“十二五”期間,教育部、財政部啟動了“職業院校教師素質提高計劃本科專業職教師資培養資源開發項目”,其指導思想為:以推動教師專業化為引領,以高素質“雙師型”師資培養為目標,完善職教師資本科培養標準及課程體系。
本教材是“職教師資本科電氣工程及其自動化專業培養標準、培養方案、核心課程和特色教材開發項目”的成果之一,是根據電氣工程及其自動化專業以及中等職業學校教師崗位的職業性和師范性特點,在現代教育理念指導下,經過廣泛的國內外調研,吸取國內外近年來的研究與改革成果,充分考慮我國職業教育教師培養的現實條件、教師基本素養和專業教學能力,以職教師資人才成長規律與教育教學規律為主線,以中等職業學校“雙師型”
教師職業生涯可持續發展的實際需求為培養目標,按照開發項目中“嵌入式應用技術”課程大綱,經過反復討論編寫而成的。
全書共分12個項目,包括:
項目1單片機控制LED項目2單片機控制數碼管顯示系統設計項目3基于定時器的精確定時應用項目4多功能數字鐘的設計項目5蜂鳴器的發聲控制項目6基于RS?232的串口通信接口設計項目7數據采集系統設計項目8點陣顯示系統設計項目9基于單片機的數字馬表設計項目10單點溫度測量顯示控制系統項目11基于MSP430單片機的交通燈控制系統設計項目12基于STM32單片機的交通燈控制系統設計本教材結合理論與實踐一體化的開發思路,以工作過程系統化創新課程設計理念為導向,對教學內容進行知識的解構與重構,實現技能與知識的整合。在教學方法上,通過對不同任務中具體工作過程的系統化設計,對具體任務的重復性、遞進性進行討論,在重復中強化,在遞進中學習,解決了工作中變與不變的問題,實現了行動與思維的躍遷。
參與本書編寫工作的有:譚博學,負責策劃、制定編寫大綱,參與項目1和項目8的編寫;萬隆,負責教材中項目和任務的選題和制定,電路的設計、軟件代碼的編寫以及項目2~項目4、項目9、項目12的編寫,參與制定編寫大綱;巴奉麗,負責查閱參考文獻和文字·Ⅴ·整理工作,參與項目5、項目6的編寫以及軟件代碼的編寫與調試;李義明,負責軟件代碼的編寫與調試工作,參與項目7、項目10的編寫和任務制定;王勃,負責電路原理圖的繪制工作,參與項目11的編寫和任務制定;陳利平,參與部分項目和任務制定、軟件代碼的編寫與調試工作;劉超,參與部分項目和任務制定、提供了相關素材以及文字整理工作;劉旭東,參與部分項目和任務制定、提供了相關素材以及文字整理工作。在項目評審過程中,專家指導委員會劉來泉(中國職業教育技術協會)、姜大源(教育部職業技術教育中心研究所)、沈希(浙江農林大學)、吳全全(教育部職業技術教育中心研究所教師資源研究室)、張元利(青島科技大學)、韓亞蘭(佛山市順德區梁琚職業技術學校)、王繼平(同濟大學職業技術教育學院)對本教材的編寫提出了最寶貴意見,在此表示最誠摯的敬意和感謝!
另外,教材編寫過程中參考了相關資料和教材,在此向這些文獻的原作者表示衷心感謝!
限于編寫組理論水平和實踐經驗,書中不妥之處敬請廣大讀者批評指正。
編者
出版說明
前言
緒論 1
項目1 單片機控制LED 2
任務1 1 點亮一個LED 小燈 2
1. 1. 1 51 系列單片機的引腳及功能 4
1. 1. 2 時鐘電路與時序 5
1. 1. 3 復位電路 6
1. 1. 4 工程建立和編譯的基本步驟 7
1. 1. 5 P0 口的位電路結構及特點 11
1. 1. 6 控制端口的名稱依據 12
1. 1. 7 端口的輸出控制方式 16
1. 1. 8 關鍵的while (1) 17
任務1. 2 控制小燈的亮滅 17
1. 2. 1 軟件延時之delay( ) 18
1. 2. 2 Keil 軟件的調試方法及技巧 19
任務1. 3 經典的流水燈控制 25
任務1. 4 獨立按鍵控制LED 的亮滅 28
1. 4. 1 端口的數據輸入 29
1. 4. 2 按鍵的去抖動 30
任務1. 5 實戰練習 30
項目2 單片機控制數碼管顯示系統
設計 31
任務2. 1 讓數碼顯示0 31
2. 1. 1 數碼管結構及顯示原理 34
2. 1. 2 移位寄存器74HC595 35
2. 1. 3 段選和位選 36
任務2. 2 從0 ~ F 依次循環顯示 36
任務2. 3 單個數碼管依次輪流
顯示0 ~7 39
任務2. 4 00 ~99 計數顯示 41
任務2. 5 實戰練習 44
項目3 基于定時器的精確定時應用 45
任務3. 1 10ms 定時 45
3. 1. 1 定時器/ 計數器的基本結構與
工作原理 46
3. 1. 2 與定時器/ 計數器配置相關的
TMOD、TCON 47
3. 1. 3 定時器/計數器的工作方式 48
3. 1. 4 確定定時器初值的方法 51
任務3. 2 1s 定時 52
3. 2. 1 實現1s 定時的方法 54
3. 2. 2 蜂鳴器基礎知識 54
任務3. 3 實戰練習 55
項目4 多功能數字鐘的設計 56
任務4. 1 定時器中斷方式下實現10ms
定時 56
4. 1. 1 中斷執行的過程 57
4. 1. 2 EA、ET0 是什么 58
4. 1. 3 51 單片機的中斷源 58
4. 1. 4 中斷服務子程序的“聲明” 59
任務4. 2 定時器中斷方式實現1s 定時 59
任務4. 3 多功能數字鐘的實現 61
任務4. 4 實戰練習 68
項目5 蜂鳴器的發聲控制 69
任務5. 1 蜂鳴器簡單發聲控制 69
5. 1. 1 什么是外部中斷 71
5. 1. 2 外部中斷的觸發 71
5. 1. 3 什么是中斷的嵌套 73
任務5. 2 蜂鳴器的多種頻率發聲控制 73
5. 2. 1 中斷的優先級控制 75
5. 2. 2 中斷的處理過程 76
任務5. 3 蜂鳴器的音樂演奏發聲控制 77
項目6 基于RS?232 的串口通信接口
設計 81
任務6. 1 單片機將串行數據發送給PC 81
·Ⅶ
6. 1. 1 串行接口的基本結構 83
6. 1. 2 串行接口控制寄存器SCON 83
6. 1. 3 數據緩沖器SBUF 85
6. 1. 4 串行通信工作方式 85
6. 1. 5 波特率 88
任務6. 2 單片機串口接收PC發送的數據 89
任務6. 3 兩個單片機之間的串行通信 92
項目7 數據采集系統設計 96
任務7. 1 帶顯示的數據采集系統設計 96
7. 1. 1 TLC549 的主要特性 100
7. 1. 2 內部結構和引腳 100
7. 1. 3 TLC549 的工作時序 101
任務7. 2 帶上位機通信功能的數據采集
系統設計 101
任務7. 3 多功能數據采集系統設計 104
項目8 點陣顯示系統設計 108
任務8. 1 點陣顯示模塊的應用 108
8. 1. 1 點陣的基礎知識 112
8. 1. 2 點陣的電氣特性及連線方法 113
任務8. 2 矩陣按鍵的應用 113
8. 2. 1 4 ×4 矩陣按鍵的掃描原理 117
8. 2. 2 鍵值識別的不同方法———
翻轉法 117
任務8. 3 點陣顯示矩陣按鍵鍵值 118
項目9 基于單片機的數字馬表設計 125
任務9. 1 精確計時的馬表設計 125
任務9. 2 帶簡單可控功能的馬表設計 127
任務9. 3 串行EEPROM?AT24C02 的
讀寫操作 130
9. 3. 1 AT24C02 的基本特性和引腳
說明 134
9. 3. 2 I2C 總線協議簡介 135
9. 3. 3 AT24C02 的具體操作 137
任務9. 4 帶存儲功能的馬表設計 137
項目10 單點溫度測量顯示控制
系統 146
任務10. 1 簡易溫度測量系統設計 146
10. 1. 1 DS18B20 的引腳及內部結構 151
10. 1. 2 單總線的操作命令 153
10. 1. 3 單總線的通信協議及時序 155
任務10. 2 液晶顯示模塊 156
10. 2. 1 接口信號說明 160
10. 2. 2 操作時序說明 161
10. 2. 3 液晶模塊指令格式和指令功能 162
10. 2. 4 液晶顯示模塊初始化過程 164
任務10. 3 基于液晶顯示的溫度測量控制
系統設計 165
項目11 基于MSP430 單片機的交通
燈控制系統設計 173
任務11. 1 簡單的交通燈 173
11. 1. 1 MSP430 單片機特點及結構
原理 176
11. 1. 2 MSP430 時鐘系統結構與原理 179
11. 1. 3 I/ O 口初始化及相關寄存器 181
任務11. 2 帶計時顯示的交通燈設計 183
11. 2. 1 MSP430 單片機的定時方式 188
11. 2. 2 MSP430 單片機定時器A 的
結構與原理 189
11. 2. 3 MSP430 單片機定時器A 的
寄存器 191
任務11. 3 實現交通燈的緊急情況處理 195
11. 3. 1 I/ O 口中斷 198
11. 3. 2 低功耗模塊 199
項目12 基于STM32 單片機的交通燈
控制系統設計 201
任務12. 1 簡易紅綠燈的設計 201
12. 1. 1 庫函數介紹 205
12. 1. 2 和IO 口相關的寄存器 205
12. 1. 3 配置GPIO 寄存器口的輸入
輸出 210
任務12. 2 設計具有倒計時功能的
紅綠燈 211
12. 2. 1 定時器介紹 219
12. 2. 2 通用定時器相關寄存器 220
12. 2. 3 定時器寄存器的配置 226
任務12. 3 設計等待時間可調的紅綠燈 226
12. 3. 1 STM32 外部中斷介紹 236
12. 3. 2 STM32 中斷相關定時器 237
12. 3. 3 配置外部中斷 240
附錄 241
附錄A 行動導向教學法概述 241
附錄B 80C51 單片機指令表 246
附錄C C 語言優先級及其結合性 248
附錄D ASCII 碼表 249
附錄E 開發板電路圖(見書后插頁)
參考文獻 250