单片机与PLC实例教程

　　教材的主要内容包括：单片机开发环境及实验平台；单片机显示原理、接口、与传输指令；单片机的程序结构与编程； I/O口扩展与独立键盘原理；单片机程序调用与矩阵式键盘原理；逻辑运算指令与程序；中断系统原理；定时器与计数器；串口通讯及接口，智能传感器设计，PLC开发环境及实验平台；PLC组合逻辑控制；PLC时序逻辑控制；PLC定时器、计数器编程等

　　胡学海，博士，电子科技大学副教授，美国BOSTON大学访问学者，四川省自动化与仪器仪表学会八届理事。长期从事单片机与PLC、计算机测控、传感器原理、人工智能、采集与测控数据融合技术，仪器仪表的智能化、信号检测与估计等课程的教学，获电子科技大学教学成果2等奖。参与国内多个横向和纵向课题，发表相关学术论文20余篇，其中 SCI和EI收录10余篇，编写教材和专著2部，其中《单片机原理及应用系统设计》一书，发行量过万册

目录




绪论

0．1单片机与PLC概述

0．2基础知识

0．2．1数制

0．2．2数制的转换

0．2．3数据类型及编码

0．3单片机简介

0．3．1单片机的结构和原理

0．3．2单片机的应用系统结构

0．3．3单片机的发展、应用和选型

0．4PLC简介

0．4．1PLC的发展及应用

0．4．2PLC的分类及选择

0．5习题

第1章单片机基础知识及开发环境

1．1单片机基础知识

1．1．1汇编程序结构简例

1．1．2C语言程序结构简例

1．2单片机软件开发环境

1．2．1程序的开发流程

1．2．2调试

第2章单片机编程语言及显示原理

2．1单片机编程语言概述

2．1．1汇编语言

2．1．2高级语言

2．2汇编语言的基本数据类型及数据传送

2．2．1基本数据类型

2．2．2常用指令及符号

2．2．3寻址方式

2．2．4存储空间的划分

2．2．5寻址空间

2．2．6数据传送指令

2．3C51的程序结构及基本数据类型

2．3．1源程序的结构

2．3．2Ｃ语言的主要词汇

2．3．3数据类型

2．3．4存储种类和存储器

2．3．5绝对地址的访问

2．3．6赋值运算

2．4单片机程序设计步骤

2．5显示器扩展原理

2．5．1单片机LED显示扩展

2．5．2数字显示实验

2．5．3单片机LCD1602显示扩展

2．6习题






第3章单片机的程序结构与编程

3．1宏汇编程序设计

3．1．1伪指令

3．1．2宏汇编语言格式

3．2单片机程序结构设计

3．2．1顺序结构

3．2．2分支结构

3．2．3循环结构

3．2．4子程序设计及调用

3．2．5程序的控制转移指令

3．2．6查表程序及相应指令

3．3C51程序结构

331文件包含与编译

3．3．2C语句

3．3．3分支结构

3．3．4循环结构

33．5break和continue语句

32．6结构体与联合体

3．4函数

34．1函数的分类

34．2函数的定义

3．4．3函数的调用

3．4．4函数值

3．4．5函数的递归调用

3．5单片机软件延时原理

3．5．1单片机时序与指令周期

3．5．2软件延时函数的编写

3．5．3红绿灯应用实验

3．6习题

第4章I/O口扩展与键盘原理

4．1总线扩展

4．1．1并行总线扩展

4．1．2指令运行时序及时分复用技术

4．1．3数据存储器扩展

4．2单片机I/O应用原理

4．2．1单片机I/O类型

4．2．2MCS51系列单片机I/O口

4．2．3利用并行I/O扩展芯片扩展

4．2．4串行扩展

4．3独立按键的原理

4．3．1按键的识别方法

4．3．2按键的键抖及消除

4．4独立键盘实验

4．5矩阵键盘的扩展

4．5．1矩阵键盘的工作原理

4．5．2键值的编码

4．5．3矩阵式键盘实验

4．6监控程序

4．6．1监控程序的作用及原理

4．6．2监控程序的一般结构

4．6．3初始化管理与任务管理

4．6．4系统的自检

4．7习题

第5章逻辑与运算指令及程序

5．1单片机的标志位

5．2逻辑及运算指令

5．2．1算数操作指令

5．2．2逻辑操作类指令

5．2．3布尔变量操作类指令

5．3C51的运算及表达式

5．3．1基本运算符

5．3．2算术表达式

5．4C语言和汇编语言混合编程

5．4．1混合编程的约定规则

5．4．2在C语言中内嵌汇编

5．4．3在汇编程序中内嵌C语言函数

5．5简单计算器实验

5．6习题

第6章中断系统原理

6．1数据的输入/输出方式

6．2单片机的中断系统

6．2．1中断的定义与概念

6．2．2单片机的中断系统及其管理

6．2．3中断的处理与响应

6．3中断源的管理

6．3．1中断源

6．3．2优先级

6．3．3中断向量

6．3．4中断源的控制

6．4中断服务程序

6．5中断实验

6．6习题

第7章定时/计数器

7．1定时／计数的原理

7．2定时／计数器的控制

7．2．1内部结构和功能

7．2．2工作方式与模式控制寄存器TMOD

7．2．3控制寄存器TCON

7．2．4时间常数计算与初始值的设置

7．3秒表实验

7．4习题

第8章串行通信及接口技术

8．1串行通信原理

8．1．1并行通信与串行通信

8．1．2串行通信的方式

8．1．3异步通信与同步通信

8．2单片机串行通信

8．2．1串口工作方式及控制方法

8．2．2波特率的设置及计算方法

8．2．3串口初始化步骤总结

8．3单片机与PC通信

8．3．1接口电路

8．3．2通信程序示例

8．4常见的通信协议

8．4．1RS232通信

8．4．2RS485、RS422通信总线

8．5单片机之间的通信

8．5．1单机通信

8．5．2多机通信

8．6通信程序的调试

8．7串行通信实验

8．8习题

第9章A/D与D/A

9．1A/D与D/A原理

9．1．1A/D的原理与分类

9．1．2D/A的原理与分类

9．2单片机内置ADC与DAC的使用

9．2．1STC15内置ADC

9．2．2STC15内置DAC

9．3A/D扩展

9．3．1并行A/D扩展

9．3．2串行A/D扩展

9．4D/A扩展

9．4．1并行D/A扩展

9．4．2串行D/A扩展

9．5习题

第10章单片机与数据采集

10．1数据采集

10．1．1采样

10．1．2量化

10．1．3编码

10．2实验开发板介绍

10．3一阶、二阶传感器的动态响应实验设计

10．3．1实验的目的与原理

10．3．2一阶传感器动态特性研究实验内容

10．3．3实验现象

10．3．4实验思考题

10．4习题

第11章单片机与智能传感器

11．1智能传感器

11．1．1智能传感器的定义与组成

11．1．2智能传感器的功能

11．2智能传感器的应用方向与前景

11．3实验开发板介绍

11．4温湿传感器实验

11．4．1实验原理

11．4．2参考子程序

11．4．3实验现象

11．4．4实验思考题

11．5超声波测距传感器实验

11．5．1实验原理

11．5．2参考子程序

11．5．3实验现象

11．5．4实验思考题

11．6热释传感器实验

11．6．1实验原理

11．6．2参考子程序

11．6．3实验现象

11．6．4实验思考题

11．7智能声敏传感器实验

11．7．1实验原理

11．7．2参考子程序

11．7．3实验现象

11．7．4实验思考题

11．8思考题

第12章单片机与物联网

12．1物联网

12．1．1物联网的定义

12．1．2物联网核心技术

12．1．3物联网应用、发展现状及前景

12．2无线蓝牙通信

12．2．1原理

12．2．2实验内容

12．2．3参考子程序

12．2．4实验现象

12．3无线WiFi通信

12．3．1通信原理

12．3．2实验内容

12．3．3参考子程序

12．4ZigBee无线通信

12．4．1ZigBee通信原理

12．4．2实验内容

12．5综合性挑战实验

12．5．1颜色传感器原理

12．5．2方案设计

12．6思考题

第13章PLC开发环境及实验平台

13．1PLC简介

13．1．1PLC的定义、起源与发展

13．1．2PLC的分类

13．1．3PLC的特点

13．1．4PLC控制、继电器和单片机控制的比较

13．2PLC的组成与原理

13．2．1PLC的基本组成

13．2．2PLC的各部分说明

13．2．3PLC的工作原理

13．3PLC开发环境

13．3．1PLC的主要开发工具

13．3．2仿真软件

13．3．3GX Develop编程软件

13．3．4在线监控及仿真

13．4习题

第14章PLC组合逻辑控制

14．1PLC开发简介

14．1．1PLC的编程语言

14．1．2PLC的编程器件

14．1．3PLC系统的设计过程

14．2PLC的梯形图设计

14．2．1梯形图的符号与含义

14．2．2定时器与计数器

14．3组合逻辑控制的原理

14．3．1逻辑函数与梯形图之间的关系

14．3．2布尔方程式的构建

14．3．3组合逻辑的实现

14．4组合逻辑控制实验

14．5习题

第15章PLC的时序逻辑

15．1时序逻辑基础概念

15．2时序逻辑的设计方法

15．2．1激励方程法

15．2．2状态设计法

15．2．3状态转移图的构成

15．2．4状态转移图向梯形图的转换

15．2．5程序设计法

15．3PLC常见时序控制

15．3．1自锁控制与电机控制

15．3．2互锁控制与电机保护(优先级)

15．4步进电机实验

15．5抢答器实验

15．6习题

第16章PLC的功能单元扩展

16．1PLC功能单元扩展

16．2定时器单元扩展

16．2．1定时器与时间继电器

16．2．2定时器类型及扩展

16．3计数器单元扩展

16．3．1计数器指令

16．3．2加减计数器

16．3．3计数器级联

16．4定时器与计数器组合

16．5交通灯实验

16．6习题

附录AHC05 嵌入式蓝牙串口通信模块 AT 指令集

附录BESP8266 WiFi模块常用AT指令集

B．1工作模式

B．2应用领域

B．3基础AT指令

B．3．1测试AT语法规则

B．3．2WiFi功能AT指令

B．3．3TCPIP AT指令

B．3．4 配置为服务器

参考文献