單片機(jī)原理及其接口技術(shù)

前言

作為工科學(xué)生，在工作中面臨的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)日益增多，在學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)（C語言）課程之后，有必要接觸一點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)。基于非電專業(yè)工科學(xué)生硬件訓(xùn)練較少的特點(diǎn)，編寫了這本適合他們了解計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的教材。大家都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，如果在墻上釘一個(gè)釘子，這個(gè)釘子必須是尖頭的，不能是圓頭的。本書提供的就是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)這個(gè)釘子的尖頭。在學(xué)習(xí)本書的過程中，建議學(xué)有余力的同學(xué)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，并且通過計(jì)算機(jī)+下載電纜+ISP單片機(jī)的途徑開展實(shí)驗(yàn)，把學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的釘子逐步釘結(jié)實(shí)。本書的一個(gè)主要特點(diǎn)是：沒有將指令系統(tǒng)單列一章，所有指令分散在程序?qū)嵗薪榻B，使其具有強(qiáng)大的生命力。為照顧系統(tǒng)性，書后附錄中給出了指令系統(tǒng)的全部內(nèi)容，便于習(xí)慣集中講授指令系統(tǒng)的教師選擇使用和查找。該思路得益于外語單詞的學(xué)習(xí)方法，在文章中出現(xiàn)的生詞容易記憶，便于應(yīng)用。匯編語言始終是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的一個(gè)瓶頸，為此專門設(shè)立8051編程結(jié)構(gòu)一章，重點(diǎn)介紹常用寄存器、存儲(chǔ)器的使用方法，并結(jié)合編程加深印象，而對其他結(jié)構(gòu)盡量不講和少講，突出應(yīng)用。

內(nèi)容概要

《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》是面對非電專業(yè)工科學(xué)生編寫的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)教材，主要讀者為機(jī)械類。機(jī)電類專業(yè)學(xué)生。《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》內(nèi)容以51系列單片機(jī)為藍(lán)本，內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)基本概念，8051編程結(jié)構(gòu)、匯編語言設(shè)計(jì)、系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)、中斷、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，串行接口、人機(jī)交互通道接口技術(shù)、前向及后向通道接口技術(shù)、單片機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用實(shí)例，最后簡單介紹了幾種常用單片機(jī)。

書籍目錄

前言第1章 單片機(jī)的概念及其預(yù)備知識11.1 數(shù)制、碼制系統(tǒng)11.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及各計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換11.1.2 碼制及其轉(zhuǎn)換41.2 數(shù)字電路基礎(chǔ)81.2.1 數(shù)字信號81.2.2 門電路81.2.3 觸發(fā)器91.2.4 常用集成芯片101.3 微型計(jì)算機(jī)工作原理131.3.1 CPU結(jié)構(gòu)131.3.2 總線結(jié)構(gòu)141.3.3 指令的執(zhí)行過程151.4 存儲(chǔ)器基礎(chǔ)161.4.1 信息的基本單位161.4.2 存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)161.4.3 存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)171.4.4 存儲(chǔ)器的分類171.5 I/O基本概念191.5.1 I/O接口電路的作用191.5.2 I/O與CPU的連接信號201.5.3 I/O的編址方案201.5.4 I/O的控制方式201.6 單片機(jī)概念211.6.1 單片機(jī)概述211.6.2 8051單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)23本章 小結(jié)24習(xí)題24第2章 805Ⅱ編程結(jié)構(gòu)262.1 累加器和工作寄存器組262.1.1 寄存器262.1.2 工作寄存器和工作寄存器組282.2 程序狀態(tài)字寄存器282.2.1 程序狀態(tài)字282.2.2 條件標(biāo)志位含義292.2.3 標(biāo)志位操作302.3 數(shù)據(jù)地址指針302.3.1 數(shù)據(jù)地址指針302.3.2 數(shù)據(jù)地址指針的操作312.4 單片機(jī)存儲(chǔ)器組織312.4.1 程序存儲(chǔ)器322.4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器352.5 堆棧和堆棧指針392.5.1 堆棧和堆棧指針的概念392.5.2 8051堆棧和堆棧指針402.6 位處理器和位尋址單元422.6.1 可位尋址的單元422.6.2 位存儲(chǔ)器操作422.6.3 位累加器操作43本章 小結(jié)44習(xí)題45第3章 匯編語言程序設(shè)計(jì)483.1 匯編語言源程序的設(shè)汁和匯編483.1.1 指令和助記符483.1.2 偽指令493.1.3 匯編語言語句格式503.1.4 匯編語言程序設(shè)計(jì)步驟513，1.5 程序流程圖技術(shù)513.2 程序計(jì)數(shù)器和程序運(yùn)行523.2.1 程序計(jì)數(shù)器523.2.2 簡單程序運(yùn)行523.2.3 循環(huán)程序運(yùn)行543.2.4 子程序運(yùn)行553.3 順序程序設(shè)計(jì)553.4 分支程序設(shè)計(jì)573.4.1 五條件轉(zhuǎn)移指令573.4.2 條件轉(zhuǎn)移指令593.5 循環(huán)程序設(shè)計(jì)623.5.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)623.5.2 循環(huán)分類623.6 子程序設(shè)計(jì)663.6.1 調(diào)用與返回指令663.6.2 主程序與子程序間的參數(shù)傳遞673.6.3 現(xiàn)場保護(hù)和現(xiàn)場恢復(fù)683.7 常用子程序設(shè)計(jì)68本章 小結(jié)74習(xí)題74第4章 存儲(chǔ)器及UO擴(kuò)展774.1 單片機(jī)引腳774.2 單片機(jī)I/O口804.2.1 PI口804.2.2 PO口814.2.3 P2口824.2.4 P3口834.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展844.3.1 存儲(chǔ)器芯片844.3.2 8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展系統(tǒng)854.4 I/O擴(kuò)展884.4.1 簡單并行擴(kuò)展884.4.2 可編程并行擴(kuò)展芯片8255A884.4.3 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳884.4.4 8255A的工作方式914.4.5 8255A的控制字914.4.6 8255A與系統(tǒng)的連接924.5 非總線型擴(kuò)展934.5.1 總線型單片機(jī)的非總線擴(kuò)展934.5.2 非總線型單片機(jī)944.5.3 串行擴(kuò)展總線與串行擴(kuò)展接口94本章 小結(jié)96習(xí)題96第5章 中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行接口5.1 中斷5.1.1 中斷概述5.1.2 8051中斷處理步聚5.1.3 8051中斷控制995.1.4 8051中斷程序的設(shè)計(jì)及應(yīng)用；1035.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1045.2.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概述1045.2.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式1065.2.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器1075.2.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化1095.2.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例1095.3 串行接口1175.3.1 串行通信基礎(chǔ)知識1175.3.2 8051串行接口結(jié)構(gòu)1195.3.3 串行口控制寄存器1205.3.4 波特率的設(shè)定1225.3.5 串行工作方式1235.3.6 單片機(jī)與PC的通信125本章 小結(jié)126習(xí)題127第6章 人機(jī)交互通道接口技術(shù)1296.1 顯示器接口1296.1.1 LED數(shù)碼顯示器接口1296.1.2 專用LED驅(qū)動(dòng)器MAX72191346.1.3 LED大屏幕顯示1346.1.4 LCD1356.2 鍵盤接口1386.2.1 鍵盤1386.2.2 鍵盤的工作原理1396.3 BCD碼撥盤接口142本章 小結(jié)143習(xí)題144第7章 前向和后向通道接口技術(shù)1457.1 測控系統(tǒng)中前向和后向通道的構(gòu)成1457.2 D/A轉(zhuǎn)換器1467.2.1 基本概念1467.2.2 典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片舉例1477.3 A/D轉(zhuǎn)換器1517.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器工作原理1517.3.2 典型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片舉例1537.3.3 ADC芯片與CPU接口1547.4 傳感器及信號凋理電路1567.4.1 電阻式傳感器1567.4.2 電磁式傳感器1577.4.3 壓電式傳感器1587.4.4 磁電感應(yīng)式傳感器1587.4.5 霍爾傳感器1597.4.6 光電式傳感器1597.4.7 信號調(diào)理電路1597.5 驅(qū)動(dòng)電路161本章 小結(jié)163習(xí)題163第8章 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1648.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程1648.2 開發(fā)工具和語言的選擇1658.3 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)原則與方法1678.4 應(yīng)用舉例1698.4.1 過零觸發(fā)雙向晶閘管調(diào)功器1698.4.2 簡易數(shù)控系統(tǒng)175第9章 其他常用單片機(jī)簡介1819.1 Atmel公司8051系列兼容機(jī)1829.2 Atmel公司AVR單片機(jī)1839.3 TI公司MSP430單片機(jī)1849.4 Microchip公司PIC單片機(jī)1869.5 SiliconLabs公司C8051F單片機(jī)188附錄189附錄A8051指令詳表189附錄B8051指令速查表214附錄C8051指令分類列表216附錄D常用8051資源表220附錄EASCII碼字符表230附錄F常用IC查詢網(wǎng)站231

章節(jié)摘錄

插圖：在機(jī)器匯編中，需要明確地告知匯編程序，匯編語言源程序轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼后，在程序存儲(chǔ)器的存放區(qū)域以及指示何時(shí)匯編應(yīng)該結(jié)束等，對匯編過程進(jìn)行人為的控制。這種控制是通過偽指令完成的。偽指令雖然具有類似指令的形式，但不是真正的指令，不會(huì)產(chǎn)生任何可供機(jī)器直接執(zhí)行的機(jī)器碼。偽指令用來對匯編過程進(jìn)行控制，是編程員發(fā)給匯編程序的命令，也稱為匯編命令或匯編程序控制命令。前面已經(jīng)介紹過了兩條偽指令DB、DW，在805l匯編語言中常用的偽指令有7條，現(xiàn)把其余5條分別介紹如下：（1）起始匯編偽指令ORG（Origin）格式：ORG16位地址說明：用來規(guī)定源程序或者數(shù)據(jù)塊在程序存儲(chǔ)器的起始地址。這是使用匯編語言編程的特點(diǎn)，使用者必須對存儲(chǔ)器、寄存器的使用做出分配，也就是這種具體刻畫，使匯編語言編制的程序比高級語言得到較高的執(zhí)行速度和占用較少的存儲(chǔ)空間。注意地址從小到大排列，不同的程序段不可彼此覆蓋。16位地址可以16進(jìn)制數(shù)表示，也可以10進(jìn)制數(shù)表示。（2）結(jié)束匯編偽指令END格式：END說明：表示源程序到此結(jié)束。在一個(gè)源程序中只允許出現(xiàn)一條END語句，而且必須安排在源程序的末尾，匯編器對END語句后的所有語句都不進(jìn)行匯編。（3）賦值偽指令EQU（Equate）格式：字符名稱EQU賦值項(xiàng)其中賦值項(xiàng)可以是常數(shù)、地址、標(biāo)號或者是表達(dá)式，以8位或16位二進(jìn)制數(shù)存放。說明：匯編程序自動(dòng)把EQU右邊的賦值項(xiàng)賦給左邊的字符名稱。一旦字符名稱被賦值它就可以在程序中作為數(shù)據(jù)或地址來多次使用。必須先賦值再使用，故該語句常放在程序開頭。使用字符名稱可以大大增強(qiáng)程序的可讀性，其作用類似于C語言中的define宏定義。修改時(shí)只修改一處，多處同時(shí)修改。

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