傳感器與綜合控制技術

中國水利水電出版社

【作者】主編綦志勇

【I S B N 】978-7-5170-4503-8

【責任編輯】

【適用讀者群】高職高專

【出版時間】2016-09-20

【開本】16

【裝幀信息】平裝（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【頁數】332

【千字數】471

【印張】20.75

【定價】￥49

【叢書】高等職業教育“十三五”規劃教材（物聯網應用技術系列）

【備注信息】

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本書從簡單的知識點出發，貫穿工程化思想來完成一個標準的測控系統。主要內容包括：傳感器技術、電子電路設計軟件、單片機技術、程序設計技術、項目管理與配置等。本書旨在加強學生對嵌入式行業工作分工的理解，將可運行項目的主要內容貫穿全部教學過程與學生的學習過程，希望借助這種方式讓學生進行固定分組、自行分工，貫穿項目觀念、初步了解行業與行業分工，并通過課程對專業背景與未來工作崗位有更清楚的認識。

本書適用于高職高專物聯網應用技術專業、嵌入式技術專業、移動互聯應用技術專業、軟件技術專業、計算機網絡及其相關專業的學生，也可以作為嵌入式/物聯網技術自學者的參考書。

目前，國內高職高專類傳感器相關教材眾多，但都存在理論重于實踐的問題。事實上很多高職高專類學生在畢業后通常無法將這些學到的理論付諸實踐。大多數從事傳感器設計類工作的學生，雖然從事的是專業性的工作，但更多的也只是使用傳感器，即便是從事相對深入的研發工作也僅僅只是設計傳感器模塊并應用之。另外一個尤為重要的問題是以理論為先導的教學對專科學生而言吸引力已不復存在，為了滿足就業市場的需求，動手能力優先已經成了必然趨勢。因此本書的寫作目標是希望編寫一本更加實用、符合現狀的教材來完成專科生的技能培養工作，以便他們能夠更加直接地獲取技能，更好地從事專業技術性的工作。

本教材的主要特點如下：

（1）本書的初步設計開始于五年前，在確定出版之前的四年中，已經在本校計算機應用、嵌入式和物聯網等相關專業的教學中廣泛實施，通過不斷的反饋和優化革新，本書的體系結構和內容細節得到不斷地改進，目前也已經磨合到與教學有很高的契合度，與學生培養有很強的支撐性，與就業實踐有很好的吻合性。

（2）本書在編寫過程中拋棄傳感器與測控系統全部的理論，力圖通過最簡單、最有效的方式，以嵌入式行業中的項目概念為基本出發點，從零開始，引導學生逐步建立起自己的簡單測控系統。本書介紹了嵌入式系統設計、程序設計技術、單片機技術、傳感器技術、計算機通信等關鍵技術，由淺入深，逐步實現一個簡單的、帶計算機通信的控制系統。

（3）本書以筆者十年多的嵌入式從業經驗為基礎，強調了系統項目規范的觀點，考慮到并不是所有學生畢業后都從事研發等專業技術崗位，故在大多數章節中都要求學生提交全部項目資料，希望借助這種方式讓學生進行固定分組、自行分工、貫穿項目觀、了解行業與行業分工，并最終通過課程對專業背景與未來工作崗位有更清楚的認識，早日找到自己未來的職業定位。

本書由綦志勇任主編，常排排、于繼武任副主編，羅保山老師負責全書的主審工作。本課程團隊的向昕彥老師為本書校對做了大量細致的工作；黃崇新、閆應棟、尹江山、周雯、顧家銘、唐建國、龔麗、張新華、余璐、張克斌、李志剛、李安邦等老師以及

遼東學院的周春明老師，武漢武軟微嵌科技有限公司、武漢尚智通科技有限公司的謝將軍、陳果實、詹彬、賀帥鵬、劉權、丁為、王碩、徐海平等同志為本書資源建設做了很多有益的工作。中國水利水電出版社的有關負責同志對本書的出版給予了大力的

支持。在本書的編寫過程中參考了大量國內外計算機專業的文獻資料，在此，謹向這些著作者以及為本書出版付出辛勤勞動的同志深表感謝！

序
前言
第1 章計算機測控系統
1.1 傳感器與綜合控制技術概述...... 002
1.2 電子電路設計軟件................... 002
1.3 單片機技術............................ 003
1.4 單片機C 語言程序設計技術..... 005
1.5 傳感器技術............................ 006
1.6 本章小結............................... 007
【項目實施】 .................................................. 008
第2 章核心控制系統硬件設計與
實現
2.1 單片機核心板介紹................... 010
2.1.1 單片機最小系統設計 ................. 010
2.1.2 電源設計 ................................... 010
2.1.3 晶振設計 ................................... 012
2.1.4 復位電路設計 ............................ 013
2.1.5 外部I/O 與其他 ......................... 014
2.2 使用DXP 軟件設計核心板....... 015
2.2.1 DXP 軟件基礎功能介紹 ............. 015
2.2.2 使用DXP軟件繪制核心板原理圖 ... 026
2.2.3 使用DXP 軟件繪制核心板PCB ... 036
2.3 焊接核心板............................ 042
2.3.1 準備焊接環境 ............................ 042
2.3.2 元件的識別 ................................ 042
2.3.3 焊接核心板 ................................ 046
2.4 核心板測試............................ 048
2.5 本章小結............................... 052
【項目實施】 .................................................. 052
第3 章使用C 語言控制核心系統
3.1 算法概述............................... 054
3.1.1 簡單算法設計思路 ..................... 054
3.1.2 算法實現 ................................... 056
3.2 軟件環境搭建......................... 058
3.2.1 Keil 集成開發環境簡介 .............. 058
3.2.2 工程與配置 ................................ 060
3.3 計算機語言與算法的配合......... 068
3.3.1 問題提出 ................................... 068
3.3.2 算法設計與程序設計 ................. 069
3.4 C 程序設計語言與單片機......... 072
3.4.1 使用C 語言控制單片機 ............. 072
3.4.2 使用ISP 下載軟件..................... 077
3.5 本章小結............................... 079
【項目實施】 .................................................. 080
第4 章模擬測控系統
4.1 嵌入式系統項目規范............... 082
4.1.1 嵌入式系統項目規范簡介 .......... 082
4.1.2 嵌入式系統項目規范說明 .......... 083
4.2 模擬測控系統簡介................... 084
4.3 硬件連接............................... 085
4.4 使用C 語言進行程序設計........ 087
4.4.1 建立工程 .................................. 088
4.4.2 算法分析與程序設計 ................. 092
4.4.3 可執行文件下載與初步測試 ....... 097
4.5 聯合調試與實現...................... 100
4.6 本章小結............................... 102
【項目實施】 .................................................. 102
第5 章光電開關模塊
5.1 光電開關模塊與項目規范......... 104
5.1.1 光電開關模塊的簡單工作原理 ... 104
5.1.2 光電開關項目規范 ..................... 104
5.2 使用DXP 軟件設計光電開關模塊...................................... 106
5.2.1 原理圖設計 ................................ 106
5.2.2 電路板設計 ................................ 114
5.3 實現光電開關模塊................... 121
5.3.1 硬件準備 ................................... 121
5.3.2 硬件焊接與調試......................... 122
5.4 模塊測試............................... 124
5.5 本章小結............................... 126
【項目實施】 .................................................. 126
第6 章繼電器模塊
6.1 繼電器模塊與項目規范............ 128
6.1.1 繼電器模塊的簡單工作原理 ....... 128
6.1.2 繼電器項目規范......................... 128
6.2 使用DXP 軟件設計繼電器模塊.130
6.2.1 原理圖設計 ................................ 130
6.2.2 電路板設計 ................................ 152
6.3 實現繼電器模塊...................... 158
6.3.1 硬件準備 ................................... 158
6.3.2 硬件焊接與調試......................... 159
6.4 模塊測試............................... 161
6.5 本章小結............................... 163
【項目實施】 .................................................. 164
第7 章簡單入侵檢測系統
7.1 簡單入侵檢測系統簡介............ 166
7.2 簡單入侵檢測系統設計目標與項目規范............................... 167
7.2.1 簡單入侵檢測系統的設計目標 ... 167
7.2.2 簡單入侵檢測系統的項目規范 ... 167
7.3 硬件系統設計與實現............... 169
7.3.1 原理設計 ................................... 169
7.3.2 硬件實現 ................................... 171
7.4 軟件系統設計與實現............... 174
7.4.1 算法設計 ................................... 174
7.4.2 軟件設計 ................................... 176
7.5 系統聯合調試......................... 184
7.5.1 模塊調試 ................................... 184
7.5.2 系統聯調與性能測試 ................. 189
7.6 本章小結............................... 192
【項目實施】 .................................................. 192
第8 章計算機通信
8.1 串口通信RS-232 技術簡介.... 194
8.2 簡單串口通信系統設計目標與
項目規范............................... 195
8.2.1 串口通信系統設計目標 .............. 195
8.2.2 串口通信系統項目規范 .............. 196
8.3 硬件系統設計與實現............... 197
8.3.1 原理圖設計 ................................ 198
8.3.2 電路板設計 ................................ 206
8.3.3 硬件實現 ................................... 207
8.4 軟件系統設計與實現............... 209
8.4.1 算法設計 ................................... 209
8.4.2 軟件設計 ................................... 212
8.5 系統聯合調試......................... 225
8.6 本章小結............................... 229
【項目實施】 .................................................. 229
第9 章簡單計算機測控系統
9.1 計算機干預測控系統簡介......... 231
9.2 簡單計算機干預測控系統設計目標與項目規范...................... 231
9.2.1 簡單計算機干預測控系統的設計目標 ........................................... 232
9.2.2 簡單計算機干預測控系統的項目規范 ........................................... 233
9.3 硬件系統設計與實現............... 235
9.3.1 接口設計與實現......................... 235
9.3.2 硬件測試 ................................... 238
9.4 軟件系統設計與實現............... 242
9.4.1 算法設計 ................................... 242
9.4.2 軟件設計 ................................... 244
9.5 系統聯合調試......................... 251
9.6 本章小結............................... 255
【項目實施】 .................................................. 256
第10 章溫度傳感器模塊的設計與實現
10.1 溫度傳感器模塊與項目規范.... 258
10.1.1 溫度傳感器的基本工作原理 ... 258
10.1.2 溫度傳感器模塊的項目規范 ... 259
10.2 使用DXP 軟件設計溫度傳感器模塊.................................... 261
10.2.1 原理圖設計 ........................... 261
10.2.2 電路板設計 ........................... 265
10.3 實現溫度傳感器模塊............. 269
10.3.1 硬件實現 ............................... 269
10.3.2 軟件設計與實現 .................... 270
10.4 模塊測試............................. 278
10.5 本章小結............................. 280
【項目實施】 .................................................. 280
第11 章基本計算機干預溫度自控系統的設計與實現
11.1 基本計算機干預溫度自控系統簡介.................................... 282
11.2 基本計算機干預溫度自控系統項目目標與項目規范.................... 283
11.2.1 基本計算機干預溫度自控系統項目設計思想 ...................................... 284
11.2.2 基本計算機干預溫度自控系統需求與規范 ................................... 285
11.3 硬件系統設計與實現............. 287
11.3.1 接口設計與實現 .................... 288
11.3.2 硬件測試 ............................... 292
11.4 軟件系統設計與實現............. 296
11.4.1 算法設計 ............................... 297
11.4.2 軟件設計 ............................... 300
11.5 系統聯合調試....................... 311
11.6 本章小結............................. 316
【項目實施】 .................................................. 317
第12 章其他傳感器模塊簡介
12.1 光照度傳感器模塊簡介......... 319
12.2 溫濕度傳感器模塊簡介.......... 319
12.3 煙霧傳感器模塊簡介............. 321
12.4 超聲波傳感器模塊簡介......... 322
12.5 霍爾傳感器模塊簡介............. 323
12.6 本章小結............................. 324

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