單片機內部存儲器結構……………………………………………………36項目四單片機鍵盤輸入和數碼管輸出…………………………………………4×4LED49典型任務一單片機數碼管輸出…………………………………………………LED49典型任務二單片機鍵盤輸入………………………………………………………4×458項目五單片機中斷及應用……………………………………………………………………65典型任務一單片機中斷的概念及一個中斷的應用……………………………………65典型任務二單片機中斷的優先級及兩個中斷的應用…………………………………73項目六單片機定時器\/計數器的應用…………………………………………………………82典型任務一單片機定時器\/計數器概念及溢出應用方式………………………………82典型任務二單片機定時器\/計數器中斷應用方式………………………………………90典型任務三單片機定時器\/計數器的綜合應用…………………………………………94項目七單片機串行口的應用…………………………………………………………………103典型任務一通信的概念及單片機串行口同步數據傳輸………………………………103典型任務二單片機與單片機串行口異步數據傳輸……………………………………113典型任務三單片機多處理器數據傳輸…………………………………………………122·2·單片機控製設備安裝與調試第二篇課程設計與畢業設計篇單片機課程設計……………………………………………………………………MCS-51131鍵控多樣彩燈………………………………………………………………………………132四路智能搶答器……………………………………………………………………………160可控步進電機………………………………………………………………………………182點陣屏顯係統……………………………………………………………………16×16210單片機畢業設計……………………………………………………………………MCS-51236十字路口交通燈控製………………………………………………………………………239按鍵選播音樂播放器………………………………………………………………………267高仿真數碼管電子鍾………………………………………………………………………273參考文獻…………………………………………………………………………………………281第一篇基礎篇·2·單片機控製設備安裝與調試項目一認識單片機典型任務單片機是什麼?
單片機的封裝與引腳?
一體化教學環境要求計算機與網連接?INTEL采用扁平式封裝單片機和直插式封裝單片機及管座?PLCCPDIP40典型任務一單片機是什麼教中學單片機名稱的由來及內部簡單結構單片機是計算機大家族中的一員,因它集中央處理器()、存儲器()、輸入輸CPUMemory出單元(\/)等計算機核心部件於一隻集成電路芯片中,所以稱為“單片機”。
IO圖單片機內部結構簡圖1-1項目一認識單片機·3·單片機存儲器()又分為程序存儲器和數據存儲器兩部分,存儲器就MemoryROMRAM好像整齊排列的房間,每個房間都有地址(門牌),如程序存儲器和數據存儲器在ROMRAM一起統一編址,這種編址結構稱為馮·諾依曼()或普林斯頓(JohnVonNeumannPrinceton)結構。如程序存儲器和數據存儲器分開進行編址,這種編址結構稱UniversityROMRAM為哈佛()結構。
Havard馮·諾依曼結構哈佛結構圖單片機的編址結構1-2單片機的封裝形式和外形任何元器件都有封裝形式,封裝形式不同則外形也不同,隻要封裝形式相同,則不管哪家公司生產的產品,產品外形都相同,一般都可兼容使用。
圖采用直插式封裝和引腳扁平式封裝單片機外形圖1-3PDIP40PLCC44單片機典型生產廠商和係列單片機最早由公司推出,隨後公司將內核使用權以專利互換等形8051IntelIntel8051式出讓給世界許多著名製造廠商,如、、、、、、ICAtmelPhilipsNECAMDDallasSiemens、、華邦、等。在保持與單片機兼容的基礎上,這些公司融入了自身的優FujutsuOKILG8051勢,擴展了針對滿足不同使用要求的外圍電路,如滿足模擬量輸入的\/、滿足伺服驅動的AD、滿足高速輸入\/輸出控製的\/、滿足串行擴展總線、保證程序可靠運行的PWMHSIHSOI2C、引入使用方便且價廉的等,開發出上百種功能各異的新品種。這樣WDTFlashROM8051單片機就變成了眾多芯片製造廠商支持的大家族,統稱為係列單片機,所以人們習慣於8051用來稱呼係列單片機。客觀事實表明,已成為位單片機的主流,成了8051MCS-5180518事實上的標準芯片。
MCU·4·單片機控製設備安裝與調試做中學上網查詢單片機生產廠商和典型係列與單片機AT89AVR美國愛特梅爾()公司生產的具有的增強型係列單片機目前在市ATMELFlashROM51場上仍然十分流行,其中和係列十分活躍,此類單片機采用複雜指令集,AT89CAT89SCISC編址結構為馮·諾依曼結構。單片機是在世紀年代推出的精簡指令集AVRATMEL2090的單片機,采用哈佛結構,是增強型內載的單片機。的單片機廣泛應RISCRISCFlashAVR用於計算機外部設備、工業實時控製、儀器儀表、通信設備、家用電器、宇航設備等各個領域。
單片機PIC美國微芯()公司生產的主要產品有、、等係列單片機,采MicrochipPIC16C17C18CCPU用精簡指令集結構,其基礎級、中級、高級機型分別僅有、、條指令,采用哈佛雙RISC333558總線結構,具有運行速度快、工作電壓低、功耗低、價格低、一次性編程、小體積、較大的輸入輸出直接驅動能力等特點。適用於用量大,檔次較低,價格敏感的產品,在辦公自動化設備、消費電子產品、電訊通信、智能儀器儀表、汽車電子、金融電子、工業控製不同領域都有廣泛的應用,係列單片機在世界單片機市場份額占有量排名中逐年提高。
PIC單片機STC單片機是深圳宏晶科技有限公司生產的係列單片機,目前國內市場占有率以STC50%上,單片機采用馮·諾依曼結構,指令為複雜指令集。其優點是加密性強,很難解STCCISC密或破解,解密費用很高。國內能解密的人少,一般令仿製者望而卻步。具有超強抗幹擾、超低功耗、三大降低單片機時鍾對外部電磁輻射的措施等特點。適用於供電供水係統,如水表、氣表、便攜設備等。
學中記需要記住的單片機是計算機大家族中的一員,它的核心部件有中央處理器()、存儲器CPU()、輸入輸出單元(\/)。
MemoryIO單片機存儲器()又分為程序存儲器和數據存儲器兩部分,如程序存MemoryROMRAM項目一認識單片機·5·儲器和數據存儲器在一起統一編址,這種編址結構稱為馮·諾依曼(或普林斯ROMRAM頓)結構。如程序存儲器和數據存儲器分開進行編址,這種編址結構稱為哈佛ROMRAM結構。
是美國公司首先生產的單片機係列,現在使用較廣的有美國愛特梅爾公MCS-51Intel司生產的與係列單片機、美國微芯()公司生產的主要產品有、AT89AVRMicrochipPIC16C、等係列單片機,深圳宏晶科技有限公司生產的係列單片機。
17C18CPIC需要掌握的上網通過百度或穀歌查詢、、深圳宏晶三家單片機典型生產廠GoogleATMELMicrochip商和、、等典型係列單片機的有關資料。
AT89.AVRPICSTC需要了解的除以上說明的典型單片機生產廠商和係列之外,還有許多其他的生產廠商和係列,如、、、、、、、華邦、等,需要時可上網或通過其他方PhilipsNECAMDDallasSiemensFujutsuOKILG式查詢。
練與評回答問題或完成操作問題占分學生作答情況實際得分單片機核心部件有哪幾部分組成3
單片機存儲器編址結構有哪兩種2
、、、四種係列單片機中,哪兩種采用AT89AVRPICSTC指令集,哪兩種采用指令集2CISCRISC、、、四種係列單片機中,哪兩種係列AT89AVRPICSTC與完全兼容2MCS-51、、、四種係列單片機中,哪兩種采用AT89AVRPICSTC馮·諾依曼結構,哪兩種采用哈佛結構2總分11實際得分·6·單片機控製設備安裝與調試典型任務二單片機的封裝與引腳教中學單片機的封裝形式一:(或)扁平引腳表貼式封裝QFPPQFPTQFP44這種封裝的體積很小,成本很低,適合於電路板直接粘貼焊接,為目前商用的主流產品,但一般不太適合學校或培訓機構使用。
圖(或)扁平引腳表貼式封裝及引腳說明1-4QFPPQFPTQFP44單片機的封裝形式二:扁平引腳表貼式封裝PLCC44這也是一個引腳的表貼式封裝,其中包括個空腳,一般這種表貼式的元件可直接粘444貼於電路板上供焊接使用,在研發、實驗、教學中,也可利用芯片管座,這樣方便元件的更換。
圖扁平引腳表貼式封裝、管座及引腳說明1-5PLCC44項目一認識單片機·7·單片機的封裝形式三:()雙列直插式(或)引腳封裝PDIP40PDIP424042雙列直插式引腳(或雙列直插式引腳)封裝,隻能配合管座使用,PDIP4040PDIP4242由於直插式封裝體積較大,電路板製作成本較高,很少用在商品中,較適用於學校、培訓機構和科研開發。
圖雙列直插式引腳封裝、管座及引腳說明1-6PDIP4040做中學通過鑷子工具對雙列直插式封裝單片機進行插入管座和從管座中取出的操作。
對直插式封裝個引腳進行查找與辨認。
PDIP4040找到電源引腳V和接地引腳V,記住它們的引腳代號和位置,工作時電源引腳V?CCSSCC必須接直流電壓,V引腳必須接地。
5VSS找到第一個並行端口至共個引腳,記住它們引腳的大概位置。
?P0.0P0.78找到第二個並行端口至共個引腳,記住它們引腳的大概位置。
?P1.0P1.78找到第三個並行端口至共個引腳,記住它們引腳的大概位置。
?P2.0P2.78找到第四個並行端口至共個引腳,記住它們引腳的大概位置。
?P3.0P3.78找到複位引腳,上麵無一橫線代表高電平有效,當單片機需要複位時,?RESETRESET需保持較久時間高電平(個機器周期以上,個機器周期含個時鍾脈衝),所以為記住方2112便,它的引腳代號為(與久諧音)。
9找到內部振蕩電路外接晶振管引腳和,外接晶振管參數不同單片機?XTAL1XTAL2工作頻率則不同,單片機工作快慢就不同。
·8·單片機控製設備安裝與調試找到外部存儲器使能引腳,上方有一橫線表示低電平有效,當單片機需要使用外部?EA存儲器時,它必須為低電平。
找到外部存儲器地址鎖存引腳,上方無一橫線表示高電平有效,當為高電?ALEALE平時,的個引腳(至)及的個引腳(至)做地址線用,既P08P0.0P0.7P28P2.0P2.7AD0至。
AD15找到外部存儲器讀取引腳,上方有一橫線表示低電平有效,當單片機需要讀取外?PSEN部存儲器數據時,引腳輸出一個低電平(與外部存儲器芯片端口連接)。