单片机外围电路设计 第2版PDF电子书下载

第1章 智能化／网络化传感器的原理与应用 1

1.1　智能化集成温度传感器的产品分类及发展趋势 1

1.1.1　集成温度传感器的产品分类 1

1.1.2　智能温度传感器发展的新趋势 2

1.2　单线总线智能温度传感器的原理与应用 4

1.2.1 DS18B20型智能温度传感器的工作原理 4

1.2.2 DS18B20型智能温度传感器的典型应用 6

1.3　基于I2C、SMBus及SPI总线的智能温度传感器 6

1.3.1　基于I2C总线的DS1629型智能温度传感器 7

1.3.2　基于SMBus的MAX6654型智能温度传感器 9

1.3.3　基于SPI总线的LM74型智能温度传感器 11

1.4　多通道智能温度传感器的原理与应用 12

1.4.1 LM83型4通道精密智能温度传感器 13

1.4.2 MAX1298/1299型带5通道ADC的智能温度传感器 15

1.4.3 MAX6697型7通道智能温度传感器 19

1.5 SHT11/15/71/75型单片智能化湿度／温度传感器 21

1.5.1 SHT11/15/71/75的性能特点 21

1.5.2 SHT11/15/71/75的工作原理 22

1.5.3 SHT11/15/71/75的典型应用 25

1.6.1 KMI15—1型集成转速传感器的工作原理 28

1.6　集成转速传感器的原理与应用 28

1.6.2 KMI15/16系列集成转速传感器的典型应用 30

1.7　集成加速度传感器的原理与应用 32

1.7.1 ADXL05型单片加速度传感器的工作原理 32

1.7.2 ADXL05型单片加速度传感器的典型应用 35

1.8　电场感应器件的原理与应用 37

1.8.1 MC33794的性能特点 37

1.8.2 MC33794的工作原理 37

1.8.3 MC33794的典型应用 40

1.9　网络化智能精密压力传感器的原理与应用 41

1.9.1 PPT、PPTR系列智能压力传感器的工作原理 42

1.9.2 PPT、PPTR系列智能压力传感器的典型应用 44

第2章 智能传感器系统的原理与应用 48

2.1　传感器信号调理器 48

2.1.1　传感器信号调理器的特点及产品分类 48

2.1.2　传感器信号调理器的原理与应用 49

2.2　传感器信号处理器 57

2.2.1　传感器信号处理器的特点及产品分类 57

2.2.2　传感器信号处理器的原理与应用 58

2.3.1　功率测量技术 60

2.3　单片功率测量系统 60

2.3.2　单片直流功率测量系统的设计 65

2.3.3　单片真有效值射频功率测量系统的设计 67

2.4　单片宽频带相位差测量系统 73

2.4.1 AD8302型单片宽频带相位差测量系统的原理 73

2.4.2　宽频带相位差／频率测量系统的设计 75

2.5　单片彩色扫描仪 77

2.5.1　扫描仪的产品分类及基本原理 77

2.5.2 LM9832型单片彩色扫描仪的性能特点 79

2.5.3 LM9832型单片彩色扫描仪的工作原理 80

2.5.4 LM9832型单片彩色扫描仪的应用电路 84

第3章 数字IC及智能传感器的接口技术 86

3.1　数字IC的接口电路 86

3.1.1 CMOS电路与TTL电路的接口 86

3.1.2 CMOS电路与晶体管接口 86

3.1.3　利用驱动器阵列作接口 87

3.1.4　利用施密特触发器作接口 87

3.1.5　利用固态继电器作接口 88

3.2　单线总线接口与应用 89

3.2.1　单线总线接口的通信协议 89

3.3.1 I2C总线的特点 92

3.2.2　单线总线接口的应用 92

3.3 I2C总线接口与应用 92

3.3.2 I2C总线的信号定义及数据传输过程 93

3.3.3 I2C总线接口的应用 95

3.4 SMBus总线接口与应用 97

3.4.1 SMBus总线接口 97

3.4.2 SMBus总线接口的应用 98

3.5 SPI总线接口与应用 99

3.5.1 SPI总线接口概述 99

3.5.2 SPI总线接口的应用 101

4.1.1　智能功率器件的特点及产品分类 103

第4章 单片机测控系统的设计 103

4.1　智能功率器件 103

4.1.2　智能功率集成电路的原理与应用 104

4.1.3　智能功率模块的原理与应用 107

4.2　6通道电脑温控系统的设计 109

4.2.1　6通道电脑温控系统的设计 109

4.2.2　程序设计 112

4.3　智能化温控系统控制电路的设计 114

4.3.1 TMP01型集成温度控制器 115

4.3.2 LM56型集成温度控制器 117

4.4　微处理器芯片温度控制电路的设计 119

4.4.1 TC652/653的性能特点及工作原理 119

4.4.2　微处理器散热保护电路的设计 121

4.4.3　Pentium4处理器散热控制器的设计 123

4.5　智能化粉针药品自动分装系统的设计 129

4.5.1　性能简介 129

4.5.2　整机电路设计原理及总程序流程图 129

4.6　能源自动测控系统的设计 136

4.6.1　性能简介 136

4.6.2　接口板的设计 137

4.6.3　能源自动测控系统的电路设计及主程序流程图 138

4.7　基于FPGA和单片机的低频数字式相位差测量系统 141

4.7.1　设计方案 142

4.7.2　系统框图 142

4.7.3　电路及程序设计 143

4.7.4　测量数据及测试结果分析 147

4.8　基于以太网的嵌入式单片机网络系统的设计 147

4.8.1　嵌入式单片机网络系统的设计方案 147

4.8.2　嵌入式单片机网络系统的电路设计 149

4.8.4　系统参数的自定义设置 151

4.8.3　网卡的配置 151

4.8.5　应用实例 153

4.9　基于直接数字频率合成器的精密正弦信号发生器 153

4.9.1　直接数字频率合成器（DDS）简介 154

4.9.2　系统设计方案 154

4.9.3　单元电路设计原理及调试方法 155

4.9.4　程序设计 159

第5章 数据采集系统与新颖检测电路 162

5.1　多路模拟开关的原理与应用 162

5.1.1 CMOS集成模拟开关的原理 162

5.1.2　多路模拟开关的应用技巧 164

5.2　可编程精密数据采集专用集成电路 166

5.2.1 TC534的性能特点 166

5.2.2 TC534的工作原理 167

5.2.3　编程方法 169

5.2.4 4通道数据采集系统的设计 170

5.3　基于MCU的单片数据采集系统 171

5.3.1 ADuC824的性能特点 172

5.3.2 ADuC824的工作原理 172

5.3.3 ADuC824的典型应用 179

5.4.1 VERSA1的性能特点 182

5.4　基于DSP的单片数据采集系统 182

5.4.2 VERSA1的工作原理 183

5.4.3 VERSA1的典型应用 187

5.5 HP34970A型16通道高速数据采集系统 190

5.5.1 HP34970A型数据采集系统的性能特点 190

5.5.2　软件的汉化 191

5.5.3 HP34970A型数据采集系统的应用 192

5.6　真有效值数字电压及电平转换电路 195

5.6.1　真有效值数字仪表的基本原理 195

5.6.2　单片真有效值／直流转换器的产品分类 197

5.6.3　多量程真有效值数字电压表 199

5.6.4　多量程真有效值数字电压／电平表 200

5.6.5　新型单片真有效值／直流转换器的应用 201

5.7　测量高阻及超高阻的电路 205

5.7.1　测量高阻 205

5.7.2　测量超高阻 206

5.8　测量电容及电感的电路 208

5.8.1　用脉宽调制法测量电容 208

5.8.2　用容抗法测量电容 210

5.8.3　用感抗法测量电感及电容 212

5.8.4　测量电感的简便方法 215

5.9.1　锁相技术在流量测控系统中的应用 216

5.9　利用锁相技术提高测量精度及分辨力 216

5.9.2　利用锁相时钟抑制串模干扰 219

5.10 自动复位、自动关机及声光报警电路 221

5.10.1　自动复位电路 221

5.10.2　自动关机电路 221

5.10.3　声光报警电路 223

6.1　高精度实时日历时钟电路 225

6.1.1 SD2000/2001/2300系列产品的分类及性能特点 225

第6章 智能仪器专用集成电路及其应用 225

6.1.2 SD2000和SD2001系列产品的工作原理 226

6.1.3 SD2001系列产品的典型应用 229

6.2　硅振荡器 231

6.2.1　硅振荡器与石英晶体振荡器的性能比较 231

6.2.2 DS1088L型单路输出式硅振荡器的原理与应用 232

6.2.3 DS1099型双路输出式硅振荡器的原理与应用 233

6.2.4 MAX7375型硅振荡器的原理与应用 235

6.3　可编程硅振荡器 236

6.3.1 LTC6906型可编程硅振荡器的原理与应用 236

6.3.2 LTC1799型可编程硅振荡器的原理与应用 240

6.4　数字电位器 242

6.4.1　数字电位器的性能特点 242

6.4.2　数字电位器的工作原理与典型应用 244

6.4.3　数字电位器的误差分析 249

6.4.4　数字电位器的使用注意事项 250

6.5　数字电容器 250

6.5.1 X90100型数字电容器的原理与应用 251

6.5.2 MAX1474微型数字电容器的原理与应用 253

6.6.1　基准电压源的分类及应用领域 256

6.6　基准电压源 256

6.6.2　基准电压源的基本原理 258

6.6.3　基准电压源的典型应用 260

6.6.4　基准电压源的选择及使用要点 263

6.7　集成恒流源 266

6.7.1　恒流源的特点与产品分类 266

6.7.2　恒流二极管的原理与应用 267

6.7.3　恒流三极管的原理与应用 268

6.7.4　可调精密集成恒流源的原理与应用 269

6.8　单片精密U/f、f/U转换器 270

6.8.2 U/f转换器的原理与应用 271

6.8.1 AD650的性能特点 271

6.9　带串行接口的多位译码／驱动器 276

6.9.1 MAX7219的性能特点 276

6.8.3 f/U转换器的原理与应用 276

6.9.2 MAX7219的工作原理 277

6.9.3 MAX7219的典型应用及多片级联方法 279

6.10 单片多位计数／锁存／译码／驱动器 280

6.10.1 ICM7217A的性能特点 280

6.10.2 ICM7217A的工作原理 280

6.10.3　ICM7217A的典型应用 282

6.11.1 UM7108F的性能特点 284

6.11 具有串行接口及频率测量功能的单片31/2位A/D转换器 284

6.11.2 UM7108F的工作原理 285

6.11.3　由UM7108F构成的31/2位数字万用表 289

6.12 带微处理器的单片51/2位A/D转换器 290

6.12.1 HI7159A的性能特点 290

6.12.2 HI7159A的工作原理 291

6.12.3　由HI7159A构成的51/2位智能数字电压表 295

6.13 LED条图显示仪表 296

6.13.2 LM3914的工作原理 297

6.13.1 LM3914/3915/3916的性能特点 297

6.13.3 LM3914的典型应用 299

6.14 单片43/4位数字／42段液晶条图双显示智能数字万用表集成电路 304

6.14.1 NJU9214的性能特点 304

6.14.2 NJU9214的工作原理 306

6.14.3　由NJU9214构成的单片双显示智能数字万用表电路 308

第7章 基于串行口在线下载的单片机开发系统的设计 310

7.1 AT89S51的ISP工作原理 310

7.1.1 AT89S51单片机的ISP引脚功能 310

7.1.3 ISP下载功能的指令集 311

7.1.2 AT89S51单片机ISP的时序图 311

7.2 ISP下载电缆的电路及程序设计 313

7.2.1 ATMEL公司ISP下载电缆的电路设计 313

7.2.2 Altera公司ISP下载电缆的电路设计 315

7.2.3　计算机端VB程序的实现 315

7.2.4 ISP的扩展应用 320

7.3 基于串行口下载的单片机开发系统的设计 320

7.3.1　单片机串行口下载的硬件电路设计 320

7.3.2　单片机串行口下载的软件设计 321

7.4.1 LED驱动电路 332

7.4　单片机开发系统的电路设计 332

7.4.2　蜂鸣器驱动电路 333

7.4.3　红外信号接收电路 333

7.4.4　脉冲信号发生器电路 333

7.4.5　模拟I2C总线接口电路 334

7.4.6　动态扫描显示电路 334

7.4.7　矩阵键盘扫描电路 335

7.4.8 RS—232串行口电路 335

7.4.9 LCD控制器接口电路 336

7.4.11 USB接口电路 337

7.4.10 微型打印机控制接口电路 337

第8章 单片机系统稳压电源的设计 340

8.1　线性集成稳压器的应用 340

8.1.1　三端固定式集成稳压器的产品分类 340

8.1.2　三端固定式集成稳压器的特殊应用 341

8.1.3　三端可调式集成稳压器的产品分类 342

8.1.4　三端可调式集成稳压器的应用 342

8.2　低压差集成稳压器的应用 343

8.2.1　低压差集成稳压器的性能特点 343

8.2.2　低压差集成稳压器的应用 344

8.3.1　散热器的设计原理 346

8.3　线性集成稳压电源的散热器设计 346

8.3.2　散热器的设计方法 347

8.3.3　注意事项 349

8.4　极性反转式DC/DC电源变换器 349

8.4.1　单片DC/DC电源变换器的产品分类 349

8.4.2 ICL7660型极性反转式DC/DC电源变换器的原理与应用 350

8.4.3 MAX764型输出可调式DC/DC电源变换器的原理与应用 352

8.5　升压式DC/DC电源变换器 355

8.5.1　升压式DC/DC电源变换器的基本原理 355

8.6.1　降压式DC/DC电源变换器的基本原理 356

8.5.2 MAX770型DC/DC电源变换器的原理与应用 356

8.6　降压式DC/DC电源变换器 356

8.6.2 LM2576型降压式DC/DC电源变换器的原理 357

8.6.3 LM2576型降压式DC/DC电源变换器的应用 361

8.6.4 LM2576系列降压式DC/DC电源变换器的设计要点 364

8.7　由脉宽调制器构成的开关电源 367

8.7.1　脉宽调制器的产品分类 368

8.7.2　脉宽调制器的基本工作原理 368

8.7.3　由UC3842构成的开关电源 369

8.8.1 TOPSwitch—GX的产品分类及性能特点 371

8.8　第四代单片开关电源的原理与应用 371

8.8.2 TOPSwitch—GX的工作原理 372

8.8.3 TOPSwitch—GX的典型应用 375

8.9　特种开关电源的电路设计 380

8.9.1　复合型开关电源的电路设计 380

8.9.2　精密恒压／恒流型开关电源的电路设计 381

8.9.3　截流型开关电源的电路设计 382

8.9.4　恒功率型开关电源的电路设计 383

9.1.2 MAX8215的工作原理 385

9.1.1 MAX8215/8216的性能特点 385

9.1　微处理器多路电源电压监视器 385

第9章 电源监控及保护电路 385

9.1.3　单片机测控系统的多路电源监视器 387

9.2　带看门狗的微处理器监控电路 388

9.2.1 HYM705/706的工作原理 388

9.2.2 HYM705/706的典型应用 391

9.3　单片机测控系统中的保护电路 391

9.3.1　常用保护电路的分类 392

9.3.2　保护电路的设计 392

9.4　集成ESD保护器件 397

9.4.1　人体静电放电（ESD）型及测试方法 397

9.4.2 ESD保护二极管的原理与应用 399

9.4.3　多路ESD保护器件的原理与应用 400

9.5　集成过电压保护器件 402

9.5.1 NCP345型集成过电压保护器的原理与应用 402

9.5.2 MAX4843系列过电压保护器的原理与应用 404

9.6　集成过电流保护器件 406

9.6.1　LTC4213型过电流保护器的原理与应用 406

9.6.2 AAT4610A型USB接口过电流保护电路的原理与应用 407

10.1　电磁兼容性的设计与测量 412

10.1.1　电磁兼容性的研究领域 412

第10章 单片机测控系统的电磁兼容性设计 412

10.1.2　电磁兼容性的设计与测量 414

10.2　高频噪声模拟发生器的原理与应用 417

10.2.1　高频噪声模拟发生器的性能特点 417

10.2.2　高频噪声模拟发生器的工作原理 417

10.2.3　高频噪声模拟发生器的应用 419

10.3　无源电磁干扰滤波器的构造原理与应用 422

10.3.1　无源电磁干扰滤波器的构造原理及应用 423

10.3.2　无源电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法 424

10.4　有源电磁干扰滤波器的原理与应用 426

10.4.1　有源电磁干扰滤波器的原理 426

10.4.2　有源电磁干扰滤波器的典型应用 427

10.5.1　单片机测控系统的接地方式 429

10.5　单片机测控系统的接地及防静电措施 429

10.5.2　单片机测控系统的防静电措施 434

10.6　单片机测控系统中常用的抗干扰措施 436

10.6.1　干扰的成因及后果 436

10.6.2　电路设计中的抗干扰措施 436

10.7　利用软件来提高抗干扰能力 440

10.7.1　数字滤波器 440

10.7.2　其他软件抗干扰技术 443

10.8.1　由计数器构成的看门狗电路 446

10.8　硬件看门狗电路 446

10.8.2　由定时器构成的看门狗电路 447

10.8.3　由专用芯片构成的看门狗电路 448

10.9　数字信号处理系统的抗干扰措施 448

10.9.1　数字信号处理系统的抗干扰措施 448

10.9.2　抑制反射干扰噪声的方法 449

10.10 设计印制电路板的注意事项 449

10.10.1　设计印制电路板的注意事项 449

10.10.2　设计实例 451

参考文献 452