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第1章　计算机串行通信接口技术1

1.1　异步串行通信1

1.1.1　异步串行通信硬件1

1.1.2　异步串行通信的直接连接3

1.1.3 RS-232C4

1.1.4　RS-422和RS-4856

1.1.5　硬件接线连接方式9

1.1.6　数据包组成及数据包的同步9

1.1.7　数据的主动发送与主从通信方式11

1.2　SPI接口12

1.2.1　使用SPI接口的芯片实例12

1.2.2　软件SPI接口的实例13

1.2.3　硬件SPI接口15

1.3　I2C总线与2线接口16

1.3.1　标准的I2C总线16

1.3.2　符合I2C总线硬件规范的2线接口18

1.3.3　不符合I2C总线硬件规范的2线接口18

1.4　USB总线18

1.4.1 USB接口概述19

1.4.2 USB硬件接口设计实例21

1.5 CAN总线24

1.5.1 CAN总线规范24

1.5.2 CAN控制器26

1.5.3 CAN的连接方式和总线收发器28

1.5.4 CAN总线的电磁兼容和保护31

1.5.5 CAN报文格式33

1.5.6 CAN数据接收过滤器33

1.5.7　应用层通信协议34

1.6　长距离通信问题34

1.6.1　用电流环实现隔离的长线通信34

1.6.2　使用RS-422/485的长线通信35

1.6.3　使用光纤传输RS-422/485信号36

1.7　开机握手与波特率自动同步37

1.7.1　标准波特率时的同步37

1.7.2　微控制器的波特率自动同步38

1.8　实例：数字温度计电路设计39

1.8.1　数字测温电路DS1626/DS172639

1.8.2　电路设计39

1.9　实例：RS-232C与电流环、RS-422/RS-485转换电路设计40

1.9.1　RS-232C与电流环转换及光电隔离41

1.9.2　RS-232C与RS-422转换及光电隔离42

习题44

第2章　发光二极管显示器件的接口技术44

2.1　静态显示46

2.1.1　发光二极管的类型及特点46

2.1.2　使用串行芯片的静态显示47

2.1.3　发光二极管的限流47

2.1.4　共阴、共阳及其驱动49

2.2　LED的动态刷新显示50

2.2.1　人眼的视觉特点与发光二极管的动态显示方式50

2.2.2　驱动电压、驱动电流与显示刷新频率的关系51

2.2.3　单色、双色、三色显示52

2.3　动态显示刷新的专用模块53

2.3.1　并行接口电路82C7953

2.3.2 串行接口电路MAX7219/MAX722154

2.3.3 MAX7219/MAX7221的再驱动55

2.4　大尺寸显示器的接口57

2.5　动态显示驱动管的散热问题58

2.6　实例：24路对线器的设计58

2.6.1　设计思路58

2.6.2　原理图59

2.6.3　软件设计60

2.7　实例：2.3英寸LED显示器驱动电路设计60

2.7.1　器件特性60

2.7.2　驱动电源选择与电路设计61

习题62

第3章　继电器及电机的驱动技术63

3.1　直流继电器的驱动及泄流63

3.1.1　微型直流继电器的驱动63

3.1.2　大型直流继电器或电磁阀的驱动64

3.2　直流固态继电器（DC SSR）及驱动65

3.2.1 直流固态继电器的驱动模式65

3.2.2 直流固态继电器性能参数65

3.3　交流固态继电器（AC SSR）及驱动66

3.3.1　交流固态继电器的控制元件66

3.3.2 交流固态继电器的过零触发66

3.3.3　交流固态继电器的使用注意事项68

3.4　直流电机的PWM驱动69

3.4.1 用功率晶体管驱动直流电机69

3.4.2　用场效应晶体管驱动直流电机70

3.5 IGBT71

3.5.1 IGBT的封装形式71

3.5.2　IGBT对驱动电路的要求72

3.5.3 IGBT专用驱动器72

3.5.4　IGBT智能功率模块74

3.5.5　IGBT模块使用上的注意事项75

3.6　直流电机的正反转控制76

3.6.1 H桥直流电机正反转控制电路76

3.6.2　用IGBT智能功率模块组成H桥直流电机正反转控制电路77

3.6.3　正负供电直流电机正反转控制电路77

3.6.4　直流电机的PWM控制逻辑78

3.7　交流电机的PWM控制逻辑79

3.7.1　模拟正弦波输出的三相PWM波形79

3.7.2　模拟正弦三相PWM脉冲发生器79

3.8　驱动模块的封装81

3.9　实例：制动试验台电机控制电路设计81

3.9.1　接近开关及接口电路82

3.9.2　转速测试传感器及测试原理83

3.9.3　电机控制电路85

3.9.4　控制板电路原理图87

习题89

第4章　开关量输入输出的隔离技术89

4.1　开关量输入的隔离90

4.1.1　廉价实用的TLP521-X90

4.1.2　负载电阻对开关速度的影响91

4.1.3 高频脉冲的隔离91

4.2　DC-DC变换器的应用93

4.2.1　集成电路DC-DC变换器94

4.2.2　隔离变压器型DC-DC变换器95

4.3　专用隔离芯片及模块96

4.3.1 RS-422、RS-485隔离芯片96

4.3.2　模拟隔离放大器97

4.3.3　高频逻辑门专用隔离电路98

4.4　新型的光电隔离产品100

4.4.1　微电流光电隔离器件100

4.4.2　线接收器专用电路103

4.4.3　20mA电流环专用隔离器件104

4.4.4　AC/DC逻辑接口电路106

4.4.5　智能功率模块专用驱动隔离模块107

4.4.6　光电MOS继电器108

4.5　强干扰源（功率电机、变频器等）的隔离及抗干扰问题109

4.6　A/D、D/A的隔离问题110

4.7　与数控系统的接口111

4.7.1　数控系统常用的接口形式111

4.7.2　接口电路113

习题114

第5章　液晶点阵屏接口及存储器扩展技术114

5.1　显示RAM及其扩展116

5.1.1　32KB存储器的扩展117

5.1.2　512KB存储器的扩展117

5.2　字库ROM的扩展118

5.3　并行接口的液晶点阵屏118

5.3.1　单色点阵图形液晶显示屏118

5.3.2　彩色点阵图形液晶显示屏120

5.4　汉字显示原理123

5.4.1　汉字国标码与区位码123

5.4.2　字库的来源123

5.4.3　不常见字的显示124

5.4.4　小容量字库及其汉字显示124

5.4.5　软件设计125

5.5　图形显示方法126

5.5.1　基本图形命令126

5.5.2　点的显示126

5.5.3　直线的显示126

5.5.4　圆、圆弧的显示127

5.5.5　函数的显示128

5.6　D系列中文液晶显示模块简介128

5.6.1　D系列中文液晶显示模块性能特点128

5.6.2　接口方式129

5.7　触摸式面板的接口130

5.7.1 电阻式触摸式面板的工作原理130

5.7.2　检测电路接口130

5.8　实例：通用彩色液晶点阵屏接口130

5.8.1　系统组成131

5.8.2　硬件电路131

5.8.3　软件接口131

习题135

第6章　传感器及小信号放大技术136

6.1　运算放大器性能特点136

6.1.1 通用运放136

6.1.2　场效应运放137

6.1.3　低噪声低漂移运放137

6.1.4　宽频带运放139

6.1.5　满摆输入、输出运放139

6.2　应变测量电路原理140

6.2.1　测量电桥141

6.2.2　测量电桥的平衡141

6.2.3　等臂电桥的电压输出142

6.2.4　全桥、半桥与半桥单片测量，温度补偿142

6.3　静态电阻应变仪143

6.3.1　交流供桥、双电桥零读数静态应变仪143

6.3.2　数字式电阻应变仪144

6.3.3　静态电阻应变仪的应变片公共补偿技术145

6.3.4　数字式静态电阻应变仪重要电路145

6.4　动态应变仪146

6.4.1　交流供桥动态电阻应变仪147

6.4.2　直流供桥动态电阻应变仪147

6.5　应变仪基本电路147

6.5.1　应变仪直流供桥电路148

6.5.2　程控恒压源149

6.5.3　应变仪直流放大电路150

6.5.4　应变仪的预调平衡电路153

6.5.5　应变仪的校准及灵敏系数补偿156

6.6　双恒流源供桥技术156

6.6.1　恒流源供桥的基本电路156

6.6.2　双恒流源全桥测试电路157

6.6.3　不同阻值应变片的供桥电流自动调整158

6.7　其他典型测量电路158

6.7.1　位移传感器LVDT电路158

6.7.2　热敏电阻测温电路162

6.7.3　铂电阻测温的软件非线性修正163

6.7.4　热电偶测温电路167

6.7.5　热电偶冷端的温度补偿170

6.7.6　热电偶专用集成电路171

6.8　实例：12路应变传感器放大电路设计173

6.8.1　供桥驱动电路设计173

6.8.2　放大电路174

6.9　实例：带数据采集功能的动态电阻应变仪175

6.9.1　供桥电路175

6.9.2　放大电路176

6.9.3　自动调零电路177

习题177

第7章　数字量与模拟量的转换技术177

7.1　数模转换原理179

7.1.1　梯形电阻网络型数模转换器179

7.1.2　数字电位器180

7.2　方便实用的数模转换器件180

7.2.1　8位D/A转换器180

7.2.2　12位D/A转换器181

7.2.3　14位以上分辨力的D/A转换器182

7.3　实例：简易函数发生器184

7.3.1 函数发生器的基本结构184

7.3.2　波形发生器185

7.3.3　信号合成和输出187

7.4　模数转换原理188

7.4.1　双积分型模数转换器188

7.4.2　逐次逼近型模数转换器189

7.4.3　∑-△型模数转换器191

7.5　模数转换器接口电路192

7.5.1 双积分型模数转换器的接口192

7.5.2　逐次逼近型模数转换器的接口193

7.5.3　参考电压源198

7.5.4　∑-△型模数转换器的接口198

7.5.5 极低噪声A/D转换器ADS1255/1256200

7.6　实例：典型的模数转换电路实例203

7.6.1 AD1674接口实例203

7.6.2　使用ADS1256的称重传感器电路204

7.7　实例：动量矩定理演示仪电路设计206

7.7.1　隔离的RS-485驱动206

7.7.2　键盘、显示器接口208

7.7.3　传感器信号放大与A/D转换电路设计209

7.7.4　位置检测电路设计209

习题210

第8章　片上系统及在系统可编程技术210

8.1　C8051F系列全集成混合信号片上系统212

8.1.1 C8051F020系列212

8.1.2　C8051F040系列215

8.1.3　C8051F系列的其他产品215

8.1.4　C8051F的I/O端口216

8.1.5　C8051F的数据选择器（CrossBar）217

8.1.6　C8051F的硬件乘加逻辑218

8.1.7　C8051 F系列MPU的仿真调试接口220

8.2　μPSD3xxx系列51片上系统221

8.2.1　μPSD32xx系列221

8.2.2　可编程逻辑（CPLD）222

8.2.3　USB接口223

8.2.4　快速开发工具223

8.2.5　高速系列μPSD33xx224

8.2.6 μPSD34xx系列226

8.3 高精度数据采集系统ADuC8xx226

8.3.1 ADuC845/847/848基本性能227

8.3.2 ADuC845/847/848基本系统配置227

8.3.3 ADuC824基本系统配置229

8.3.4 开发环境229

8.4 廉价实用的P89LPC900系列230

8.4.1 P89LPC90x系列231

8.4.2 P89LPC92x系列232

8.4.3 P89LPC93x系列232

8.4.4 P89LPC95x系列233

8.4.5　开发环境234

8.5　在线调试和在系统编程技术235

8.5.1　使用串行口编程235

8.5.2　使用SPI接口编程236

8.5.3　使用边界扫描技术调试及编程236

8.5.4　通过USB接口编程238

8.6 实例：ADuC845/847/848用户板设计238

8.6.1 ADuC845/847/848评估板238

8.6.2　开发软件241

8.6.3　通过串行口调试程序241

8.6.4　程序下载242

8.6.5　单脚仿真器242

8.6.6　用户板设计要点243

8.7　实例：使用ADuC845/847组成的高分辨力数字电子秤245

8.7.1　系统组成245

8.7.2　电源电路245

8.7.3　供桥及基准电源246

8.7.4　传感器连接与数据采集246

8.7.5　显示键盘系统247

8.7.6　与上位机通信248

习题248

第9章　ARM技术250

9.1 ARM嵌入式系统概述250

9.1.1 什么是ARM250

9.1.2　ARM微处理器及其技术应用特点251

9.1.3 ARM微处理器的特点251

9.2 ARM/Thumb微处理器结构252

9.2.1 ARM7系列微处理器252

9.2.2　ARM的三级流水线结构252

9.2.3 ARM和Thumb指令集253

9.2.4 ARM和Thumb状态253

9.3　ARM处理器的编程模型254

9.3.1　处理器模式254

9.3.2　内部寄存器的组织255

9.3.3　程序状态寄存器257

9.3.4 ARM的异常中断259

9.3.5　ARM存储器格式261

9.4　初识ARM处理器程序262

9.4.1 一个简单的ARM指令集的汇编程序262

9.4.2 一个简单的ARM、Thumb指令集混合汇编程序263

9.5 基于ARM7TDMI内核的S3C44B0X微处理器简介263

9.5.1 S3C44B0X微处理器片上主要集成的功能264

9.5.2　S3C44B0X微处理器芯片的引脚功能264

9.6 使用ADS1.2进行嵌入式软件开发266

9.6.1　建立工程266

9.6.2　源文件编辑267

9.6.3　汇编程序与C程序的混合编程269

9.6.4　编译和连接270

9.6.5　调试程序272

9.7　ARM处理器的选型对比274

9.7.1 Cortex-M3处理器内核274

9.7.2　Atmel的ARM处理器275

9.7.3 NXP的ARM处理器276

9.7.4　TI的ARM处理器276

9.7.5　Actel的FPGA产品278

习题279

第10章　计算机虚拟仪器技术280

10.1　计算机虚拟仪器的概念280

10.2　计算机虚拟仪器的硬件资源280

10.2.1　虚拟仪器系统中的专用仪器281

10.2.2　数据采集硬件281

10.2.3　PXI仪器282

10.2.4　模块化仪器283

10.2.5　其他仪器硬件284

10.3　LabVIEW虚拟仪器入门284

10.3.1　LabVIEW的突出功能284

10.3.2　一个简单的VI实例287

10.3.3　利用Express VI进行信号分析291

10.3.4　创建自己的仪器驱动VI294

10.3.5　LabVIEW实时模块295

习题296

附录297

术语、符号及器件参考297

参考文献303