单片机原理与接口技术

朱向庆、鄢磊、林厚健、张强志、黄杰贤、杨冬涛、陈志雄

目录

  • 1 概述
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 单片机的结构组成、特点和指标
    • 1.3 单片机的发展历史和产品类型
    • 1.4 计算机进制数、有符号二进制数、二进制编码
    • 1.5 在线测验
  • 2 MCS-51单片机硬件结构和原理
    • 2.1 MCS-51单片机的分类
    • 2.2 单片机硬件结构
    • 2.3 中央处理器(CPU)
    • 2.4 存储器
    • 2.5 并行I/O接口
    • 2.6 时钟电路和时序
    • 2.7 单片机的工作方式
    • 2.8 在线测验
    • 2.9 在线测验(物理师范)
  • 3 MCS-51指令系统及汇编程序设计
    • 3.1 指令系统简介
    • 3.2 指令系统
    • 3.3 汇编语言程序设计
    • 3.4 在线测验
  • 4 MCS-51的C程序设计
    • 4.1 C51概述
    • 4.2 C51语法基础
    • 4.3 C51对MCS-51单片机的访问
    • 4.4 C51程序设计实例
    • 4.5 在线测验
    • 4.6 在线测验(物理师范)
  • 5 MCS-51中断、定时计数器及串行接口
    • 5.1 中断系统
    • 5.2 定时/计数器
    • 5.3 串行口
    • 5.4 在线测验
    • 5.5 在线测验(物理师范)
  • 6 单片机系统基本并行扩展技术
    • 6.1 外部总线、存储器和并行口的扩展
    • 6.2 显示器的扩展
      • 6.2.1 LED数码管
      • 6.2.2 LED点阵
      • 6.2.3 LCD液晶
      • 6.2.4 OLED有机发光二极管
      • 6.2.5 USART HMI串口触摸屏
      • 6.2.6 电子纸
    • 6.3 键盘的扩展
    • 6.4 A/D转换器扩展
    • 6.5 D/A转换器扩展
    • 6.6 在线测验
  • 7 单片机系统开发工具
    • 7.1 Keil C51开发工具及仿真调试
    • 7.2 Proteus仿真软件及调试方法
    • 7.3 51单片机仿真器、编程器及EEPROM擦除器
    • 7.4 图形化开发工具及思路
    • 7.5 国产软件工具
    • 7.6 在线测验
    • 7.7 在线测验(物理师范)
  • 8 STM32单片机
    • 8.1 电子课件
    • 8.2 电子图书
    • 8.3 文档资料
    • 8.4 教学视频
    • 8.5 软件安装
  • 9 实验教学
    • 9.1 多功能微控制器实验箱简介
      • 9.1.1 实验箱布局
      • 9.1.2 各功能模块连接关系
      • 9.1.3 可以完成的实验项目
      • 9.1.4 单片机核心板
      • 9.1.5 仿真实验
      • 9.1.6 下载实验
    • 9.2 实验一 Proteus与Keil的使用
    • 9.3 实验二 LED流水灯与自锁开关
    • 9.4 实验三 定时器实现的循环彩灯
    • 9.5 实验四 单片机与计算机串行通信
    • 9.6 实验五 数码管显示的电子钟
    • 9.7 实验六 1×4独立按键与8×8点阵
    • 9.8 实验七 ICL7109、ADC0809模数转换
    • 9.9 实验八 基于STM32单片机的LED灯控制系统
    • 9.10 单片机与CPLD实验系统
    • 9.11 存在问题的实验报告
  • 10 STC单片机口袋实验板
    • 10.1 预备知识
      • 10.1.1 焊接注意事项
      • 10.1.2 综合测试程序的功能
      • 10.1.3 整体布局与各功能模块
      • 10.1.4 整机电路介绍
    • 10.2 单片机最小系统及实验板的使用
    • 10.3 LED流水灯
    • 10.4 三色LED灯
    • 10.5 数码管
    • 10.6 串行通信
    • 10.7 独立按键
    • 10.8 模数转换(含光照度检测)
    • 10.9 DAC5571数模转换
    • 10.10 PWM-DAC
    • 10.11 DS18B20温度检测
    • 10.12 DS1302实时时钟
    • 10.13 EEPROM存储器
    • 10.14 看门狗
    • 10.15 低功耗运行方式
  • 11 学生参加竞赛获奖作品
    • 11.1 一等奖
    • 11.2 二等奖
    • 11.3 三等奖
    • 11.4 成功参赛奖
    • 11.5 赛前练习作品
三等奖

一、智慧城市无线路灯监控系统

  2013年第十二届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖,参赛学生:2010级廖桂明,2011级崔廷佐,2009级苏超益、丘祖国。

  摘要:本系统包含由路灯监控子节点组成的无线传感网络、由嵌入式系统构造的无线网关、视频监控模块、RFID读写模块和远程计算机监控终端。系统有智能模式和控制模式这两种工作方式。在智能模式下,能够按路灯周围环境光照情况自动亮灭灯;在控制模式下,通过计算机软件能够实现单灯控制、整体控制、定时控制、路灯照明亮度调节和路灯照明亮度数据采集等功能。系统还具备路灯故障自动检测报警功能,确保故障路灯得到及时修复;并且电源可在市电和太阳能蓄电池供电两种方式间自动切换以节约电能。视频监控功能可让工作人员及时了解该路段的情况;车流量检测功能有助于协助工作人员疏导车辆,避免道路堵塞;RFID车辆信息采集功能可让工作人员详细了解过往车辆的信息,对车辆进行监督、管理。

 关键词:智能路灯;无线通信;计算机监控;视频监控;RFID信息采集


二、平安城市智能交通监控系统

  2013年第十二届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖,参赛学生:2010级陈俊洪、张伟亮、黄括辉。

  摘要:本系统采用微型电感线圈与单片机测量各十字路口的车流量,将测得的数据通过短距离无线通信模块传输给主控制器,由主控制器动态调节各路口的红绿灯时长。通过嵌入式系统对十字路口进行远程视频监控,有应急车辆通过时,为其开启绿色通道。采用主动式RFID技术记录经过红绿灯的车辆信息,尤其是闯红灯、超速的车辆。系统电源可在太阳能供电和传统市电供电间灵活切换。通过设置非十字路口红绿灯,当路口行人较多车辆较少时,动态调整红绿灯时长。并且设置盲人提醒音,用不同频率的提醒音,提醒盲人红绿灯状态,让交通更加人性化。实验证明,系统可实现平安交通、效率交通、民生交通和绿色交通,对实际的交通系统有一定的参考价值。

 关键词:智能交通;车流量检测;RFID电子标签;视频监控;太阳能


三、智能交通灯控制系统

  2012年第四届广东省大学生电子设计竞赛三等奖,参赛学生:2010级陈俊洪、张伟亮、黄括辉

 摘要:本系统包括单片机主控中心、红绿灯控制模块、车流量检测模块、盲人信号音提醒模块和电源五个部分。通过微型磁感应线圈监测通过每个十字路口的车辆,利用单片机计数器统计车流量,并通过无线模块将数据发送至单片机主控中心,主控中心进行数据处理后,发送命令给红绿灯控制模块,实现红绿灯时长的动态调节。系统还能够用信号音给盲人指示红绿灯状况;电源部分则采用太阳能和市电相结合的供电模式,当太阳能充足时,由其提供系统电源,反之则采用市电。

 关键词:智能交通灯,车流量检测,微型感应线圈,无线模块,太阳能


四、一种视力保护装置

  2017年第十四届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖,参赛学生:2014级黄晓娟、赖俊桂、黄鸿、范泽灏、蔡凯达、林桂源。

 摘要:本系统包含3部分,包括坐姿检测徽章、距离光强检测桌架以及手机APP。坐姿检测徽章以STM32F030为主控中心,包括陀螺仪MPU6050模块、振动器提醒模块、蓝牙和电源共五个模块。距离光强检测桌架以STC12LE5A60S2为主控中心,包括超声波测距模块、光敏电阻模块、振动器提醒模块、蓝牙和电源共六个模块。一方面通过陀螺仪判断使用者是否出现驼背、高低肩等不良坐姿;另一方面通过超声波模块和光敏电阻判断使用者用眼距离是否太近、光线强度的强弱,一旦出现不正确的情况,振动器振动提醒使用者加以调整,而且当用眼时间超过45min,振动器振动提醒,并通过蓝牙可在手机APP查看当前情况,从而了解使用者的坐姿、用眼距离、光线强弱等情况。

 关键词:视力保护;超声波;光敏电阻;陀螺仪;APP



 赖俊桂、蔡凯达两位同学2018年毕业时考研成功,分别到华南农业大学、桂林电子科技大学攻读硕士学位;蔡凯达同学硕士毕业时被华为公司录用。


五、盲人老人向导及摔倒报警腰带

  2014年第五届广东省大学生电子设计竞赛三等奖,参赛学生:2012级吴戊鑫、吴建俊、植美炤

 摘要:本系统是一种便携式可穿戴设备,可以辅助解决盲人群和老人群容易摔倒和探路困难的问题。本系统主要由三轴加速度传感器模块,超声波模块,GSM短信模块以及单片机最小系统组成,可以实现盲人或老人对上下坡的判断、正面障碍物的判断以及摔倒通知的功能,家人可以通过接收到的信息及时关注盲人或老人的意外情况,目标人群以腰带的形式使用该产品。

 关键词:盲人向导;摔倒报警;超声波测距


六、多功能单片机与CPLD实验平台

  2017年第十三届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖,参赛学生:2012级郑景扬、陈文龙、蔡嘉煌、周巧蓉、方伟鹏、吴春蝶、张勇。

 摘要:本实验平台结合了单片机实验箱、实验板以及单片机与 CPLD 实验板。以提高教学质量,降低学生学习单片机与 CPLD 的成本,提高学生动手能力,增强编程能力,培养学生掌握微处理器架构设计方法的角度出发,满足企业对求职者的技能要求这四个角度出发,自制将单片机与 CPLD 合二为一,能够满足多门课程教学需求,集仿真、下载与实验三合一的多功能实验板、实验箱。
    关键词:单片机;CPLD;实验箱;实验板


七、盆栽管家

  2018年第七届广东省大学生电子设计竞赛三等奖,参赛学生:2016级李康成、江超、廖玉琪

 摘要:作品是集植物环境检测和智能实施最佳方案于一体的盆栽管理系统。它包含检测模块、控制模块和传输模块三大部分。检测模块由DS18B20温度传感器、光敏电阻、红外检测、GY-33颜色传感器和土壤湿度传感器构成;控制模块包含STC12C5A60S2主控芯片、抽水泵、LED植物灯;传输模块采用Wi-Fi通信模块DT-06

 关键词智能家居、互联网盆栽、微信控制