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第1部分 微处理器基本原理和开发知识2

任务1微处理器2

1.1学习场景：微处理器有哪些应用2

1.2学习目标2

1.3原理学习：微处理器发展与应用3

1.3.1微处理器概述3

1.3.2微处理器的发展与应用6

1.3.3微处理器和物联网10

1.4任务小结15

1.5思考与拓展15

任务2 MCS-51微处理器16

2.1学习场景：MCS-51微处理器有哪些应用16

2.2学习目标17

2.3原理学习：MCS-51微处理器和CC2530微处理器17

2.3.1 MCS-51微处理器17

2.3.2 CC2530微处理器20

2.3.3 CC2530开发平台26

2.3.4 CC2530开发环境29

2.4任务实践31

2.5任务小结33

2.6思考与拓展33

任务3项目开发基本调试34

3.1开发场景：如何进行项目开发34

3.2开发目标34

3.3原理学习：软件开发环境35

3.3.1 IAR for 8051开发环境35

3.3.2 IAR for 8051程序调试37

3.4任务实践：实现一个工程项目46

3.4.1开发设计46

3.4.2功能实现46

3.5任务验证47

3.6任务小结47

3.7思考与拓展48

第2部分 CC2530微处理器接口开发技术50

任务4信号灯的设计与实现50

4.1开发场景：如何控制信号灯50

4.2开发目标50

4.3原理学习：微处理器的GPIO功能与应用50

4.3.1微处理器GPIO50

4.3.2 CC2530与GPIO52

4.3.3 GPIO的位操作54

4.4任务实践：信号灯的软/硬件设计54

4.4.1开发设计54

4.4.2功能实现56

4.5任务验证58

4.6任务小结58

4.7思考与拓展58

任务5键盘按键的设计与实现59

5.1开发场景：如何检测键盘按键59

5.2开发目标59

5.3原理学习：微处理器中断59

5.3.1中断基本概念与定义59

5.3.2 CC2530与外部中断63

5.4任务实践：键盘按键检测的软/硬件设计65

5.4.1开发设计65

5.4.2功能实现67

5.5任务验证69

5.6任务小结69

5.7思考与拓展69

任务6电子秒表的设计与实现70

6.1开发场景：如何实现电子秒表70

6.2开发目标70

6.3原理学习：定时/计数器70

6.3.1定时/计数器70

6.3.2 CC2530与定时器72

6.4任务实践：电子秒表的软/硬件设计77

6.4.1开发设计77

6.4.2功能实现78

6.5任务验证80

6.6任务小结81

6.7思考与拓展81

任务7万用表电压检测的设计与实现82

7.1开发场景：如何使用万用表检测电压82

7.2开发目标82

7.3原理学习：A/D转换器83

7.3.1 A/D转换器83

7.3.2 CC2530与A/D转换器85

7.4任务实践：万用表电压检测的软/硬件设计88

7.4.1开发设计88

7.4.2功能实现90

7.5任务验证91

7.6任务小结91

7.7思考与拓展92

任务8 低功耗智能手环的设计与实现93

8.1开发场景：如何实现低功耗93

8.2开发目标93

8.3原理学习：嵌入式电源管理94

8.3.1电源管理94

8.3.2 CC2530的电源管理96

8.4任务实践：低功耗智能手环的软/硬件设计98

8.4.1开发设计98

8.4.2功能实现100

8.5任务验证104

8.6任务小结105

8.7思考与拓展105

任务9 监测站宕机复位重启的设计与实现106

9.1开发场景：如何实现监测站宕机复位重启106

9.2开发目标106

9.3原理学习：看门狗106

9.4任务实践：监测站宕机复位重启的软/硬件设计109

9.4.1开发设计109

9.4.2功能实现110

9.5任务验证113

9.6任务小结113

9.7思考与拓展114

任务10智能工厂设备交互的设计与实现115

10.1开发场景：如何实现设备交互115

10.2开发目标116

10.3原理学习：CC2530串口116

10.3.1串口116

10.3.2 CC2530串口119

10.4任务实践：智能工厂设备交互的软/硬件设计125

10.4.1开发设计125

10.4.2功能实现126

10.5任务验证129

10.6任务小结130

10.7思考与拓展130

任务11农业大棚温湿度信息采集系统的设计与实现131

11.1开发场景：如何实现温湿度信息采集131

11.2开发目标131

11.3原理学习：I2C总线和温湿度传感器132

11.3.1 I2C总线132

11.3.2温湿度传感器135

11.4任务实践：温湿度信息采集系统的软/硬件设计139

11.4.1开发设计139

11.4.2功能实现140

11.5任务验证147

11.6任务小结148

11.7思考与拓展148

第3部分 基于CC2530和常用传感器开发150

任务12 传感器原理与应用技术150

12.1学习场景：日常生活中传感器的应用有哪些150

12.2学习目标150

12.3原理学习：传感器应用和发展趋势150

12.3.1传感器简述150

12.3.2传感器的应用157

12.3.3传感器技术的发展趋势161

12.3.4传感器与物联网应用164

12.4任务小结169

12.5思考与拓展169

任务13温室大棚光照度测量的设计与实现170

13.1开发场景：如何实现光照度的测量170

13.2开发目标170

13.3原理学习：光敏传感器和I2C总线171

13.3.1光敏传感器171

13.3.2 BH1750FVI-TR光敏传感器172

13.3.3 I2C总线和光照传感器174

13.3.4 CC2530驱动BH1750FVI-TR光敏传感器175

13.4任务实践：光照度测量的软/硬件设计175

13.4.1开发设计175

13.4.2功能实现176

13.5任务验证180

13.6任务小结181

13.7思考与拓展181

任务14户外气压海拔测量计的设计与实现182

14.1开发场景：如何实现气压高度测量182

14.2开发目标182

14.3原理学习：气压海拔传感器原理与测量182

14.3.1气压海拔传感器182

14.3.2 FBM320气压海拔传感器184

14.4任务实践：户外气压海拔测量计的软/硬件设计186

14.4.1开发设计186

14.4.2功能实现188

14.5任务验证196

14.6任务小结196

14.7思考与拓展196

任务15室内空气质量检测的设计与实现198

15.1开发场景：如何测量空气质量198

15.2开发目标198

15.3原理学习：半导体气体传感器和空气质量传感器199

15.3.1半导体气体传感器199

15.3.2 MP503型空气质量传感器200

15.4任务实践：空气质量检测系统软/硬件设计201

15.4.1开发设计201

15.4.2功能实现203

15.5任务验证205

15.6任务小结205

15.7思考与拓展205

任务16 电子计步器的设计与实现207

16.1开发场景：如何实现计步器207

16.2开发目标207

16.3原理学习：三轴加速度传感器与测量208

16.3.1人体运动模型208

16.3.2三轴加速度传感器208

16.3.3三轴加速度传感器的应用209

16.3.4 LIS3DH三轴加速度传感器210

16.3.5计步算法213

16.3.6获取传感器数据214

16.4任务实践：电子计步器的软/硬件设计216

16.4.1开发设计216

16.4.2功能实现218

16.5任务验证222

16.6任务小结223

16.7思考与拓展223

任务17红外测距系统的设计与实现224

17.1开发场景：如何用红外距离传感器测量距离224

17.2开发目标224

17.3原理学习：距离传感器与测量225

17.3.1距离传感器225

17.3.2 Sharp红外距离传感器226

17.4任务实践：红外测距系统的软/硬件设计228

17.4.1开发设计228

17.4.2功能实现229

17.5任务验证231

17.6任务小结232

17.7思考与拓展232

任务18 人体红外报警器的设计与实现233

18.1开发场景：如何实现入体红外报警233

18.2开发目标233

18.3原理学习：人体红外传感器与测量234

18.3.1人体红外传感器234

18.3.2热释电红外传感器235

18.3.3 AS312型热释电红外传感器237

18.4任务实践：人体红外报警器的软/硬件设计237

18.4.1开发设计237

18.4.2功能实现239

18.5任务验证241

18.6任务小结242

18.7思考与拓展242

任务19燃气报警器的设计与实现243

19.1开发场景：如何实现可燃气体传感器的报警243

19.2开发目标243

19.3原理学习：可燃气体传感器与测量244

19.3.1可燃气体传感器244

19.3.2 MP-4可燃气体传感器246

19.4任务实践：燃气报警器的软/硬件设计247

19.4.1开发设计247

19.4.2功能实现248

19.5任务验证250

19.6任务小结251

19.7思考与拓展251

任务20电动车报警器的设计与实现252

20.1开发场景：如何实现电动车报警器252

20.2开发目标252

20.3原理学习：振动信号和振动传感器测量252

20.3.1振动信号252

20.3.2振动传感器253

20.4任务实践：电动车报警器的软/硬件设计255

20.4.1开发设计255

20.4.2功能实现256

20.5任务验证258

20.6任务小结259

20.7思考与拓展259

任务21出租车计价器的设计与实现260

21.1开发场景：如何实现出租车计价器的设计260

21.2开发目标260

21.3原理学习：霍尔传感器与测量260

21.3.1霍尔传感器260

21.3.2 AH3144型霍尔传感器262

21.4任务实践：出租车计价器的软/硬件设计263

21.4.1开发设计263

21.4.2功能实现264

21.5任务验证266

21.6任务小结267

21.7思考与拓展267

任务22 生产线计件器的设计与实现268

22.1开发场景：如何实现生产线计件器268

22.2开发目标268

22.3原理学习：光电传感器与应用268

22.3.1光电传感器268

22.3.2光电开关的原理269

22.3.3光电传感器的应用270

22.4任务实践：生产线计件器的软/硬件设计271

22.4.1开发设计271

22.4.2功能实现273

22.5任务验证274

22.6任务小结275

22.7思考与拓展275

任务23火灾报警器的设计与实现276

23.1开发场景：如何实现火焰探测276

23.2开发目标276

23.3原理学习：光电效应和火焰传感器276

23.3.1火焰传感器276

23.3.2火焰传感器分类277

23.3.3接收管和光电效应原理279

23.4任务实践：火灾报警器的软/硬件设计280

23.4.1开发设计280

23.4.2功能实现282

23.5任务验证284

23.6任务小结284

23.7思考与拓展284

任务24触摸开关的设计与实现285

24.1开发场景：如何实现触摸开关285

24.2开发目标285

24.3原理学习：触摸开关和触摸传感器285

24.3.1触摸开关285

24.3.2触摸屏简介286

24.3.3电容式触摸开关289

24.4任务实践：触摸开关的软/硬件设计290

24.4.1开发设计290

24.4.2功能实现292

24.5任务验证294

24.6任务小结295

24.7思考与拓展295

任务25定时开关插座的设计与实现296

25.1开发场景：如何实现定时开关插座296

25.2开发目标296

25.3原理学习：继电器的原理和应用296

25.3.1电磁继电器的原理297

25.3.2继电器的开关分类298

25.3.3继电器的作用298

25.3.4继电器的种类298

25.4任务实践：定时开关插座的软/硬件设计299

25.4.1开发设计299

25.4.2功能实现301

25.5任务验证302

25.6任务小结303

25.7思考与拓展303

任务26笔记本电脑散热器的设计与实现304

26.1开发场景：如何实现笔记本电脑散热器304

26.2开发目标304

26.3原理学习：轴流风机和应用305

26.3.1轴流风机305

26.3.2 GM0501PFB3型轴流风机308

26.4任务实践：笔记本电脑散热器的软/硬件设计308

26.4.1开发设计308

26.4.2功能实现310

26.5任务验证312

26.6任务小结313

26.7思考与拓展313

任务27摄像机云台的设计与实现314

27.1开发场景：如何实现摄像机云台314

27.2开发目标314

27.3原理学习：步进电机原理与应用315

27.3.1步进电机基本概念315

27.3.2步进电机工作原理316

27.3.3步进电机控制方法318

27.3.4四相五线步进电机319

27.4任务实践：摄像机云台的软/硬件设计319

27.4.1开发设计319

27.4.2功能实现321

27.5任务验证324

27.6任务小结324

27.7思考与拓展324

任务28 声光报警器的设计与实现325

28.1开发场景：如何实现声光报警器325

28.2开发目标325

28.3原理学习：声光报警器和RGB灯325

28.3.1声光报警器325

28.3.2 RGB灯原理326

28.4任务实践：声光报警器的软/硬件设计326

28.4.1开发设计326

28.4.2功能实现328

28.5任务验证330

28.6任务小结331

28.7思考与拓展331

第4部分 综合应用项目开发334

任务29农业大棚空气湿度调节系统的设计与实现334

29.1开发场景：如何实现空气湿度调节334

29.2开发目标334

29.3任务需求分析335

29.3.1项目解读335

29.3.2项目功能分解336

29.3.3项目技术化337

29.4任务实践：空气湿度调节系统的软/硬件设计337

29.4.1项目架构338

29.4.2硬件设计338

29.4.3软件设计340

29.5任务验证347

29.5.1项目测试347

29.5.2项目功能验证347

29.5.3验证效果348

29.6任务小结350

29.7思考与拓展350

任务30智能语音门铃的设计与实现351

30.1开发场景：如何实现智能语音门铃351

30.2开发目标351

30.3任务需求分析352

30.3.1项目解读352

30.3.2项目功能分解352

30.3.3项目技术化353

30.4任务实践：智能语音门铃的软/硬件设计353

30.4.1项目架构354

30.4.2硬件设计354

30.4.3软件设计358

30.5任务验证362

30.5.1项目测试362

30.5.2项目功能验证362

30.5.3验证效果363

30.6任务小结363

30.7思考与拓展363

任务31多功能晾衣架的设计与实现364

31.1开发场景：如何实现多功能晾衣架364

31.2开发目标364

31.3任务需求分析364

31.3.1项目解读365

31.3.2项目功能分解365

31.3.3项目技术化365

31.4任务实践：多功能晾衣架的软/硬件设计366

31.4.1项目架构366

31.4.2硬件设计367

31.4.3软件设计370

31.5任务验证375

31.5.1项目测试375

31.5.2项目功能验证375

31.5.3验证效果375

31.6任务小结376

31.7思考与拓展376

参考文献377