爱上单片机(第2版)(光盘内容另行下载,地址见书封底)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:杜洋

出版社:人民邮电出版社

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爱上单片机(第2版)(光盘内容另行下载,地址见书封底)

爱上单片机(第2版)(光盘内容另行下载,地址见书封底)试读:

前言

仅以此书献给未来的单片机爱好者。阅读正文之前请先阅读前言,阅读前言之前请先阅读目录。

第1章 硬功夫:从基础硬件入门,用面包板开始,使用STC12C2052单片机开始实验。

第2章 软实力:改、看、组、写、造,五步轻松学习单片机编程。

第3章 小工程:学习工程设计,深化工程思考。

第4章 大行业:熟悉行业现状,了解行业历史,融入行业社会,面向行业未来。

第5章 巧问答:技术、工程、行业,以及与之相关的问题和解答。

有趣很重要

一本入门的书应该怎么写?我为这个问题苦思良久。要想提起读者的兴趣,它必须有趣。单片机的技术要有趣,入门的方法要有趣。忘记那些一板一眼的学术风格,删除那些深奥难懂的专业术语。接下来就是向街道办事处的大妈们认真学习聊天的技巧,在嘻嘻哈哈的故事里融入关于单片机的技术知识。让我的处女作看上去像是个人自传,又好像现代小说。如果不在封底处注明上架建议,还真不确定书店的管理员会把它摆在哪里。这就是我的入门风格,让你边笑边学习,买我的书学习单片机不是让你来受罪的,我有责任让你开心。

顺序大不同

看看其他的入门书籍,闭上眼睛,你都可以猜到先介绍什么是单片机,然后介绍单片机的历史,再后来介绍硬件,再介绍编程,最后找来十几二十个实验例程作为练习。这样的教学顺序真的能事半功倍吗?对此我是下了功夫研究的。看看本书的章节顺序你会发现与众不同之处,顺序的设计不是为了让目录看起来更工整,而是完全按照初学者的思维方式而编排。有一些动手制作和基本知识放在了本书的前面,那些饮水思源的深层原理则放在后面介绍。有些知识放在前面有助于后面内容的理解,有些知识放在后面可以让你有继续阅读的动力。试试我为你量身打造的新入门顺序,相信你会爱不释手。

新图文并茂

很多书都说自己图文并茂,为了和它们区别开来,我用新图文并茂来定义我的书。阅读本书的最佳方法是先通篇看一遍书中的图片,只看图片和图片说明。然后再回过头来看一下感兴趣的图片处的文章,最后才是从头开始认真品读。因为我在拍摄和编辑图片的时候是希望图片们可以独立表达一份内容,而文章是对图片加以说明,让图片的内容更充实、连贯。例如在第1章《硬功夫》中的图片会将制作过程的每一个步骤都用图片表示出来,在实际动手时可以最大限度地减少想象力所带来的误差。实物图片是精心拍摄的,电路原理图和示意图是花了许多时间认真绘制的,最大限度地保证新颖、美观。如果你喜欢这些图片,可以把它们裱起来挂在墙上当作艺术品来欣赏。

不只是技术

单片机入门的书籍应该包括什么内容?先入为主的答案告诉你,单片机入门便是硬件制作和软件编程。如果只学习这两项内容,你只学会了单片机技术层面的知识,如果那本书的书名是“单片机的技术入门教程”则没有半点问题,但如果没有“技术”二字,书中就应该包括单片机的工程设计和嵌入式行业的学习内容。不要以为学习单片机就是学习技术,技术仅是最容易学习的内容,使用单片机完成工程开发和单片机行业经验的学习才是全面入门单片机的重要组成部分。本书让你对单片机产生兴趣,深入浅出地学习硬件制作和软件编程之后带你从技术研发上升到工程思考,到第4章《大行业》的时候再带领各位从工程思考提升到行业视野。这些内容是你在其他书籍里找不到的(至少我没找到,呵呵)。

满足你的八卦心理

第5章《巧问答》以单独的篇幅回答你的问题。书中那些未曾详解的问题,与技术、工程和行业相关的问题,关于我的花边问题,在这里一看便知。那些看似无聊的问答,里面所包含的知识和启发是你未曾想过的。我认为知识之间具有千丝万缕的联系。有些教材的枯燥难懂正是因为它把本来立体的知识切成片段,然后单一地讲解。读者不爱看,学到的知识也是片面的。本书里,你可以找到名人名言、生活常识、笑话、流行语,还有管理学、经济学的知识,甚至有一些不方便拿上台面来讲的内容。这些内容激活你的发散思维,使你萌生更多想法,获得自我启发。就把这些功效算做我额外送你的礼物吧。

感谢词

首先感谢我的父母对我一直以来的支持,不论是写书还是工作,他们都能理解我、支持我,并且尊重我的选择。我慈祥的奶奶总是在凌晨两三点钟醒来催促我早点休息。感谢人民邮电出版社给我这次出版的机会。还有那些给我鼓励的朋友们,以及一直默默期待本书出版的网友们。谢谢,谢谢你们!最后感谢你成为我的读者,是你们带给我自豪感和成就感。当你耐心阅读完本书之后,我会满怀诚意地再次感谢。

祝你阅读愉快

我本来是希望用敬称“您”来书写故事,结果发现效果并不理想。首先是缺少亲切感,而且有些段落的语气和称谓并不匹配。最后用编辑软件的替换功能把“您”改成了“你”,在内心里我是敬重每一位读者的,没有大家的阅读,我的书没有任何意义。使用“你”相称是为了文章风格的需要,请“您”多多体量。另外,文章中的“我”也是在现实的“我”的基础上加入了夸张、虚构的写作手法,并不是现实中“我”的性格,这样做还是为了文章风格的需要,目的是让文章更有趣。这本书是我的处女作,之前没有什么出版经验,有许多地方考虑得并不周全,再加上个人的水平有限,一定会有一些技术上的错误和不足。文字方面也会有错别字和用词不当的地方。打心眼里欢迎您批评指正(批评时请多少留点情面),如果有喜欢本书的朋友也可以与我联系,让我们成为志同道合的好朋友。我的联系方式:

电邮、MSN:doyoung.net@gmail.com

个人网站:www.doyoung.net杜洋2010年1月第1章 硬功夫从基础硬件入门,用面包板开始,使用STC12C2052单片机开始实验。

本章要点■ 对单片机产生兴趣■ 认识并熟练完成单片机硬件制作和程序下载■ 可以在面包板上轻松仿制一些小制作■ 制作过程中逐渐了解单片机的技术原理和功能第1节 我和单片机目录■ 回忆往昔—我的初学经历■ 何方神圣—什么是单片机■ 千金一诺—本书给您的承诺回忆往昔

吃过晚饭我都要打开电脑上网瞧瞧,在我的收藏夹里专门有一栏是和电子技术相关的网站链接。我常登录我的网站和电子信箱,而每次都会有几个帅哥向我提问,让我帮助他们解决一些制作中的问题,在感叹电子爱好者中美女太少的同时我都会尽我所能回答这些问题,因为五年前我也是白手起家的,我也体会过遇到问题却无药可救时的失落,所以我更希望分享我的经验和大家交流。虽然我不希望把整本书变成我的个人自传,可是我还是要长话短说一下我的个人经历,你可以把它当成无聊的小品或是学习单片机的历险记,当然你也可以从中了解我并和我结为朋友。

不太喜欢编年体的故事结构,所以从现在开始我在一家与电子技术行业相关的公司工作,在公司我可以学到单片机和嵌入式系统的相关知识。业余时间我则自己在家里研究单片机技术,将我的作品和经验发布到我的个人网站与爱好者们分享。我很满意现在的工作和生活,这让我有充足的时间谈恋爱和更执着地专注于我的单片机爱好。

五年前,哈尔滨市学府书城,开门大吉!我只身在电子技术类图书区寻找着我中意的电子制作方面的书。这个地方我经常来,虽然书很多,可是没有几本中意的,它们不是只讲一些纯理论的东西让人看得一头雾水,就是只有电路一堆却并不实用。这次也是希望能找到一些新鲜类型的书来看,正是这一次闲逛使我和美丽的单片机世界邂逅了。

逛了一会儿,突然想起最近听说一个新名词叫“单片机”,大概也是数模电子技术里的一部分,也许和数字电路关系大一些吧?好像就是比较专用的集成电路呗!先了解一下也好,什么事都了解一下也没有坏处,只要不是违法乱纪的事情。脑中认定了一个词组“单片机”,就开始在家电维修和电子技术的书架上查找。可是5分钟过了,没有一本关于单片机的书,甚至是出现这个词的书都没有。我的天!学府书城听说是东北地区图书最全的书店,竟然没有关于单片机的书,这也太雷人了吧!不会的,一定是我没找对,也许就在电子技术区的一个小角落也说不定,还是问问吧。一个漂亮的服务员阿姨把手指向远方一个神秘又陌生的地方,那是离电子技术区很远的另一个书架。那时的我怎么也不会想到,那个书客稀少的地方竟是我心中的“香格里拉”。《单片机基础教程》、《单片机接口技术》、《MCS-51单片机教程》、《51系列单片机设计实例》…… My God!满满的三个书架全是关于单片机的书,让我哭笑不得。不知是该笑我发现了“新大陆”好呢,还是该哭我的无知可笑好。随手抽了一本单片机教程看了看,除了扉页上的字能看明白,其他都是天书。这时的我才感觉到世界的博大、自己的渺小。想到了书山有路、学海无涯,想到了爱因斯坦,想到了我今天中午不吃饭也得在这儿好好地看看这些书。

首先我要了解,了解单片机是不是我感兴趣的知识,这点很重要,除了兴趣又会有什么能长久不断地提供给我们学习、研究的原动力呢?等了解了再入门,入门了再深入学习,这是大多数人的学习方式,我也没有独辟蹊径的能力。我找了好久才看到一本中学生学习单片机的书,我想先别整高深的了,看看写给中学生学习单片机的书我能否看懂吧!看了一会我差一点冲动地把它买下来,幸好理智的头脑战胜了感性的神经。因为这本书只是讲了一个成品单片机学习板的功能及使用,它是一个完整的产品,使用者只需用键盘输入十进制数的指令,就可让其完成特定的功能。按现在来说这不能算是单片机实验板,而是用单片机开发出的一个玩具。抱着再考虑一下的心理,我放下了这本书。又过了好大一会儿,我找到了几本标有单片机入门字样的书,看起来是给我这种菜鸟看的了。果不其然,通过看这几本书我了解到了单片机的基础知识,知道了什么是单片机,单片机的用途,这一下我找到了学习单片机技术的“敲门砖”。

我说服了我的父母同意在经济和精神上支持我,主要还是在经济上。当时我正在读大学,学校虽然离电子市场很远,可我每个星期都要去几次。父母倾家荡产给我买了电脑,还给了一笔钱来买元器件和工具。我的劲头儿更大了,在书店买了许多书来参考并在几天时间里夜以继日地焊好了单片机实验板和lSP下载线,制作中我发现单片机的电路要比数模电路更简单。用软件下载单片机程序,这个我从来没有用过,总感觉这是一件很复杂的事情。还好,对照着书的说明一步一步都很顺利。“嘟嘟嘟”,程序下载完成,实验板上的一个发光管闪烁了,这正是我期盼的结果。隐约地可以回忆起第一次看到自己下载的程序在实验板上运行时的欣喜。之后又按同样的方法下载其他程序都很成功,我才知道单片机并不难,只是我之前不了解而将它想得复杂了。我开始找一些制作例子,仿制一些别人的作品,虽然制作中有一些问题,可是只要认真检查,最终都成功了。再后来我开始修改别人的程序,改一个数值、换一行句子会有什么变化呢?我慢慢地学着自己写程序,照着别人的程序写,按照自己的想法写,感觉学习单片机并不难,只要多和网友交流、多看书、多动手、多思考。

我享受着玩单片机时那种无法言表的兴奋和快乐,我爱上了单片机,深深的爱着它。它占据了我的事业、我的业余时间。我们在一起相处得很默契,它很乖,从不惹我生气。我们一起玩耍,我玩它的时候,它总能给我带来幸福和成就感。它玩我的时候,我总是会烦躁、不知所措,可是耐心研究之后,发现过错总是出自我的马虎大意。它无怨无悔地跟着我,从不会主动和我分手,除非它死去。我希望永远和它在一起,爱它、玩它。如果非要在这份爱上加一个期限的话,我希望是一万年。现在建立了自己的工作室,专门和志同道合的朋友研究单片机的设计与应用。我将我和单片机之间的故事写下来与大家分享,希望能让更多的朋友爱上单片机,分享单片机带给我们的无尚欢娱。何方神圣

依我看单片机就是一块在集成电路芯片上集成了一台有一定规模的微型计算机,简称为“单片微型计算机”或“单片机”(Single Chip Microcontroller)。简单地说单片机是一种可以输入程序的微型计算机,也就是所谓的电脑。它是以一种集成电路块的外形出现的,即一个黑黑的塑料外壳伸出几只金属脚,好像一只刚从墨水里爬出来的多脚虫,到现在我也没弄明白为什么芯片只用黑色而不用美丽的天蓝色或是活泼的橙红色。我们可以通过向单片机的内部输入一个“你想让它干什么”的程序,它就可以按照你的吩咐为你服务了。那单片机这东东到底可以干什么呢?难道可以帮我们洗衣、做饭?是呀,其实我们现在生活中的电器大多都用到了单片机。我们的洗衣机里就用到了单片机控制,可以设定好洗衣时间和方式,它就会按照你的设置按时上水、洗涤、脱水。我们家中的电磁炉、微波炉也用到了单片机,由它控制火量、时间,做出香喷喷的猪肉炖粉条。这样一来单片机真的可以为我们洗衣做饭了。由于单片机是用程序进行控制的,所以节省了许多的硬件电路,而且让电路更加精准、小巧。如果各位朋友有一定数字电路制作基础的话,学起单片机来就会更加容易了。AT89S52单片机和配套的芯片座各种封装的STC系列单片机用单片机制作的机器人小车用单片机制作的电子计算器用单片机设计的多功能电子钟液晶显示屏电子钟触摸式键盘的21键电子琴

现在的单片机及嵌入式系统应用真可以说是无处不在了,上到卫星、导弹,下至手机、MP3、空调都有涉及。采用单片机与嵌入式系统技术进行开发是未来高精尖科技领域不可逆转的发展趋势。

说了这么多,有朋友会问了:“单片机这么好,贵不贵呀?哪里能买到呀?我应该怎么学单片机呢?”大家不要急,俺来说两句。单片机虽然是一种比较高级的电子产品,但并没有我们想象的那么高不可攀。大多数爱好者入门常用的单片机是8051系列单片机,这种单片机技术是比较成熟的,在国外已经有几十年历史了,可以说不管是它的稳定性还是可靠性都近乎完美。而这样的一块单片机(以89C51这一款较常用的单片机为例)价格却不超过10元,这种单片机在各大电子元器件市场和网上均有销售,物美价廉、童叟无欺。只要是有一些电子技术方面的基础知识又愿意认真看这本书的朋友,都可以学会,并玩转它,学习单片机就像纯美的爱情一样,不分年龄、距离、身份、穷富,只需要一份执着的爱和热切的心。

今天,单片机技术已经有了非常大的发展,各种不同功能用途的单片机也层出不穷。目前据我了解,单片机家族中有以MCS-51(即8051)为内核的单片机(如STC11F60、AT89S52、89LPC231),AVR单片机(如ATmega128、ATtiny11),PlC单片机(如PlC18F8720),凌阳16位单片机等,其中使用最广、资料最多、也是最基本的单片机就是以51为内核的单片机。51内核的单片机8051是lNTEL公司最早推出的一款8位的单片机,后来的不少大公司如ATMEL、PHlLlPS、宏晶都借用8051系列单片机的内核开发出了有自己特色的增强型8051单片机产品。目前初学者学习、实验较常见的当属ATMEL公司的89系列单片机(如89S51、89S52),该系列单片机也是51内核并支持lSP(ln System Program,在系统编程)下载程序功能,现在大多数单片机入门类图书都是用89系列单片机作为初学者入门的应用实例。如果我是三年前写这本书的话,我也会如法炮制,可是社会在发展、时代在进步,看遍单片机世界弱水三千,终于对于单片机入门又有了新见解。本书将使用最近新流行的宏晶公司的STC系列单片机作为讲解实例,这是我目前使用过的最容易入门、很方便上手的新产品,保证让你的入门轻松愉快,而且一通百通,烦恼去无踪。千金一诺

选举总是一种能力和技巧的较量,候选人往往会向选民许下承诺,他如果就职,之后会实现怎样的目标,选民们为此或疯狂或不屑一顾。我觉得这个游戏很好玩,可以树立信心,又给自己充足的动力实现诺言,我也如法炮制,给自己一点压力把书写好。

亲爱的朋友们,只要你认真看过本书,我将兑现以下的承诺。

■ 对单片机产生兴趣(能从头一直看到这里的朋友应该是已经有了兴趣)。

■ 熟练完成单片机硬件制作和程序下载。

■ 熟悉单片机的程序原理并可以独立编写。

■ 掌握单片机工程的设计与实现,同时积累工程经验。

■ 了解单片机及嵌入式系统行业,了解自己的行业目标。

■ 了解学习单片机过程中的常见问题与解答,了解作者的个人经验。

■ 完成以上内容,你的经历将会给你更多。

如果我煽动性的言语让你产生了兴趣爱好,那是再好不过了。爱好是我们学习最好的老师。如果你真的有了这方面的爱好就尽情发挥吧。欢迎加入单片机爱好者的行列,你的生活将因此而改变。第2节 新建面包板目录■ 认识面包板■ 精简化电路■ 发散性实验认识面包板

我是“80后”的孩子,在我10岁的时候爸爸给我买了一台小霸王学习机,第一次学习打字。13岁的时候才在一家工厂的微机室里第一次看到电脑,回到家里就在小伙伴面前吹嘘说自己看到了电脑,他们无不用羡慕和忌妒的眼神看着我口水飞溅。现在的我更羡慕“90后”和“00后”的孩子,他们一生下来就有几台高清摄影机对着他们拍呀拍。童年游戏也不再是丢沙包和弹玻璃球,而是PSP、MP4、QQ、E-mail、Hi-Fi、iPhone等,洋气得很,而我还停留在古板和保守的世界里。古代的人们是向上看,继承祖先的传统。现代的人们是向下看,从比自己年青的人身上学习,所以本书中的大部分内容都没有继承传统单片机的入门学习方法,而是独立研究、创新,开拓了一套新途径。随着网络的发展,阅读慢慢从文字阅读到读图时代,再由读图时代发现到今天的视频天地。本人技术水平不高,不能在书中插入视频,所以本书使用了大量图片,尽力让读者读图学习单片机。建议大家先看一遍书中图片,在心中留个大体的印象,之后再回过头来细品我轻松幽默的文字。经临床实验证明,这种方法可以大大提高效率。“面包总会有的,牛奶也会有的”。当我们一无所有、一无所知的时候,总是希望从基础开始,一点一点地进步。这是理性的单片机初学者。怎么让单片机实验变得更简单、更容易,成了我在写作之前考虑最多的问题。按照传统的思路就是买一片现成的单片机开发板来学习,否则就自己动手焊接一片开发板出来。买开发板需要一定的经济投入,对于一些穷学生或是欧也妮·葛朗台一般的人物来说,就相当于把用铁丝拴在肋骨上的钱一张一张往下拽,那是相当心疼呀。更关键的是买现成的开发板是会造成对单片机硬件原理缺少深刻理解的,因为硬件已经由开发板公司做好,虽然他们善意地给出了电路原理图,可是并不会介绍为什么要这样设计电路,这样设计有什么好处。你对单片机硬件的了解也只能停留在现有电路的惯性思维上。当然了,凭你的聪明才智终有一天是会指点江山的,只是会多走一些弯路、多花一些时间。我很赞成初学者DlY一块开发板,上面根据学习的需要焊上单片机、电源电路、小彩灯、小按钮什么的。不断学习、实验,然后慢慢再增加一些东西上去。虽然这样说会招来一些开发板厂商的冷漠目光,但我还是希望有条件的初学者尽量这样做。可是自己焊接开发板又引出一个新问题,就是焊接的周期。一个焊接好手,用洞洞板(万能实验板)焊接一个开发板至少也要几个小时,再加上调试、修改和一些莫名奇妙的问题,等一切调试正常之后,黄花菜和你的热情之心一起凉了。我希望有兴趣的朋友可以在10分钟内就快速地制作并看到实验效果,然后乐意玩的留下,不乐意玩的可以去通风阴凉处。思来想去之后我确定用面包板。用面包板学习数模电路的我见过,用它来学习单片机的目前我还没有得见,但这并不是长久之计,我们不能用面包板完成本书中介绍的所有实例的制作,只是希望借此来达到我上面所说的快速入门的目的。面包板还可以用来快速将你脑袋里的电路构想实现出来,在尝试新的电路设计时可以尽情发挥其长处。

什么是面包板?它不是食物,也不是制作面包时用的模具,而是用来插接电路的实验板。正因为长得像布满洞洞的面包,故得名面包板。依我的性格,就应该叫它蜂窝板。它就相当于一个家用的电源插座,把电脑、电视、冰箱、洗衣机等电器的电源插头插在上面,组成了我们的家用电器电路。而面包板就是把电子元器件当成家用电器,把元器件的引脚插在面包板上,组成各种不同的电路。面包板正面布满孔洞,它们中的每一个孔洞都不是独立的,而是按一定的规则连接在一起的。市场上常见的面包板是对称的双排结构,以我购买的进口面包板为例,按行列划分,共有63行(1~63)和10列(a~j),两侧有电源连接口。每一行的前5列(a、b、c、d、e)为一组,它们之间是连接在一起的。后5列(f、g、h、i、j)为一组,它们之间是连接在一起的。两侧的电源连接口是列向全部连接在一起的,但还有一些面包板的电源连接口是列向分几段连接在一起的,购买的时候要问问店老板,或者回到家里问问万用表。面包板外观面包板内部结构面包板内部电路连接关系精简化电路

我的一位参谋朋友听说我要用极少的元器件在面包板上做单片机实验的时候,坐到了反方的答辩席上。首先他觉得面包板搭建的电路会有不稳定的情况,一不小心碰到,就会接触不良。正方观点认为,这个并不是使用面包板所带来的问题,而是要看面包板的质量。市场上有卖面包板的地方都会有多种款式和价位的产品,有7元的、25元的。虽然大家都喜欢价廉物美,但便宜货质量不好,建议买高质量的产品。再说了,面包板的这种插接方式和家用的电源插座类似,电源插座也分三六九等,不会有人因为低档的插座接触不良就说所有插座都接触不良,然后把插头和电线直接焊在一起吧?

大参谋问:“那你说要用极少的元器件来搭建最小系统,那会是多少呢?复位电路总要有吧?”

我说:“没有,因为我用的是STC12C2052单片机,它内部集成了复位电路,就不需要外部复位电路了。”

大参谋又问:“那晶振电路总得有吧,不然没有时钟基准,单片机怎么工作呀!”

我说:“没有,因为STC12C2052内部集成了时钟电路,虽然精度不高,但还是可以省去外部晶振电路的,如果有高精度时钟的要求,再使用外部晶体。”

大参谋又问:“那5V稳压电源电路总应该有吧?”

我说:“这个真没有!因为我使用的是3节普通碱性电池(5号或7号)来提供4.5V的电源电压给单片机,所以不需要利用市电供电的降压、稳压电路,也不需要考虑设计电源滤波电路。”完成实验所需元器件

剩下的只有1块单片机、1个电池盒、1只LED灯、1块面包板,还有1个充满激情、热血沸腾的你。实验变得如此简单,就连数字电路入门也不能与之媲美。正因为元器件极少,所以制作简单、快速,可以在10分钟之内完成制作并看到实验效果,甚至还有时间去一趟厕所,欣赏一下小便池上方的油画。顺便说一下,学习单片机是必须要有1台电脑的,这一点没有任何商量的余地。你可以是已经有了电脑之后来学习单片机的,也可以为了学习单片机购买1台电脑。

忘了是哪一部抗日题材的电影里有一句经典台词“别看你今天闹得欢,小心将来拉清单。”当时我还真不知道这话的意思,但写到这里的时候,我终于明白了,玩了这么长时间单片机,今天终于轮到我拉清单了——元器件采购的清单。清单里面我列出了大概的市场价格,以防你被黑。可以直接拿单到电子市场购买,附近没有电子市场的朋友也可以在网上邮购,你一定会千方百计弄到的,对此我充满信心。其实满打满算玩单片机也要不了几个钱,一般的元器件也就几块钱,几块钱能买什么?买不了房子,买不了田,买几个元器件能用好几年。必要的时候可以和老板砍砍价,你砍得多省得多,回去能买辆自行车。元器件清单STC12C2052单片机实物图与引脚定义

这就是我们的主角——STC12C2052,它的工作电压是3.5~5.5V,分工业级(l)和商业级(C)的产品,我们仅是实验,用哪一种都可以。从引脚定义图来看,第20脚是电源正极(VCC),第10脚是电源地端(GND)。第19脚是单片机的一个l/O接口,名为P1.7。如果是对口相声,当我讲到这里时,旁边捧哏的一定会把我拦住,让我解释一下什么是l/O接口,然后下面的观众一起“嘘……”。l/O接口嘛,可以顾名思义,就是lN/OUT,写成中文就是输入/输出接口,这是单片机最基本的接口了,可以说是单片机就有l/O接口。那输入、输出的是什么东西呢?不是别的,正是电平。如果你还要问电平是什么东西,我除了恨你才疏学浅之外,还会佩服你有一种打破砂锅问到底的精神。电平是一个相对的概念,如果你光看专家的解释,保证你头晕三日不绝于耳。

简单地说1个电路里有1个公共地端(GND),如果还有1个5V的电源(VCC),则5V是高电平,公共地端是低电平。如果还有1个-5V,那么-5V和前两者比就是低电平。电平和身高一样,你自己一个人没有高矮的概念,你要是和姚明比你就是低电平,他是高电平;你要是和武大郎比,你就是高电平,他是低电平。1个单片机电路里有公共地端和5V的电源端(如果用3节电池供电就是4.5V,但通常习惯上是用5V电源供电,用电池只是我想出来的妙计),所以说5V是高电平,公共地端是低电平。另外要注意电平不单指电压,就好像说健康不单指身体一样,我们只是以电压为例来说明。“l/O接口可以输入、输出电平又是怎么回事呢?”捧哏的又问。我们先来看输入,输入的意思就是输入给单片机,让它知道我们输入的是高电平还是低电平,这样我们就可以控制它了。给它下载一个程序,让它在检测到我们输入高电平的时候做什么事儿,检测到低电平的时候做什么事儿,它就会被我们玩弄于股掌之间。反过来输出也是一样,单片机可以自己输出高电平或是低电平。我们就可以写一个程序,让它在l/O接口上输出高、低电平去控制一些东西,或者我们读出它的高、低电平状态来观察它在干什么。

一个单片机上有好多个l/O接口,我们现在用的这款STC12C2052上就有15个l/O接口,还有32个、64个和更多的,以后我们会慢慢了解的。我们可以通过写一个程序,让单片机的某几个l/O接口作为输入,来接收我们的命令;再把另几个l/O接口作为输出,来控制我们要控制的东西。

比如我们在1个l/O接口上连接1个小开关,就假设这个l/O接口是P3.4吧(第8脚),开关的另一端接到5V电源(VCC)上。在另一个l/O接口上接1个小灯泡,假设是P1.7吧(第19脚),小灯泡另一端接在公共地端(GND)。写一个小程序告诉单片机,当我们接通开关时(P3.4与VCC短接)则接在P1.7上的小灯泡点亮(P1.7输出了高电平)。程序运行时,单片机就会不断地查检P3.4接口的电平状态,当P3.4接口输入为高电平时(开关接通),单片机就会以迅雷不及掩耳之速度输出高电平给P1.7接口,让小灯点亮。这就是单片机l/O接口的功能之所在。讲到此处,台下观众热烈鼓掌。电池盒

我购买的电池盒是容纳3节7号电池的,体积小巧,自带开关,才2元1个,很实惠。你也可以用5号电池、5V的电源变压器、USB充电器或是其他电源,只要保证给单片机电路供电的是3.5~5.5V的直流电源。电池盒最好选择自带开关的,如果买不到就要在不用的时候把电池取出来。不然万一导线短路了,保险公司的人就有事情做了。电池盒正、负导线出厂时就已经镀了一层锡,可以直接插接在面包板上。注意红线是正极,黑线是负极,拿不准的话就去问问万用表。因为拍照的原因才买了红色的LED,你当然可以选择自己喜欢的天蓝色或是清纯的白色首先将单片机固定在面包板的中央单片机的第20脚接电源正极,第10脚接地(负极)LED正极与单片机第20脚连接,负极与单片机第19脚连接所有连接完成

打开电源开关,LED非常明亮地开始闪烁,说明我们的实验成功了。这是因为单片机在厂商生产时候就写入了1个彩灯的小程序,就是为了快速验证单片机的好坏,也正好帮助我们完成了第1个单片机的实验。有人会说了,就1个小灯一闪一闪亮晶晶有什么好玩的。别急,下面我们来玩3个灯的。发散性实验

连接3个LED产生流水灯的效果,有没有发现这次LED的亮度没有上一个实验中单个LED的高了。是因为接了3个LED把亮度平分了呢?还是连接的位置不同而亮度不同呢?不要着急并保持这份好奇心,后面章节自有答案。电路连接说明

下面我们再来玩6个LED的流水灯效果,我把它们排成一个V字形,表示成功、胜利的意思。成功在快乐闪烁的LED之中,胜利在我们轻轻松松地和单片机来了个第一次亲密接触。电路连接说明

连接6个LED产生更好玩的流水灯的效果。发挥你的想象力试一下别的接法,也许会有意想不到的彩灯效果也说不定。第一组实验结束之后,你有什么感想?是太简单,还是太有趣了呢?如果只是让单片机点亮几只LED,那又有什么好学习的。怎么用单片机下载其他有趣的程序呢?敬请关注第3节《下载我程序》。第3节 下载我程序目录■ 我要下载—什么是程序下载■ 我有串口—用串口下载程序■ 我有USB—用USB接口下载程序■ 软件开始—使用下载软件完成下载我要下载

在讲这一部分之前,先让大家猜一个谜语,活跃一下气氛。“远看像个单片机,近看还是单片机,是单片机确是单片机,就是不运行程序”。答案是没有写程序的单片机。单片机是一个好东西,它之所以可以傲视数字电路,就是因为它可以写程序。用软件程序代替硬件电路来实现更多的功能,成本和制作难度也不可匹敌。单片机下载了程序就活了过来,它就是克隆的另一个你自己,输入你的思想,帮你完成你想实现的伟大构想。有了程序的单片机即被赋予了72般变化,可控制你的家用电器、为你提醒日期,做你的生活助理、成为你的汽车报警器。我正沉迷于它的神奇之中,用我们的智慧,启动单片机的奔腾之芯。

要想给单片机下载程序,也并不简单。传统的教学里面不是推荐买一块现成的下载工具,就是要求读者自己DlY。真可谓有钱的出钱,有力的出力了。但是,凡是事情到了我这里都会变得轻松愉快,忘了销售员的殷勤微笑和复杂难懂的电路板制作吧,让我们用全新的方式下载单片机程序。而且不只是一种方式,还是买一送一的优惠大酬宾。我有串口“串口?您说的是远古时代的冷兵器吗?”当他听说我要用串口来讲单片机程序下载时,他使用了时下流行的夸张修辞方法。这位不是我的大参谋,而是我的另一位朋友。他的生活前卫、时尚,桌上摆着2台电脑,浏览器上打开了一堆英文的门户网站,电视机旁边是wii游戏机,沙发的角落里半露出一个白色的PSP,身居lT公司高管,对单片机略知一二。听说我要写书,他怪笑三声,扬长而去。今天过来串门,突然听说我要写关于串口的事情,惊讶之余,口出狂言。

他说:“你说说现在哪个电脑上还有串口呀,我1台笔记本电脑、1台台式机,里里外外没见过串口。”

我说:“你只是个案,还是有不少读者的电脑上是有串口的呀。因为用串口制作下载工具的成本最低,才不到6块钱,在各大电子市场都可以买到元器件。我想这个还是有必要介绍的。”

他说:“那没有串口的读者怎么办,像我这样,你就不考虑我们的感受吗?没有串口又不是我们的错,都怪你的单片机太落后,要是直接有用USB或蓝牙连接的单片机,那就什么问题都没有了。”

我说:“你这就是抬扛了,没有串口的话可以买一个USB转RS-232(串口)的转换线呀,几十块钱,市场上有很多卖的。”

他说:“就为了一个下载电路还要再花几十块钱呀。”

我说:“这有什么呀,反正串口以后的学习中也会用到。另外我还会介绍一个用USB接口实现下载的小模块,才卖十几块钱,只是不太好买。我是把选择的权力还给读者了,让他们根据自己的情况去选择呀。”“不听、不听、杜洋念经!”他一边摇头一边大叫,“反正我认为这个没必要,除非你白送我一个。”“哈哈,我送你一个字——滚!”我边说边做踢人状,将他推出门外。

大家不用听这个坏孩子的,整天就知道欺负我。如果你的电脑上有9针的串口,就直接跟着我完成下面的制作。没有串口的朋友可以考虑购买USB转RS-232的转换线,或是下文中的USB转UART的小模块,同样可以达到下载目的。制作串口下载电路的材料

制作串口下载电路所需要的材料是在上文中面包板实验材料的基础上增加的,但并不多,也只有5种而已。下面列出他们的型号、数量和参考价格,购买的时候会很方便。元器件清单

MAX232是一款常用的电平转换芯片,它的功能是把RS-232电平和TTL电平相互转换。我们的PC机串口输出的是由+12V和-12V组成的一种叫RS-232的通信协议,而我们的单片机输出的是+5V和0V的TTL电平。MAX232就是解决它们电平不一致的问题,将电平相互转换而达成通信。你还可以在网上找到使用其他电路实现的电平转换,这里仅以MAX232为例,也比较容易制作。电路原理图

这是本书第一次出现电路原理图,我努力地让它能晚一点出现,因为它会让事情变得复杂,让你变得不知所措。我害怕初学者看到电路图会有一种惧怕的心理,所以下面我把整个实物的制作过程一一呈现。根据实物的照片完成制作,再回过头来看原理图,也许思路会清晰很多。单片机的电路原理图并不比数字和模块电路复杂,看懂原理图也是单片机入门、提高的必备素质。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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