廉價單片機原理及應用

　　內(nèi)容簡介單片機在工業(yè)控制、汽車、儀器、家用電器、玩具、計算機外部設備、航空航天、交通運輸、通信等領域都有廣泛的應用。在眾多形式的單片機中，廉價單片機的用量最大。它們主要用于控制任務不復雜、體積小、功能簡單、經(jīng)濟性好的產(chǎn)品和場合，尤其在家用電器、玩具、通信產(chǎn)品和某些儀器及設備上的應用是十分有效的。本書所介紹的MOTOROLA公司J，K系列單片機是該公司結(jié)構最簡單、引腳最少、價格便宜的單片機。書中介紹了這兩個系列單片機的結(jié)構原理，并且給出了各種很有實用價值的例子。本書可供從事單片機應用、智能產(chǎn)品開發(fā)的科技人員閱讀，也可作為有關單片機控制、家電產(chǎn)品或設備設計人員的參考書，還可作為有關專業(yè)學生的參考書。片斷：（4）聲音報警器；（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。如果單片機含有比需要還多的部件或I/O方式，則該單片機超出了需要。3.單片機的CPU是否有合適的吞吐量這是一個有關單片機計算功能的問題。針對應用系統(tǒng)的需要，必須認真考慮單片機對系統(tǒng)執(zhí)行控制時的處理能力。如果單片機的處理能力過強，則浪費了單片機的資源；如果處理能力不足，就無法正常進行工作。單片機的處理能力主要表現(xiàn)在CPU的運行速度，指令的功能，指令周期的長短，中斷能力，堆棧大小等指標上。4.單片機的極限性能是否能滿足要求一個應用系統(tǒng)有其特定的應用環(huán)境，功耗和電壓狀態(tài)。單片機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，一個單片機給出的極限參數(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，必須考慮應用系統(tǒng)的使用溫度是否在單片機最大溫度范圍之內(nèi)，使用電壓、電流和功耗是否在單片機極限指標之內(nèi)。如果不是，那么單片機便不能滿足應用系統(tǒng)的需要。這時，應該選擇能滿足應用系統(tǒng)需要的另一種型號的單片機。二、單片機的可購買性在單片機能夠適合應用系統(tǒng)時，還應考慮這種型號的單片機的可購買性?？少徺I性包括下列幾點。1.單片機是否可直接購買到這是指單片機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.單片機是否有足夠的供應量作為產(chǎn)品上使用的單片機，一般是用作產(chǎn)品的控制器，因此，單片機的需求量和產(chǎn)品數(shù)量是相一致的。這時，要求能購買到足夠數(shù)量的單片機。這樣，所選擇的單片機才能滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)。3.單片機是否仍然在生產(chǎn)之中選擇單片機，應該選擇那些仍然在生產(chǎn)之中的型號。已經(jīng)停產(chǎn)的單片機是不能選用的，因為它已無后續(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，也會給人以一種過時的感覺，從而影響產(chǎn)品的新穎性。4.單片機是否在改進之中這主要是看某種型號的單片機是否有新的版本推出或準備推出，這樣才有利于產(chǎn)品的升級換代。也就是說，這種單片機仍然有著旺盛的生命力，并且在一定時期可以采用新版本對產(chǎn)品升級，從而達到事半功倍的效果。顯然，對于準備推出新版本或有新版本的單片機，選擇用于應用系統(tǒng)或產(chǎn)品具有較強的后勁。三、單片機的可開發(fā)性這是一個十分重要的因素。所選擇的單片機是否有足夠的開發(fā)手段，直接影響到單片機能否順利開發(fā)，并且較快地應用于被控對象中。如果沒有足夠的開發(fā)手段，則相應的單片機型號是不宜選擇用于有關應用系統(tǒng)的。對于被選擇的單片機，應考慮下列開發(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BBS（BulletinBoardService）（1）實時執(zhí)行；（2）應用例子；（3）缺陷故障報告；（4）實用軟件，包括自由匯編程序；（5）樣本源碼。5.應用支持（1）考慮是否存在專職的應用支持機構；（2）考慮是否存在應用工程師、應用技術人員或應用銷售人員的支持；（3）應考慮支持人員的學識水平，以及支持人員是否真正對解決有關開發(fā)問題感興趣；（4）支持人員和機構是否有便利的通信工具，能否及時得到支持。四、單片機制造商歷史對于單片機制造商，主要應考慮如下幾點。（1）勝任單片機設計的實證；（2）生產(chǎn)的優(yōu)點和可靠性；（3）按時供貨情況；（4）多年的營銷情況；（5）財經(jīng)報告。根據(jù)上面四個原則對單片機進行選擇，就可以選擇出最能適用于應用系統(tǒng)的單片機，從而保證應用系統(tǒng)有最高的可靠性，最優(yōu)的性能價格比，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)品設計中，通常把經(jīng)濟效益放在十分重要的位置，這就需要設計人員在開發(fā)和設計中不斷提高單片機應用的水平。充分利用單片機的內(nèi)部資源，在達到同一技術指標的前提下選用簡單、廉價的單片機，無論從經(jīng)濟性亦或從科學性上來講，都是一種明智的選擇；另外，也反映了研究設計人員的學術水準和綜合能力。廉價單片機往往是一種面大量廣的器件。在應用方面，它可以適應各種用途；在用量上，由于它用于很多廉價通用的產(chǎn)品，故用量極大。廉價單片機最大的應用場合一般是在家用電器和玩具等領域；另外，在交通、控制、儀器上也會發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。廉價單片機之所以便宜，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)構不會太復雜。顯然，對于初步涉足單片機領域的人來說，它是一種利于學習和使用的器件。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，故而其價格不高。低價格就容易被選中用于產(chǎn)品控制。再者，廉價也源于其工藝的成熟。生產(chǎn)單片機的集成電路工藝成熟，成品率就高，從而其價格較低。工藝的成熟，也使單片機有高度的可靠性，這十分有利于大批量、產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的開發(fā)。過去，人們雖然對單片機也給予重視，但對廉價單片機并沒有一種明確而恰當?shù)恼J識。為了使人們在工作中提高開發(fā)設計的水平，使所開發(fā)的產(chǎn)品更加經(jīng)濟、可靠，我們專門寫了這本介紹廉價單片機的書。我們所遵從的宗旨是：在達到同一技術指標的條件下，最簡單的結(jié)構是最科學的結(jié)構。本書分為六章。第一章介紹廉價單片機的概況；第二章介紹68HC05K系列單片機；第三章介紹68HC05J系列單片機；第四章介紹廉價單片機的開發(fā)系統(tǒng)；第五、六章分別介紹J，K系列單片機的應用。書中給出了一些十分實際、有效的應用例子。同時，為了使讀者能用好廉價單片機，我們還專門介紹了一些特殊的技術方法。例如，采用RC電路配合軟件完成A/D轉(zhuǎn)換的技術，這些技術可以彌補廉價單片機內(nèi)部沒有A/D轉(zhuǎn)換器的不足，同時又解決了實際中需要A/D轉(zhuǎn)換的問題。本書由余永權統(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，還要兼顧教學和科研工作，所以，在繁忙之中不可避免會存在各種錯誤和不足，誠切希望廣大讀者批評指正。作者于廣東工業(yè)大學1997年12月8日

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