微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

前言

　　本教材在1993年出版的同名教材的基礎(chǔ)上修訂再版。　　根據(jù)本教材的讀者定位和近幾年來(lái)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展形勢(shì)，這次再版在一定程度上對(duì)原教材的內(nèi)容進(jìn)行了修改、調(diào)整和精簡(jiǎn)，增加了部分新內(nèi)容，對(duì)部分章節(jié)（原教材的第一、五、六、七、十一章）進(jìn)行了重寫，希望能更好地適合讀者的需要?！　≡侔娼滩挠筛咔厣骶幉⒔y(tǒng)稿，第六章和實(shí)驗(yàn)部分由朱節(jié)云先生編寫，其余各部分內(nèi)容主要由高秦生編寫，李平先生幫助審閱了部分重寫稿。參加本書編寫的還有孫灌華、李永慶、何榮超等?！　≡诒窘滩脑侔嬷H，衷心感謝原全國(guó)高等工程?？朴?jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教材編審組全體編委在本教材第一版的編寫與出版過(guò)程中提供的幫助與指導(dǎo)；感謝唐俊杰先生、俞光昀先生在原教材編寫過(guò)程中的合作和他們所做的工作；感謝原教材的主審劉天賜先生，參審楊國(guó)慧先生，責(zé)任編委李士允先生；還要感謝干敏梁、胡漢才、王連民、李平等諸位先生在原教材的編寫出版過(guò)程中所給予。的幫助?！　?duì)于書中的漏誤與不足，誠(chéng)請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》是在原同名教材的基礎(chǔ)上修訂再版的。主要內(nèi)容包括：微型計(jì)算機(jī)及MCS-51系列單片計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組件特性及工作原理；MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；單片機(jī)I/O接口技術(shù)及外圍電路的擴(kuò)展；單片機(jī)綜合應(yīng)用實(shí)例等。每章之后配有思考題與習(xí)題。書的最后提供8個(gè)實(shí)驗(yàn)，供讀者參考、選做?！段⑿陀?jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》適合應(yīng)用型本科、高職高專有關(guān)專業(yè)教學(xué)使用，亦可作為相關(guān)學(xué)科的教學(xué)人員和工程技術(shù)人員的參考書?！　　段⑿陀?jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》所配電子教案可以從高等教育出版社高等理工教學(xué)資源網(wǎng)上下載.

書籍目錄

緒論第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 從微處理器到微型計(jì)算機(jī)1.1.1 計(jì)算機(jī)大家族1.1.2 微處理器1.1.3 存儲(chǔ)器1.1.4 計(jì)算機(jī)基本原理及指令執(zhí)行過(guò)程1.2 從微型計(jì)算機(jī)到單片機(jī)1.2.1 現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)1.2.2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.2.3 單片機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1.3 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制1.3.1 二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)1.3.2 帶符號(hào)數(shù)的表示1.3.3 計(jì)算機(jī)常用編碼思考題與習(xí)題第二章 MCS－51系列單片計(jì)算機(jī)2.1 MCS－51單片機(jī)概述2.2 MCS一51基本結(jié)構(gòu)與功能2.2.1 片內(nèi)CPU功能組件2.2.2 布爾處理器2.2.3 8051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)2.2.4 輸入／輸出端口2.2.5 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器2.2.6 串行口2.2.7 8051的封裝與引腳功能2.3 8051時(shí)序2.3.1 系統(tǒng)時(shí)鐘2.3.2 機(jī)器周期與指令周期2.3.3 CPU取指／執(zhí)行時(shí)序2.4 8051工作方式2.4.1 復(fù)位2.4.2 程序運(yùn)行方式2.4.3 節(jié)電工作方式2.4.4 EPROM型器件的使用2.4.5 中斷思考題與習(xí)題第三章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器3.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述3.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在微型計(jì)算機(jī)中的作用3.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類3.1.3 常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及其結(jié)構(gòu)3.2 單片機(jī)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3.2.1 單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器概念3.2.2 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的一般方法3.2.3 存儲(chǔ)器地址編碼3.2.4 單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的譯碼方法3.2.5 單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器小結(jié)3.3 閃存及其應(yīng)用3.3.1 閃存電路與器件3.3.2 閃存應(yīng)用3.4 外部存儲(chǔ)器的操作時(shí)序3.4.1 外部程序存儲(chǔ)器操作時(shí)序3.4.2 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作時(shí)序3.4.3 存儲(chǔ)器芯片的選擇3.5 存儲(chǔ)器的若干實(shí)用技術(shù)3.5.1 EPROM存儲(chǔ)器的編程技術(shù)3.5.2 SRAM的掉電保護(hù)3.5.3 存儲(chǔ)器插座兼容技術(shù)思考題與習(xí)題第四章 MCS－51指令系統(tǒng)4.1 指令系統(tǒng)概述4.1.1 指令的概念4.1.2 指令系統(tǒng)說(shuō)明4.2 尋址方式4.2.1 立即尋址4.2.2 寄存器尋址4.2.3 間接尋址4.2.4 直接尋址4.2.5 變址尋址4.2.6 相對(duì)尋址4.2.7 特定寄存器尋址4.3 MCS－51指令系統(tǒng)4.3.1 數(shù)據(jù)傳送指令4.3.2 算術(shù)指令4.3.3 邏輯指令4.3.4 轉(zhuǎn)移指令4.3.5 布爾指令思考題與習(xí)題第五章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)5.1 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)概述5.1.1 偽指令5.1.2 流程圖5.2 程序基本結(jié)構(gòu)5.2.1 順序結(jié)構(gòu)5.2.2 選擇結(jié)構(gòu)5.2.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)5.3 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)舉例5.3.1 查表程序5.3.2 子程序5.3.3 運(yùn)算程序5.3.4 代碼轉(zhuǎn)換程序5.3.5 編程方法小結(jié)思考題與習(xí)題第六章 中斷與輸入／輸出接口技術(shù)6.1 單片機(jī)輸入／輸出概述6.1.1 I／O接口電路的功能6.1.2 輸入／輸出方式6.1.3 中斷技術(shù)概述6.2 MCS－51中斷系統(tǒng)6.2.1 中斷源6.2.2 中斷控制6.2.3 中斷優(yōu)先級(jí)6.2.4 中斷響應(yīng)與處理6.3 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器6.3.1 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器功能概述6.3.2 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的控制6.3.3 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器工作方式6.3.4 定時(shí)器應(yīng)用6.4 并行口的擴(kuò)展6.4.1 MCS－51并行口擴(kuò)展概述6.4.2 簡(jiǎn)單并行口擴(kuò)展6.4.3 可編程并行接口擴(kuò)展芯片8255A6.4.4 多功能可編程RAM／IO擴(kuò)展芯片8155H思考題與習(xí)題第七章 模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換技術(shù)基礎(chǔ)7.1 概述7.2 D／A轉(zhuǎn)換7.2.1 D／A轉(zhuǎn)換的基本方法7.2.2 D／A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)7.2.3 D／A轉(zhuǎn)換器常用芯片——DAC08327.2.4 D／A轉(zhuǎn)換的輸出形式7.2.5 D／A轉(zhuǎn)換應(yīng)用編程舉例7.2.6 其他類型D／A轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介7.2.7 D／A轉(zhuǎn)換技術(shù)中的幾個(gè)問(wèn)題7.3 A／D轉(zhuǎn)換7.3.1 逐位比較式A／D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用7.3.2 雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用7.3.3 其他A／D轉(zhuǎn)換器概述7.4 模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換中的若干應(yīng)用技術(shù)7.4.1 零點(diǎn)和滿量程調(diào)節(jié)7.4.2 多路轉(zhuǎn)換7.4.3 光電耦合與隔離7.4.4 采樣保持7.4.5 電源、地線的連接7.4.6 數(shù)據(jù)采集電路實(shí)例思考題與習(xí)題第八章 串行通信與接口8.1 串行通信基礎(chǔ)8.1.1 串行通信概念8.1.2 串行通信的同步方式與異步方式8.1.3 串行通信的制式8.1.4 uART通用異步接收器／發(fā)送器原理8.2 MCS－51單片機(jī)的串行口8.2.1 串行口的結(jié)構(gòu)8.2.2 串行口的工作方式8.2.3 波特率產(chǎn)生8.3 串行口的應(yīng)用與編程8.3.1 編程方法提要8.3.2 應(yīng)用編程舉例8.3.3 串行口方式O的應(yīng)用8.3.4 多機(jī)通信及應(yīng)用編程8.4 串行通信的標(biāo)準(zhǔn)接口8.5 單片機(jī)串行口的擴(kuò)展8.5.1 8251的接口特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)8.5.2 8251的控制字及其初始化8.5.3 825l與單片機(jī)的連接思考題與習(xí)題第九章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)9.1 概述9.1.1 單片機(jī)化產(chǎn)品的概念9.1.2 單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本原則9.1.3 單片機(jī)化產(chǎn)品的基本組成9.2 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例1——簡(jiǎn)單系統(tǒng)9.2.1 簡(jiǎn)單系統(tǒng)的基本特征9.2.2 單片機(jī)控制液體混合攪拌器9.3 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例2——典型系統(tǒng)9.3.1 典型系統(tǒng)的基本特征9.3.2 典型數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9.3.3 應(yīng)用軟件的編制9.3.4 實(shí)例2應(yīng)用程序及其說(shuō)明9.3.5 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題思考題與習(xí)題實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)一 數(shù)據(jù)傳送程序?qū)嶒?yàn)二 冒泡排序程序?qū)嶒?yàn)三 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)四 擴(kuò)展存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)五 8255A的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)六 A／D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)七 D／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)八 串行通信附錄I MCS－51指令系統(tǒng)附錄Ⅱ MCS－51指令系統(tǒng)速查表參考書目

章節(jié)摘錄

　　6.1.2 輸入／輸出方式　　由于外部設(shè)備的多樣性，決定了在微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部，微處理器和I／O設(shè)備問(wèn)的數(shù)據(jù)傳遞方式不可能是單一的形式。為適應(yīng)I／O設(shè)備不同的特點(diǎn)，需要有不同的數(shù)據(jù)傳送方式?？偟膩?lái)說(shuō)，有四種方式。　　1.無(wú)條件傳送方式　　在這種方式下，外設(shè)始終處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)，隨時(shí)可以無(wú)條件接收處理器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)；微處理器處于完全主動(dòng)的狀態(tài)，根據(jù)程序的進(jìn)程可以隨時(shí)發(fā)出命令和發(fā)送數(shù)據(jù)給I／O設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)中，微處理器與顯示設(shè)備（如CRT、LED、LCD顯示器）的數(shù)據(jù)交換大多數(shù)采用這種方式。這是一種最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換方式，實(shí)際應(yīng)用的情況并不多。　　2.DMA傳送方式　　在通常情況下，I／O設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換是由微處理器控制和參與的。在內(nèi)存和外設(shè)之間每傳送1B的數(shù)據(jù)都需要微處理器發(fā)出命令并提供數(shù)據(jù)通道。在傳送的數(shù)據(jù)量大，且遇到低速外設(shè)（例如磁盤存儲(chǔ)器）的情況下，微處理器長(zhǎng)時(shí)間被占用，消耗微處理器的資源。為解決這個(gè)問(wèn)題，提出DMA的傳送方式，即直接存儲(chǔ)器存取方式。它是在外設(shè)和內(nèi)存之間構(gòu)建另外一個(gè)通道，由一個(gè)稱為DMA控制器的部件接管數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。此時(shí)，微處理器交出控制權(quán)而去處理別的程序進(jìn)程，從而提高了微處理器的效率?！　∵@種傳送方式主要在系統(tǒng)機(jī)中應(yīng)用，在工控機(jī)中較少使用，不在這里重點(diǎn)討論?！　?.查詢傳送方式　　實(shí)際上是采用程序查詢的方式。在兩種情況下，微處理器必須在查詢外設(shè)的狀態(tài)之后，才能開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。　?。?）在需要從外設(shè)輸人數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器必須查詢外設(shè)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好傳送。所謂“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”，通常是指外設(shè)已把數(shù)據(jù)送人它的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，微處理器可以從緩沖區(qū)直接讀取數(shù)據(jù)了。如果數(shù)據(jù)沒(méi)有準(zhǔn)備就緒，那么數(shù)據(jù)傳送則不能進(jìn)行?！　。?）在需要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)，微處理器必須查詢外設(shè)是否處于“空閑”狀態(tài)。外設(shè)處于“空閑”狀態(tài)即外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，這種情況往往是指外設(shè)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已經(jīng)清空，可以接收數(shù)據(jù)了。否則，外設(shè)處于“忙”狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳送則不能進(jìn)行?！　】梢钥闯觯^查詢，就是用相關(guān)命令輸入設(shè)備的有關(guān)狀態(tài)（字），微處理器進(jìn)行判斷后決定數(shù)據(jù)傳送是否進(jìn)行，程序查詢的流程如圖6—1所示。

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