传感器与综合控制技术

中国水利水电出版社

【作者】主编綦志勇

【I S B N 】978-7-5170-4503-8

【责任编辑】

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2016-09-20

【开本】16

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】332

【千字数】471

【印张】20.75

【定价】￥49

【丛书】高等职业教育“十三五”规划教材（物联网应用技术系列）

【备注信息】

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本书从简单的知识点出发，贯穿工程化思想来完成一个标准的测控系统。主要内容包括：传感器技术、电子电路设计软件、单片机技术、程序设计技术、项目管理与配置等。本书旨在加强学生对嵌入式行业工作分工的理解，将可运行项目的主要内容贯穿全部教学过程与学生的学习过程，希望借助这种方式让学生进行固定分组、自行分工，贯穿项目观念、初步了解行业与行业分工，并通过课程对专业背景与未来工作岗位有更清楚的认识。

本书适用于高职高专物联网应用技术专业、嵌入式技术专业、移动互联应用技术专业、软件技术专业、计算机网络及其相关专业的学生，也可以作为嵌入式/物联网技术自学者的参考书。

目前，国内高职高专类传感器相关教材众多，但都存在理论重于实践的问题。事实上很多高职高专类学生在毕业后通常无法将这些学到的理论付诸实践。大多数从事传感器设计类工作的学生，虽然从事的是专业性的工作，但更多的也只是使用传感器，即便是从事相对深入的研发工作也仅仅只是设计传感器模块并应用之。另外一个尤为重要的问题是以理论为先导的教学对专科学生而言吸引力已不复存在，为了满足就业市场的需求，动手能力优先已经成了必然趋势。因此本书的写作目标是希望编写一本更加实用、符合现状的教材来完成专科生的技能培养工作，以便他们能够更加直接地获取技能，更好地从事专业技术性的工作。

本教材的主要特点如下：

（1）本书的初步设计开始于五年前，在确定出版之前的四年中，已经在本校计算机应用、嵌入式和物联网等相关专业的教学中广泛实施，通过不断的反馈和优化革新，本书的体系结构和内容细节得到不断地改进，目前也已经磨合到与教学有很高的契合度，与学生培养有很强的支撑性，与就业实践有很好的吻合性。

（2）本书在编写过程中抛弃传感器与测控系统全部的理论，力图通过最简单、最有效的方式，以嵌入式行业中的项目概念为基本出发点，从零开始，引导学生逐步建立起自己的简单测控系统。本书介绍了嵌入式系统设计、程序设计技术、单片机技术、传感器技术、计算机通信等关键技术，由浅入深，逐步实现一个简单的、带计算机通信的控制系统。

（3）本书以笔者十年多的嵌入式从业经验为基础，强调了系统项目规范的观点，考虑到并不是所有学生毕业后都从事研发等专业技术岗位，故在大多数章节中都要求学生提交全部项目资料，希望借助这种方式让学生进行固定分组、自行分工、贯穿项目观、了解行业与行业分工，并最终通过课程对专业背景与未来工作岗位有更清楚的认识，早日找到自己未来的职业定位。

本书由綦志勇任主编，常排排、于继武任副主编，罗保山老师负责全书的主审工作。本课程团队的向昕彦老师为本书校对做了大量细致的工作；黄崇新、闫应栋、尹江山、周雯、顾家铭、唐建国、龚丽、张新华、余璐、张克斌、李志刚、李安邦等老师以及

辽东学院的周春明老师，武汉武软微嵌科技有限公司、武汉尚智通科技有限公司的谢将军、陈果实、詹彬、贺帅鹏、刘权、丁为、王硕、徐海平等同志为本书资源建设做了很多有益的工作。中国水利水电出版社的有关负责同志对本书的出版给予了大力的

支持。在本书的编写过程中参考了大量国内外计算机专业的文献资料，在此，谨向这些著作者以及为本书出版付出辛勤劳动的同志深表感谢！

序
前言
第1 章计算机测控系统
1.1 传感器与综合控制技术概述...... 002
1.2 电子电路设计软件................... 002
1.3 单片机技术............................ 003
1.4 单片机C 语言程序设计技术..... 005
1.5 传感器技术............................ 006
1.6 本章小结............................... 007
【项目实施】 .................................................. 008
第2 章核心控制系统硬件设计与
实现
2.1 单片机核心板介绍................... 010
2.1.1 单片机最小系统设计 ................. 010
2.1.2 电源设计 ................................... 010
2.1.3 晶振设计 ................................... 012
2.1.4 复位电路设计 ............................ 013
2.1.5 外部I/O 与其他 ......................... 014
2.2 使用DXP 软件设计核心板....... 015
2.2.1 DXP 软件基础功能介绍 ............. 015
2.2.2 使用DXP软件绘制核心板原理图 ... 026
2.2.3 使用DXP 软件绘制核心板PCB ... 036
2.3 焊接核心板............................ 042
2.3.1 准备焊接环境 ............................ 042
2.3.2 元件的识别 ................................ 042
2.3.3 焊接核心板 ................................ 046
2.4 核心板测试............................ 048
2.5 本章小结............................... 052
【项目实施】 .................................................. 052
第3 章使用C 语言控制核心系统
3.1 算法概述............................... 054
3.1.1 简单算法设计思路 ..................... 054
3.1.2 算法实现 ................................... 056
3.2 软件环境搭建......................... 058
3.2.1 Keil 集成开发环境简介 .............. 058
3.2.2 工程与配置 ................................ 060
3.3 计算机语言与算法的配合......... 068
3.3.1 问题提出 ................................... 068
3.3.2 算法设计与程序设计 ................. 069
3.4 C 程序设计语言与单片机......... 072
3.4.1 使用C 语言控制单片机 ............. 072
3.4.2 使用ISP 下载软件..................... 077
3.5 本章小结............................... 079
【项目实施】 .................................................. 080
第4 章模拟测控系统
4.1 嵌入式系统项目规范............... 082
4.1.1 嵌入式系统项目规范简介 .......... 082
4.1.2 嵌入式系统项目规范说明 .......... 083
4.2 模拟测控系统简介................... 084
4.3 硬件连接............................... 085
4.4 使用C 语言进行程序设计........ 087
4.4.1 建立工程 .................................. 088
4.4.2 算法分析与程序设计 ................. 092
4.4.3 可执行文件下载与初步测试 ....... 097
4.5 联合调试与实现...................... 100
4.6 本章小结............................... 102
【项目实施】 .................................................. 102
第5 章光电开关模块
5.1 光电开关模块与项目规范......... 104
5.1.1 光电开关模块的简单工作原理 ... 104
5.1.2 光电开关项目规范 ..................... 104
5.2 使用DXP 软件设计光电开关模块...................................... 106
5.2.1 原理图设计 ................................ 106
5.2.2 电路板设计 ................................ 114
5.3 实现光电开关模块................... 121
5.3.1 硬件准备 ................................... 121
5.3.2 硬件焊接与调试......................... 122
5.4 模块测试............................... 124
5.5 本章小结............................... 126
【项目实施】 .................................................. 126
第6 章继电器模块
6.1 继电器模块与项目规范............ 128
6.1.1 继电器模块的简单工作原理 ....... 128
6.1.2 继电器项目规范......................... 128
6.2 使用DXP 软件设计继电器模块.130
6.2.1 原理图设计 ................................ 130
6.2.2 电路板设计 ................................ 152
6.3 实现继电器模块...................... 158
6.3.1 硬件准备 ................................... 158
6.3.2 硬件焊接与调试......................... 159
6.4 模块测试............................... 161
6.5 本章小结............................... 163
【项目实施】 .................................................. 164
第7 章简单入侵检测系统
7.1 简单入侵检测系统简介............ 166
7.2 简单入侵检测系统设计目标与项目规范............................... 167
7.2.1 简单入侵检测系统的设计目标 ... 167
7.2.2 简单入侵检测系统的项目规范 ... 167
7.3 硬件系统设计与实现............... 169
7.3.1 原理设计 ................................... 169
7.3.2 硬件实现 ................................... 171
7.4 软件系统设计与实现............... 174
7.4.1 算法设计 ................................... 174
7.4.2 软件设计 ................................... 176
7.5 系统联合调试......................... 184
7.5.1 模块调试 ................................... 184
7.5.2 系统联调与性能测试 ................. 189
7.6 本章小结............................... 192
【项目实施】 .................................................. 192
第8 章计算机通信
8.1 串口通信RS-232 技术简介.... 194
8.2 简单串口通信系统设计目标与
项目规范............................... 195
8.2.1 串口通信系统设计目标 .............. 195
8.2.2 串口通信系统项目规范 .............. 196
8.3 硬件系统设计与实现............... 197
8.3.1 原理图设计 ................................ 198
8.3.2 电路板设计 ................................ 206
8.3.3 硬件实现 ................................... 207
8.4 软件系统设计与实现............... 209
8.4.1 算法设计 ................................... 209
8.4.2 软件设计 ................................... 212
8.5 系统联合调试......................... 225
8.6 本章小结............................... 229
【项目实施】 .................................................. 229
第9 章简单计算机测控系统
9.1 计算机干预测控系统简介......... 231
9.2 简单计算机干预测控系统设计目标与项目规范...................... 231
9.2.1 简单计算机干预测控系统的设计目标 ........................................... 232
9.2.2 简单计算机干预测控系统的项目规范 ........................................... 233
9.3 硬件系统设计与实现............... 235
9.3.1 接口设计与实现......................... 235
9.3.2 硬件测试 ................................... 238
9.4 软件系统设计与实现............... 242
9.4.1 算法设计 ................................... 242
9.4.2 软件设计 ................................... 244
9.5 系统联合调试......................... 251
9.6 本章小结............................... 255
【项目实施】 .................................................. 256
第10 章温度传感器模块的设计与实现
10.1 温度传感器模块与项目规范.... 258
10.1.1 温度传感器的基本工作原理 ... 258
10.1.2 温度传感器模块的项目规范 ... 259
10.2 使用DXP 软件设计温度传感器模块.................................... 261
10.2.1 原理图设计 ........................... 261
10.2.2 电路板设计 ........................... 265
10.3 实现温度传感器模块............. 269
10.3.1 硬件实现 ............................... 269
10.3.2 软件设计与实现 .................... 270
10.4 模块测试............................. 278
10.5 本章小结............................. 280
【项目实施】 .................................................. 280
第11 章基本计算机干预温度自控系统的设计与实现
11.1 基本计算机干预温度自控系统简介.................................... 282
11.2 基本计算机干预温度自控系统项目目标与项目规范.................... 283
11.2.1 基本计算机干预温度自控系统项目设计思想 ...................................... 284
11.2.2 基本计算机干预温度自控系统需求与规范 ................................... 285
11.3 硬件系统设计与实现............. 287
11.3.1 接口设计与实现 .................... 288
11.3.2 硬件测试 ............................... 292
11.4 软件系统设计与实现............. 296
11.4.1 算法设计 ............................... 297
11.4.2 软件设计 ............................... 300
11.5 系统联合调试....................... 311
11.6 本章小结............................. 316
【项目实施】 .................................................. 317
第12 章其他传感器模块简介
12.1 光照度传感器模块简介......... 319
12.2 温湿度传感器模块简介.......... 319
12.3 烟雾传感器模块简介............. 321
12.4 超声波传感器模块简介......... 322
12.5 霍尔传感器模块简介............. 323
12.6 本章小结............................. 324

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