廉價(jià)單片機(jī)原理及應(yīng)用

　　內(nèi)容簡介單片機(jī)在工業(yè)控制、汽車、儀器、家用電器、玩具、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、航空航天、交通運(yùn)輸、通信等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在眾多形式的單片機(jī)中，廉價(jià)單片機(jī)的用量最大。它們主要用于控制任務(wù)不復(fù)雜、體積小、功能簡單、經(jīng)濟(jì)性好的產(chǎn)品和場合，尤其在家用電器、玩具、通信產(chǎn)品和某些儀器及設(shè)備上的應(yīng)用是十分有效的。本書所介紹的MOTOROLA公司J，K系列單片機(jī)是該公司結(jié)構(gòu)最簡單、引腳最少、價(jià)格便宜的單片機(jī)。書中介紹了這兩個(gè)系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，并且給出了各種很有實(shí)用價(jià)值的例子。本書可供從事單片機(jī)應(yīng)用、智能產(chǎn)品開發(fā)的科技人員閱讀，也可作為有關(guān)單片機(jī)控制、家電產(chǎn)品或設(shè)備設(shè)計(jì)人員的參考書，還可作為有關(guān)專業(yè)學(xué)生的參考書。片斷：（4）聲音報(bào)警器；（5）顯示器，包括LED，LCD顯示器；（6）A/D或D/A轉(zhuǎn)換器；（7）其他器件或功能部件。如果應(yīng)用系統(tǒng)包含有上述器件或I/O方式，那么，必須考慮單片機(jī)內(nèi)是否有能滿足這些I/O方式或外部器件的電路部件。如果單片機(jī)不含有所需的電器部件或不滿足所需的I/O方式，那么就無法滿足系統(tǒng)需要。如果單片機(jī)含有比需要還多的部件或I/O方式，則該單片機(jī)超出了需要。3.單片機(jī)的CPU是否有合適的吞吐量這是一個(gè)有關(guān)單片機(jī)計(jì)算功能的問題。針對應(yīng)用系統(tǒng)的需要，必須認(rèn)真考慮單片機(jī)對系統(tǒng)執(zhí)行控制時(shí)的處理能力。如果單片機(jī)的處理能力過強(qiáng)，則浪費(fèi)了單片機(jī)的資源；如果處理能力不足，就無法正常進(jìn)行工作。單片機(jī)的處理能力主要表現(xiàn)在CPU的運(yùn)行速度，指令的功能，指令周期的長短，中斷能力，堆棧大小等指標(biāo)上。4.單片機(jī)的極限性能是否能滿足要求一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)有其特定的應(yīng)用環(huán)境，功耗和電壓狀態(tài)。單片機(jī)的極限性能一般包括最高使用溫度、最低使用溫度，最高使用電壓、最低使用電壓，最大功耗，最大電流等。例如，一個(gè)單片機(jī)給出的極限參數(shù)如下：最大溫度使用范圍：－55℃～十125℃；最大電壓使用范圍：2.7V～6V；最大電流：150mA；最大功耗：1W。很明顯，必須考慮應(yīng)用系統(tǒng)的使用溫度是否在單片機(jī)最大溫度范圍之內(nèi)，使用電壓、電流和功耗是否在單片機(jī)極限指標(biāo)之內(nèi)。如果不是，那么單片機(jī)便不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要。這時(shí)，應(yīng)該選擇能滿足應(yīng)用系統(tǒng)需要的另一種型號的單片機(jī)。二、單片機(jī)的可購買性在單片機(jī)能夠適合應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)考慮這種型號的單片機(jī)的可購買性。可購買性包括下列幾點(diǎn)。1.單片機(jī)是否可直接購買到這是指單片機(jī)能否直接從廠家或其代理商處買到。購買的途徑是否順暢。2.單片機(jī)是否有足夠的供應(yīng)量作為產(chǎn)品上使用的單片機(jī)，一般是用作產(chǎn)品的控制器，因此，單片機(jī)的需求量和產(chǎn)品數(shù)量是相一致的。這時(shí)，要求能購買到足夠數(shù)量的單片機(jī)。這樣，所選擇的單片機(jī)才能滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)。3.單片機(jī)是否仍然在生產(chǎn)之中選擇單片機(jī)，應(yīng)該選擇那些仍然在生產(chǎn)之中的型號。已經(jīng)停產(chǎn)的單片機(jī)是不能選用的，因?yàn)樗褵o后續(xù)供貨能力，直接影響到產(chǎn)品的繼續(xù)生產(chǎn)和生命力；同時(shí)，也會給人以一種過時(shí)的感覺，從而影響產(chǎn)品的新穎性。4.單片機(jī)是否在改進(jìn)之中這主要是看某種型號的單片機(jī)是否有新的版本推出或準(zhǔn)備推出，這樣才有利于產(chǎn)品的升級換代。也就是說，這種單片機(jī)仍然有著旺盛的生命力，并且在一定時(shí)期可以采用新版本對產(chǎn)品升級，從而達(dá)到事半功倍的效果。顯然，對于準(zhǔn)備推出新版本或有新版本的單片機(jī)，選擇用于應(yīng)用系統(tǒng)或產(chǎn)品具有較強(qiáng)的后勁。三、單片機(jī)的可開發(fā)性這是一個(gè)十分重要的因素。所選擇的單片機(jī)是否有足夠的開發(fā)手段，直接影響到單片機(jī)能否順利開發(fā)，并且較快地應(yīng)用于被控對象中。如果沒有足夠的開發(fā)手段，則相應(yīng)的單片機(jī)型號是不宜選擇用于有關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的。對于被選擇的單片機(jī)，應(yīng)考慮下列開發(fā)工具。1.匯編程序2.編譯程序3.調(diào)試工具（1）評價(jià)模塊EVM（EvaluationModule）；（2）在線仿真器；（3）邏輯分析工具；（4）調(diào)試監(jiān)視程序；（5）源碼級調(diào)試監(jiān)視程序。4.在線示范板服務(wù)BBS（BulletinBoardService）（1）實(shí)時(shí)執(zhí)行；（2）應(yīng)用例子；（3）缺陷故障報(bào)告；（4）實(shí)用軟件，包括自由匯編程序；（5）樣本源碼。5.應(yīng)用支持（1）考慮是否存在專職的應(yīng)用支持機(jī)構(gòu)；（2）考慮是否存在應(yīng)用工程師、應(yīng)用技術(shù)人員或應(yīng)用銷售人員的支持；（3）應(yīng)考慮支持人員的學(xué)識水平，以及支持人員是否真正對解決有關(guān)開發(fā)問題感興趣；（4）支持人員和機(jī)構(gòu)是否有便利的通信工具，能否及時(shí)得到支持。四、單片機(jī)制造商歷史對于單片機(jī)制造商，主要應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。（1）勝任單片機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)證；（2）生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)和可靠性；（3）按時(shí)供貨情況；（4）多年的營銷情況；（5）財(cái)經(jīng)報(bào)告。根據(jù)上面四個(gè)原則對單片機(jī)進(jìn)行選擇，就可以選擇出最能適用于應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)，從而保證應(yīng)用系統(tǒng)有最高的可靠性，最優(yōu)的性能價(jià)格比，最長的使用壽命和最好的升級換代性。本書前言前言在產(chǎn)品、特別是智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，通常把經(jīng)濟(jì)效益放在十分重要的位置，這就需要設(shè)計(jì)人員在開發(fā)和設(shè)計(jì)中不斷提高單片機(jī)應(yīng)用的水平。充分利用單片機(jī)的內(nèi)部資源，在達(dá)到同一技術(shù)指標(biāo)的前提下選用簡單、廉價(jià)的單片機(jī)，無論從經(jīng)濟(jì)性亦或從科學(xué)性上來講，都是一種明智的選擇；另外，也反映了研究設(shè)計(jì)人員的學(xué)術(shù)水準(zhǔn)和綜合能力。廉價(jià)單片機(jī)往往是一種面大量廣的器件。在應(yīng)用方面，它可以適應(yīng)各種用途；在用量上，由于它用于很多廉價(jià)通用的產(chǎn)品，故用量極大。廉價(jià)單片機(jī)最大的應(yīng)用場合一般是在家用電器和玩具等領(lǐng)域；另外，在交通、控制、儀器上也會發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。廉價(jià)單片機(jī)之所以便宜，首先在于它的制造過程簡單及所用材料較省。這就意味著它的結(jié)構(gòu)不會太復(fù)雜。顯然，對于初步涉足單片機(jī)領(lǐng)域的人來說，它是一種利于學(xué)習(xí)和使用的器件。其次，由于它的產(chǎn)量較大，在工業(yè)化生產(chǎn)中就有較低的制造成本，故而其價(jià)格不高。低價(jià)格就容易被選中用于產(chǎn)品控制。再者，廉價(jià)也源于其工藝的成熟。生產(chǎn)單片機(jī)的集成電路工藝成熟，成品率就高，從而其價(jià)格較低。工藝的成熟，也使單片機(jī)有高度的可靠性，這十分有利于大批量、產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的開發(fā)。過去，人們雖然對單片機(jī)也給予重視，但對廉價(jià)單片機(jī)并沒有一種明確而恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識。為了使人們在工作中提高開發(fā)設(shè)計(jì)的水平，使所開發(fā)的產(chǎn)品更加經(jīng)濟(jì)、可靠，我們專門寫了這本介紹廉價(jià)單片機(jī)的書。我們所遵從的宗旨是：在達(dá)到同一技術(shù)指標(biāo)的條件下，最簡單的結(jié)構(gòu)是最科學(xué)的結(jié)構(gòu)。本書分為六章。第一章介紹廉價(jià)單片機(jī)的概況；第二章介紹68HC05K系列單片機(jī)；第三章介紹68HC05J系列單片機(jī)；第四章介紹廉價(jià)單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)；第五、六章分別介紹J，K系列單片機(jī)的應(yīng)用。書中給出了一些十分實(shí)際、有效的應(yīng)用例子。同時(shí)，為了使讀者能用好廉價(jià)單片機(jī)，我們還專門介紹了一些特殊的技術(shù)方法。例如，采用RC電路配合軟件完成A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)，這些技術(shù)可以彌補(bǔ)廉價(jià)單片機(jī)內(nèi)部沒有A/D轉(zhuǎn)換器的不足，同時(shí)又解決了實(shí)際中需要A/D轉(zhuǎn)換的問題。本書由余永權(quán)統(tǒng)籌，并且編寫了第一、二章和第六章，林偉編寫了第三、四章和第五章。筆者在編寫本書的過程中，還要兼顧教學(xué)和科研工作，所以，在繁忙之中不可避免會存在各種錯(cuò)誤和不足，誠切希望廣大讀者批評指正。作者于廣東工業(yè)大學(xué)1997年12月8日

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