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單片機與PLC實例教程

( 簡體 字)
作者:胡學海、任代蓉、張治國類別:1. -> 電腦組織與體系結構 -> 單晶片
   2. -> 電子工程 -> PLC
譯者:
出版社:清華大學出版社單片機與PLC實例教程 3dWoo書號: 53830
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NT定價: 395
折扣價: 316

出版日:11/1/2020
頁數:378
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787302563051
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

“單片機與PLC”是電子科技大學開設的一門創新課程。“單片機原理”不僅是目前各大專院校電子信息相關專業的一門重要課程,同時也是一名電子類工程師應該掌握的三大技術之一; “PLC”是機械電子、控制專業的重要課程。隨著高等教育改革的不斷深入,為了培養學生的實踐和創新能力,電子科技大學開設了該創新課程。“單片機與PLC”課程以單片機原理、實驗、開發為主線,介紹了微機原理的基本概念、單片機設計原理和PLC設計的基本知識,實驗和開發的基本方法。本書以“單片機與PLC”課程為背景編寫,可以作為高等院校相關專業的本科生或研究生的教材,也可作為創新課程教材或PLC自學教材。
單片機又名單片微控制器,是一種重要的嵌入式計算機; PLC又名可編程邏輯控制器,是一種重要的工業計算機。單片機和PLC本屬于兩個不同領域,單片機屬于微機原理的范疇,而PLC屬于數字電路的范疇,但二者又有著較強的內在聯系。單片機可以作為PLC硬件設計的一個方案,對于理解PLC的語言編程頗有益處,而PLC又可以作為一個應用實例,反向理解程序的模塊化、監控程序等問題。此外,單片機和PLC都屬于電子信息類專業基礎課的講解內容,融會學習有助于培養學生的實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力,為將來從事電子產品的設計開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。
1993年,我在北京航空航天大學第一次接觸單片機,我對自己說這一定會成為改變世界的重要技術。從那時起我就迷上了單片機原理與應用。1995年,我第一次接觸單片機開發,并開發了一臺雷達模擬測試儀,從此進入單片機技術的殿堂。
2005年,根據帶本專科畢業設計的經歷,我發現許多學生之所以沒有掌握好單片機原理,也不清楚該如何應用,是因為他們很難理解單片機的一些概念,而這些概念與計算機原理有本質區別,很難從微機原理的知識引申到單片機學習中,如定時器等單片機集成的功能電路的使用、單片機的系統知識。通過與學生一起討論單片機設計的原理及應用,改變了他們對單片機原理的理解,使他們很快就掌握了單片機應用系統設計的技巧。最讓我欣慰的是,憑借著熟練的設計技巧,他們都順利找到了心儀的工作。我想這就是知識改變命運,我也希望能改變更多人的命運,所以編寫了《單片機原理及應用》一書。
《單片機原理及應用》一書出版后,由于原理講解清楚細致,受到廣大讀者和教師的廣泛歡迎,被多所高校選用為教材和參考書(如被山東大學列為本科教材,且作為研究生入學考試參考教材),再版3次,發行了2萬余冊。
2012年,考慮到單片機知識發展和開發的需要,我編寫了第二本教材《單片機原理及系統設計實用教程》,書中增加了許多新技術及應用實例,在內容上更重視開發。
自2009年起,我開設了“單片機和PLC”課程。之后,每年和學生一起學習、討論單片機和PLC知識,每年都有新的感悟和理解,希望與人分享。特別是近年來,網絡上出現了一些輕松學單片機的書籍和視頻后,更引起了我的反思: 能否將教材內容寫得更輕松、簡明、系統?如何才能更容易理解、更為規范?如何才能將應用與學習結合起來,培養學生的動手能力?
多年過去了,回首再看,還是覺得已經編寫的教材中存在很多缺陷和不足,很多理念也發生了變化,促使我再編寫一本相關教材,即《單片機與PLC實例教程》。
本書將原理、實驗、應用相結合,在單片機以及多種新技術的基礎上, 結合項目開發的實際經驗編寫。

為了保障書中例子的嚴謹性和規范性,書中的全部內容都對應開發有學習開發板或硬件模塊,并實際測試過,讀者可以輕松而快速地參考設計。書中涉及的所有學習開發板或硬件模塊都可以在網上購買。
本書采用混編的方式,將全部知識點、講解和實驗混編成16章,讀者可以邊學邊做,輕松掌握全部課程知識。在單片機原理部分,本書主要介紹MCSQ51系列單片機的基本結構、組成、中斷系統、存儲器以及匯編語言程序設計、并行口、串口、定時器以及相應的擴展和應用,簡單介紹了模擬量和數字量的相互轉換以及轉換器件與單片機的接口,同時綜合前面所學內容,列舉了單片機典型應用實例。在PLC部分,本書主要講解PLC組合邏輯控制、時序邏輯控制、主要元件、特殊功能元件編程、分支步進程序編寫。通過這些內容的學習,學生可對單片機開發和PLC開發有一個總體的認識,并在掌握基本硬件的基礎上用軟件實現相應的開發。
本書在單片機原理部分采用雙語(匯編語言和C語言)教學。單片機的程序設計應該以C語言為主,以匯編語言為輔。采用C語言不必對單片機和硬件接口的結構有很深入的了解,編譯器可以自動完成變量的存儲單元的分配,編程者可以專注于應用軟件部分的設計,大大加快軟件的開發速度; 此外,還可以很容易地進行單片機的程序移植工作,有利于產品中單片機的重新選型。匯編語言主要在時間要求比較嚴格的模塊中使用。本書同時采用C語言和匯編語言進行講解,這樣做不但有助于理解單片機程序設計的實質,也有助于理解C語言在單片機中的應用技巧,這也是本書的一大特點。當然出于教學課時的考慮,也可以挑選一種語言來講解。本書在PLC部分主要采用梯形圖,因為梯形圖更為通用、直觀,且便于移植。
本書堅持深入淺出的寫作風格,在內容和結構上進行了精心設計,力求讀者能在最短時間內實現從入門到精通。本書內容系統、全面且前沿。同時本書堅持實用性和權威性,書中提供大量實例,可以仿真驗證,并提供大量工程資料。一書在手,可輕松實現設計。為了降低價格,本書盡量精簡了內容,便于讀者學習參考。
本書將匯編指令的操作數與機器指令的代碼并列、指令字節數與周期數并列,兩個并列再集于一圖。學習、復習、編程調試時“隨用隨查”。初學指令,先要跑面,重在識其全貌。指令不是學會而是用會的。編程時帶著問題進入場景,經過一遍遍地翻查找出最有效的指令,長期實踐定會熟能生巧。指令部分有意安排的一些范例是為入門時便于理解指令功能。

感謝磁動力工作室、單片機開發聯盟、老古開發網的大力支持。感謝書中共享軟件的作者,以及各位參考文獻的作者,有些網絡資料無法查證作者,如果我引用了您的觀點,請與我聯系,我一定盡快更正參考文獻目錄,并表示感謝。

由于作者水平有限,時間倉促,難免會有許多不足甚至錯誤,請各位專家多多批評指正。
胡學海

2020年8月

于電子科技大學

配套教學資源下載
內容簡介:

教材的主要內容包括:單片機開發環境及實驗平臺;單片機顯示原理、接口、與傳輸指令;單片機的程序結構與編程; I/O口擴展與獨立鍵盤原理;單片機程序調用與矩陣式鍵盤原理;邏輯運算指令與程序;中斷系統原理;定時器與計數器;串口通訊及接口,智能傳感器設計,PLC開發環境及實驗平臺;PLC組合邏輯控制;PLC時序邏輯控制;PLC定時器、計數器編程等
目錄:

緒論
0.1單片機與PLC概述
0.2基礎知識
0.2.1數制
0.2.2數制的轉換
0.2.3數據類型及編碼
0.3單片機簡介
0.3.1單片機的結構和原理
0.3.2單片機的應用系統結構
0.3.3單片機的發展、應用和選型
0.4PLC簡介
0.4.1PLC的發展及應用
0.4.2PLC的分類及選擇
0.5習題
第1章單片機基礎知識及開發環境
1.1單片機基礎知識
1.1.1匯編程序結構簡例
1.1.2C語言程序結構簡例
1.2單片機軟件開發環境
1.2.1程序的開發流程
1.2.2調試
第2章單片機編程語言及顯示原理
2.1單片機編程語言概述
2.1.1匯編語言
2.1.2高級語言
2.2匯編語言的基本數據類型及數據傳送
2.2.1基本數據類型
2.2.2常用指令及符號
2.2.3尋址方式
2.2.4存儲空間的劃分
2.2.5尋址空間
2.2.6數據傳送指令
2.3C51的程序結構及基本數據類型
2.3.1源程序的結構
2.3.2C語言的主要詞匯
2.3.3數據類型
2.3.4存儲種類和存儲器
2.3.5絕對地址的訪問
2.3.6賦值運算
2.4單片機程序設計步驟
2.5顯示器擴展原理
2.5.1單片機LED顯示擴展
2.5.2數字顯示實驗
2.5.3單片機LCD1602顯示擴展
2.6習題



第3章單片機的程序結構與編程
3.1宏匯編程序設計
3.1.1偽指令
3.1.2宏匯編語言格式
3.2單片機程序結構設計
3.2.1順序結構
3.2.2分支結構
3.2.3循環結構
3.2.4子程序設計及調用
3.2.5程序的控制轉移指令
3.2.6查表程序及相應指令
3.3C51程序結構
3P3P1文件包含與編譯
3.3.2C語句
3.3.3分支結構
3.3.4循環結構
3P3.5break和continue語句
3P2.6結構體與聯合體
3.4函數
3P4.1函數的分類
3P4.2函數的定義
3.4.3函數的調用
3.4.4函數值
3.4.5函數的遞歸調用
3.5單片機軟件延時原理
3.5.1單片機時序與指令周期
3.5.2軟件延時函數的編寫
3.5.3紅綠燈應用實驗
3.6習題
第4章I/O口擴展與鍵盤原理
4.1總線擴展
4.1.1并行總線擴展
4.1.2指令運行時序及時分復用技術
4.1.3數據存儲器擴展
4.2單片機I/O應用原理
4.2.1單片機I/O類型
4.2.2MCSQ51系列單片機I/O口
4.2.3利用并行I/O擴展芯片擴展
4.2.4串行擴展
4.3獨立按鍵的原理
4.3.1按鍵的識別方法
4.3.2按鍵的鍵抖及消除
4.4獨立鍵盤實驗
4.5矩陣鍵盤的擴展
4.5.1矩陣鍵盤的工作原理
4.5.2鍵值的編碼
4.5.3矩陣式鍵盤實驗
4.6監控程序
4.6.1監控程序的作用及原理
4.6.2監控程序的一般結構
4.6.3初始化管理與任務管理
4.6.4系統的自檢
4.7習題
第5章邏輯與運算指令及程序
5.1單片機的標志位
5.2邏輯及運算指令
5.2.1算數操作指令
5.2.2邏輯操作類指令
5.2.3布爾變量操作類指令
5.3C51的運算及表達式
5.3.1基本運算符
5.3.2算術表達式
5.4C語言和匯編語言混合編程
5.4.1混合編程的約定規則
5.4.2在C語言中內嵌匯編
5.4.3在匯編程序中內嵌C語言函數
5.5簡單計算器實驗
5.6習題
第6章中斷系統原理
6.1數據的輸入/輸出方式
6.2單片機的中斷系統
6.2.1中斷的定義與概念
6.2.2單片機的中斷系統及其管理
6.2.3中斷的處理與響應
6.3中斷源的管理
6.3.1中斷源
6.3.2優先級
6.3.3中斷向量
6.3.4中斷源的控制
6.4中斷服務程序
6.5中斷實驗
6.6習題
第7章定時/計數器
7.1定時/計數的原理
7.2定時/計數器的控制
7.2.1內部結構和功能
7.2.2工作方式與模式控制寄存器TMOD
7.2.3控制寄存器TCON
7.2.4時間常數計算與初始值的設置
7.3秒表實驗
7.4習題
第8章串行通信及接口技術
8.1串行通信原理
8.1.1并行通信與串行通信
8.1.2串行通信的方式
8.1.3異步通信與同步通信
8.2單片機串行通信
8.2.1串口工作方式及控制方法
8.2.2波特率的設置及計算方法
8.2.3串口初始化步驟總結
8.3單片機與PC通信
8.3.1接口電路
8.3.2通信程序示例
8.4常見的通信協議
8.4.1RSQ232通信
8.4.2RSQ485、RSQ422通信總線
8.5單片機之間的通信
8.5.1單機通信
8.5.2多機通信
8.6通信程序的調試
8.7串行通信實驗
8.8習題
第9章A/D與D/A
9.1A/D與D/A原理
9.1.1A/D的原理與分類
9.1.2D/A的原理與分類
9.2單片機內置ADC與DAC的使用
9.2.1STC15內置ADC
9.2.2STC15內置DAC
9.3A/D擴展
9.3.1并行A/D擴展
9.3.2串行A/D擴展
9.4D/A擴展
9.4.1并行D/A擴展
9.4.2串行D/A擴展
9.5習題
第10章單片機與數據采集
10.1數據采集
10.1.1采樣
10.1.2量化
10.1.3編碼
10.2實驗開發板介紹
10.3一階、二階傳感器的動態響應實驗設計
10.3.1實驗的目的與原理
10.3.2一階傳感器動態特性研究實驗內容
10.3.3實驗現象
10.3.4實驗思考題
10.4習題
第11章單片機與智能傳感器
11.1智能傳感器
11.1.1智能傳感器的定義與組成
11.1.2智能傳感器的功能
11.2智能傳感器的應用方向與前景
11.3實驗開發板介紹
11.4溫濕傳感器實驗
11.4.1實驗原理
11.4.2參考子程序
11.4.3實驗現象
11.4.4實驗思考題
11.5超聲波測距傳感器實驗
11.5.1實驗原理
11.5.2參考子程序
11.5.3實驗現象
11.5.4實驗思考題
11.6熱釋傳感器實驗
11.6.1實驗原理
11.6.2參考子程序
11.6.3實驗現象
11.6.4實驗思考題
11.7智能聲敏傳感器實驗
11.7.1實驗原理
11.7.2參考子程序
11.7.3實驗現象
11.7.4實驗思考題
11.8思考題
第12章單片機與物聯網
12.1物聯網
12.1.1物聯網的定義
12.1.2物聯網核心技術
12.1.3物聯網應用、發展現狀及前景
12.2無線藍牙通信
12.2.1原理
12.2.2實驗內容
12.2.3參考子程序
12.2.4實驗現象
12.3無線WiQFi通信
12.3.1通信原理
12.3.2實驗內容
12.3.3參考子程序
12.4ZigBee無線通信
12.4.1ZigBee通信原理
12.4.2實驗內容
12.5綜合性挑戰實驗
12.5.1顏色傳感器原理
12.5.2方案設計
12.6思考題
第13章PLC開發環境及實驗平臺
13.1PLC簡介
13.1.1PLC的定義、起源與發展
13.1.2PLC的分類
13.1.3PLC的特點
13.1.4PLC控制、繼電器和單片機控制的比較
13.2PLC的組成與原理
13.2.1PLC的基本組成
13.2.2PLC的各部分說明
13.2.3PLC的工作原理
13.3PLC開發環境
13.3.1PLC的主要開發工具
13.3.2仿真軟件
13.3.3GXDevelop編程軟件
13.3.4在線監控及仿真
13.4習題
第14章PLC組合邏輯控制
14.1PLC開發簡介
14.1.1PLC的編程語言
14.1.2PLC的編程器件
14.1.3PLC系統的設計過程
14.2PLC的梯形圖設計
14.2.1梯形圖的符號與含義
14.2.2定時器與計數器
14.3組合邏輯控制的原理
14.3.1邏輯函數與梯形圖之間的關系
14.3.2布爾方程式的構建
14.3.3組合邏輯的實現
14.4組合邏輯控制實驗
14.5習題
第15章PLC的時序邏輯
15.1時序邏輯基礎概念
15.2時序邏輯的設計方法
15.2.1激勵方程法
15.2.2狀態設計法
15.2.3狀態轉移圖的構成
15.2.4狀態轉移圖向梯形圖的轉換
15.2.5程序設計法
15.3PLC常見時序控制
15.3.1自鎖控制與電機控制
15.3.2互鎖控制與電機保護(優先級)
15.4步進電機實驗
15.5搶答器實驗
15.6習題
第16章PLC的功能單元擴展
16.1PLC功能單元擴展
16.2定時器單元擴展
16.2.1定時器與時間繼電器
16.2.2定時器類型及擴展
16.3計數器單元擴展
16.3.1計數器指令
16.3.2加減計數器
16.3.3計數器級聯
16.4定時器與計數器組合
16.5交通燈實驗
16.6習題
附錄AHCQ05嵌入式藍牙串口通信模塊AT指令集
附錄BESP8266WiQFi模塊常用AT指令集
B.1工作模式
B.2應用領域
B.3基礎AT指令
B.3.1測試AT語法規則
B.3.2WiQFi功能AT指令
B.3.3TCPIPAT指令
B.3.4配置為服務器
參考文獻

序: