嵌入式硬件系统接口电路设计

第1章 嵌入式系统开发基础1

1.1 嵌入式系统的基本概念1

1.1.1 硬件层2

1.1.2 中间层3

1.1.3 系统软件层4

1.2 嵌入式系统的硬件组成5

1.2.1 嵌入式处理器6

1.2.2 典型嵌入式微处理器介绍6

1.2.3 嵌入式片上系统8

1.2.4 基本嵌入式系统的外围接口9

1.3 嵌入式操作系统14

1.3.1 嵌入式操作系统介绍14

1.3.2 嵌入式实时操作系统15

1.3.3 常用嵌入式操作系统17

1.3.4 三种嵌入式操作系统的比较19

1.4 嵌入式系统开发的模式与流程20

1.4.1 嵌入式系统开发模式20

1.4.2 嵌入式系统开发流程21

第2章 键盘接口电路设计24

2.1 独立式键盘接口电路24

2.1.1 设计思路24

2.1.2 硬件电路设计24

2.1.3 分析与小结25

2.2 矩阵式键盘接口电路25

2.2.1 设计思路25

2.2.2 硬件电路设计26

2.2.3 分析与小结27

2.3 触摸屏式接口电路27

2.3.1 设计思路27

2.3.2 硬件电路设计29

2.3.3 分析与小结29

2.4 串行口键盘接口电路29

2.4.1 实例说明与设计思路30

2.4.2 硬件电路设计32

2.4.3 分析与小结33

第3章 显示接口电路设计34

3.1 LED显示器34

3.1.1 LED显示器的结构与工作原理34

3.1.2 字形码34

3.1.3 静态显示34

3.1.4 动态显示36

3.1.5 实践与思考36

3.2 LCD显示器37

3.2.1 LCD概述37

3.2.2 段式显示LCD37

3.2.3 字符型LCD39

3.2.4 图形LCD44

3.3 显示屏接口电路48

3.3.1 设计思路48

3.3.2 硬件电路设计48

3.3.3 程序设计49

3.3.4 分析与小结51

第4章 模拟量输出传感器及其接口电路设计52

4.1 压力传感器及其接口电路52

4.1.1 设计思路52

4.1.2 硬件电路设计52

4.1.3 应用实例55

4.1.4 分析与小结56

4.2 温度传感器及其接口电路56

4.2.1 设计思路56

4.2.2 硬件电路设计57

4.2.3 应用实例63

4.2.4 分析与小结64

4.3 霍尔传感器及其接口电路64

4.3.1 设计思路64

4.3.2 硬件电路设计65

4.3.3 应用实例68

4.3.4 分析与小结69

4.4 湿度传感器及其接口电路70

4.4.1 设计思路70

4.4.2 硬件电路设计72

4.4.3 应用实例74

4.4.4 分析与小结75

4.5 气体传感器及其接口电路75

4.5.1 设计思路75

4.5.2 硬件电路设计76

4.5.3 应用实例77

4.5.4 分析与小结78

第5章 数字量输出传感器及其接口电路设计79

5.1 压力传感器及其接口电路79

5.1.1 设计思路79

5.1.2 硬件电路设计79

5.1.3 实例应用80

5.2 温度传感器及其接口电路80

5.2.1 设计思路80

5.2.2 硬件电路设计81

5.3 数字式加速度传感器及其接口电路85

5.3.1 设计思路85

5.3.2 硬件电路设计87

5.3.3 分析与小结87

5.4 传感器信号调理器及其接口电路88

5.4.1 设计思路88

5.4.2 硬件电路设计90

5.4.3 分析与小结91

5.5 传感器信号处理器及其接口电路92

5.5.1 设计思路92

5.5.2 硬件电路设计94

5.5.3 分析与小结95

第6章 过程通道与人机接口电路设计96

6.1 数字量输入输出通道96

6.1.1 数字量的种类96

6.1.2 数字量输入通道96

6.1.3 数字量输出通道98

6.1.4 数字量输入输出通道的标准化设计99

6.2 模拟量输出通道99

6.2.1 D/A转换器原理99

6.2.2 D/A转换器芯片及接口电路100

6.2.3 D/A转换器的输出102

6.2.4 D/A转换器接口的隔离技术102

6.2.5 D/A转换模板的标准化设计104

6.3 模拟量输入通道104

6.3.1 A/D转换器原理104

6.3.2 A/D转换器芯片及接口电路105

6.3.3 A/D转换器的外围电路109

6.3.4 A/D转换器接口的隔离技术110

6.3.5 A/D转换器模板的标准化设计110

6.4 人机接口110

6.4.1 键盘接口110

6.4.2 显示器接口112

6.4.3 打印机接口112

6.4.4 其他人机接口112

第7章 常用电信接口电路设计114

7.1 语音接口电路114

7.1.1 设计思路114

7.1.2 硬件电路设计116

7.1.3 分析与小结118

7.2 数字电话终端接口电路119

7.2.1 设计思路119

7.2.2 硬件电路设计119

7.2.3 分析与小结122

7.3 信号发生器接口电路122

7.3.1 设计思路122

7.3.2 硬件电路设计124

7.3.3 分析与小结127

7.4 数字频率计接口电路128

7.4.1 设计思路128

7.4.2 硬件电路设计130

7.4.3 分析与小结135

第8章 控制接口电路设计137

8.1 电梯控制接口电路137

8.1.1 设计思路137

8.1.2 硬件电路设计137

8.1.3 分析与小结142

8.2 PWM控制直流电机调速系统接口电路144

8.2.1 设计思路144

8.2.2 硬件电路设计145

8.2.3 分析与小结155

8.3 异步电动机矢量控制系统接口电路157

8.3.1 设计思路157

8.3.2 硬件电路设计159

8.3.3 分析与小结165

8.4 感应电机直接转矩控制接口电路165

8.4.1 设计思路165

8.4.2 硬件电路设计166

8.4.3 分析与小结170

8.5 感应电机软启动器接口电路170

8.5.1 设计思路170

8.5.2 硬件电路设计172

8.5.3 分析与小结173

8.6 谐振阻抗型混合有源滤波器接口电路173

8.6.1 设计思路173

8.6.2 硬件电路设计174

8.6.3 分析与小结178

第9章 数据通信及其接口电路设计180

9.1 串行通信接口电路180

9.1.1 设计思路181

9.1.2 串行通信总线标准及其接口183

9.1.3 MCS51的串行接口187

9.1.4 MCS51单片机之间的通信191

9.1.5 PC机和单片机之间的通信194

9.1.6 分析与小结195

9.2 并行通信接口电路195

9.2.1 CPU与外设之间的数据传输195

9.2.2 可编程并行接口芯片8255A197

9.2.3 习题与思考204

9.3 通用数据采集与处理系统接口电路204

9.3.1 设计思路204

9.3.2 硬件电路设计205

9.3.3 硬件各部分组成、实现方法和作用206

9.3.4 I2C电路的设计211

9.3.5 电源、地的设计212

9.3.6 去耦电容的设计212

9.3.7 电磁兼容性(EMC)设计212

9.3.8 分析与小结213

第10章 常用电源变换及其监控接口电路设计214

10.1 可调直流稳压电源接口电路214

10.1.1 设计思路214

10.1.2 硬件电路设计216

10.1.3 分析与小结216

10.2 直流恒流源接口电路216

10.2.1 设计思路217

10.2.2 硬件电路设计226

10.2.3 分析与小结229

10.3 直流斩波电源接口电路230

10.3.1 设计思路230

10.3.2 硬件电路设计235

10.3.3 分析与小结237

10.4 可控整流直流电源接口电路237

10.4.1 设计思路238

10.4.2 硬件电路设计243

10.4.3 分析与小结248

第11章 逆变器接口电路设计249

11.1 单相SPWM逆变器接口电路249

11.1.1 设计思路249

11.1.2 硬件电路设计257

11.1.3 分析与小结264

11.2 光伏并网逆变器接口电路264

11.2.1 设计思路分析265

11.2.2 硬件电路设计267

11.2.3 分析与小结271

11.3 风力发电并网逆变器接口电路272

11.3.1 设计思路分析272

11.3.2 硬件电路设计275

11.3.3 分析与小结278

第12章 检测接口电路设计279

12.1 数字电桥接口电路279

12.1.1 设计思路279

12.1.2 硬件电路设计280

12.1.3 分析与小结283

12.2 数字温度计接口电路283

12.2.1 设计思路分析284

12.2.2 模拟量/数字量转换285

12.2.3 DS18B20芯片测温原理286

12.2.4 系统设计思路分析286

12.2.5 硬件电路设计288

12.2.6 分析与小结295

12.3 三相交流参数测试仪接口电路295

12.3.1 设计思路分析296

12.3.2 硬件电路设计301

12.3.3 分析与小结303

第13章 电磁兼容及可靠性设计304

13.1 电磁兼容设计304

13.1.1 接地技术304

13.1.2 滤波和吸收技术305

13.1.3 屏蔽和隔离技术306

13.1.4 合理布局307

13.2 嵌入式外围设备的电磁兼容设计307

13.2.1 印制电路板设计中的电磁兼容设计307

13.2.2 励磁装置的电磁兼容设计313

13.3 电子系统的抗干扰设计317

13.3.1 电子线路抗干扰设计317

13.3.2 电子线路EMC设计一般准则319

13.4 嵌入式接口电路的可靠性设计328

13.4.1 基本复位电路328

13.4.2 电源电路的抗干扰措施329

13.5 嵌入式监控电路设计实例331

13.5.1 实现目标与设计思路331

13.5.2 器件的选择332

13.5.3 硬件电路设计332

13.6 光电隔离电路设计实例333

13.6.1 系统功能及组成333

13.6.2 干扰的种类及防止335

13.6.3 隔离电路的设计335

13.7 小结337

参考文献338

《嵌入式硬件系统接口电路设计》详细介绍了嵌入式硬件系统及其接口电路应用技术，重点讲解了嵌入式系统开发基础、键盘接口电路设计、显示接口电路设计、模拟量输出传感器及其接口电路设计、数字量输出传感器及其接口电路设计、过程通道与人机接口电路设计、常用电信接口电路设计、控制接口电路设计、数据通信及其接口电路设计、常用电源变换及其监控接口电路设计、逆变器接口电路设计、检测接口电路设计、电磁兼容及其可靠性设计等内容。《嵌入式硬件系统接口电路设计》语言简洁，层次分明，每个实例都有具体的设计思路、硬件设计过程、设计小结，为读者提供了完整的嵌入式系统硬件接口电路设计全过程。同时，《嵌入式硬件系统接口电路设计》可为读者提供多媒体电子课件和一些扩展资料，《嵌入式硬件系统接口电路设计》可供从事嵌入式系统硬件接口技术与产品开发的技术人员学习使用，也可作为电信工程、电气工程、自动化等相关专业本科生、研究生及老师的参考书。

《嵌入式硬件系统接口电路设计》向读者一步步地阐明了嵌入式硬件系统设计的总体知识框架和设计过程，告诉读者如何去做，为什么要这样做。既让读者掌握一定的理论知识，又让读者具备一定的实际应用技能，希望读者通过对本书的学习，能够成功地开发自己的嵌入式硬件系统。《嵌入式硬件系统接口电路设计》除介绍嵌入式硬件系统及其接口电路技术之外，还增加了各种嵌入式硬件接口电路综合性应用设计实例等内容。