單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

　　我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展取得了舉世矚目的成就，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求，教育事業(yè)也得到了發(fā)展，特別是我國高職高專教育實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。依據(jù)教育部公布的統(tǒng)計年報，2000年全國高等院校共有1813所，到2005年全國普通高等院校和成人高等院校共有2273所，增長25%；2000年普通高等院校共招本科、高職（?？疲W(xué)生464.21萬人，校均規(guī)模達(dá)5289人，2005年達(dá)504.46萬人，校均規(guī)模達(dá)7666人，增長8％；2005年全國各類高等院?？傄?guī)模超過2300萬人，高等教育入學(xué)率達(dá)到21％?！　↑h的十六大報告指出，21世紀(jì)頭20年經(jīng)濟(jì)建設(shè)和改革的主要任務(wù)是：完善社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制，推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，基本實現(xiàn)工業(yè)化，大力推進(jìn)信息化，加快建設(shè)現(xiàn)代化。報告中指出，要堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。報告中還指出，要形成以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo)、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)為支撐、服務(wù)業(yè)全面發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。高職高專的專業(yè)建設(shè)格局也以十六大報告的思路為依據(jù)不斷調(diào)整。例如，陜西省2005年高職高專院校中，根據(jù)專業(yè)排名前10位的統(tǒng)計，有44所學(xué)校開設(shè)了“計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程，排名第一；有26所學(xué)校開設(shè)了“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”課程，排名第五；有24所學(xué)校開設(shè)了“計算機(jī)信息管理”課程，排名第六。2005年，這3個專業(yè)的畢業(yè)生人數(shù)共計5199人。除了信息產(chǎn)業(yè)外，具有信息化知識的復(fù)合人才也是信息產(chǎn)業(yè)人才需求的另一部分，隨著社會信息化程度的日益提高，需要一大批既懂計算機(jī)技術(shù)，又懂經(jīng)營管理的信息化人才；隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)頁制作等方面的人才需求也將日益增加。　　隨著高校擴(kuò)招、用人需求擴(kuò)大、專業(yè)建設(shè)不斷發(fā)展壯大，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源短缺成為高職高專教育的熱點問題。作為信息化基礎(chǔ)的計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用方向的教學(xué)體系與課程建設(shè)，在教學(xué)思想、教學(xué)方法、教學(xué)手段不斷改革的過程中，積累了大量可推廣的經(jīng)驗。一套好的教材是優(yōu)質(zhì)教師隊伍通過長時間教學(xué)實踐積累的產(chǎn)物，是教學(xué)改革經(jīng)驗與成果的有效推廣載體與手段，是教學(xué)改革經(jīng)驗與成果推廣應(yīng)用的有效途徑，因此，教材建設(shè)工作是整個高職高專教育教學(xué)工作中的重要組成部分，積極推動教材建設(shè)工作是解決優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源短缺、實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享的有效方式。中國鐵道出版社正是認(rèn)識到了計算機(jī)技術(shù)教育發(fā)展與信息化建設(shè)的關(guān)聯(lián)，因而積極推廣教學(xué)改革經(jīng)驗與成果，協(xié)助高職高專院校實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，并為此推出了“高職高專計算機(jī)教育規(guī)劃教材”叢書。

內(nèi)容概要

本教材是根據(jù)高等職業(yè)技術(shù)教育計算機(jī)技術(shù)類和其他相近專業(yè)“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程教學(xué)要求編寫的。內(nèi)容的選取、詳略及編寫體例嚴(yán)格按照高職“必須、夠用”為度的原則，按照高職的培養(yǎng)目標(biāo)安排編寫。     本教材從單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的角度出發(fā)，以Intel公司的MCS-5l系列單片機(jī)為背景，介紹其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和資源、匯編語言程序設(shè)計、內(nèi)部功能部件、系統(tǒng)擴(kuò)展、人機(jī)界面、I／0通道以及開發(fā)應(yīng)用中涉及到的問題和單片機(jī)應(yīng)用實例。本教材的編寫力求循序漸進(jìn)、通俗易懂，書中列舉大量例題和應(yīng)用實例，每章前有本章導(dǎo)讀類信息，章末安排有小結(jié)和大量可供選做的習(xí)題，附錄中還提供了完整的MCS-5l單片機(jī)指令表、單片機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的常用網(wǎng)站等資料，以幫助讀者獲得在檢測和控制方面開展單片機(jī)應(yīng)用的基本能力，使讀者能夠舉一反三，很快地掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)。     本書適于高職高專計算機(jī)類各專業(yè)作為教材使用，也適用于自動控制、電氣電子類和機(jī)械類等專業(yè)，同時可供相關(guān)專業(yè)學(xué)生或電大、函大學(xué)生以及自學(xué)考試的相關(guān)人員參考使用。

書籍目錄

第1章  單片微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識　1.1  單片機(jī)的發(fā)展概況　　1.1.1  什么是單片機(jī)　　1.1.2  單片機(jī)發(fā)展概況　　1.1.3  單片機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展　　1.1.4  單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠商及產(chǎn)品　　1.1.5  MCS-51系列單片機(jī)的分類　1.2  計算機(jī)中數(shù)的表示方法　　1.2.1  進(jìn)位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　　1.2.2  機(jī)器數(shù)　　1.2.3  常用名詞術(shù)語及字符的表示　1.3  計算機(jī)語言　　1.3.1  機(jī)器語言　　1.3.2  匯編語言　　1.3.3  高級語言　　1.3.4  匯編語言的特點和應(yīng)用場合　本章小結(jié)　習(xí)題第2章  MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)　2.1  MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　2.1.1  MCS-51的結(jié)構(gòu)框圖　　2.1.2  CPU結(jié)構(gòu)　　2.1.3  位（布爾）處理器　　2.1.4  MCS-51的引腳定義及功能　2.2  MCS-51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)　　2.2.1  程序存儲器　　2.2.2  數(shù)據(jù)存儲器　2.3  MCS-51單片機(jī)的并行輸入/輸出（I/O）接口　　2.3.1  P0口　　2.3.2  P1口　　2.3.3  P2口　　2.3.4  P3口　　2.3.5  接口負(fù)載能力和接口要求　2.4  MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成　　2.4.1  振蕩電路和時鐘電路　　2.4.2  CPU時序　　2.4.3  復(fù)位電路　　2.4.4  CHMOS型單片機(jī)低功耗工作方式　　2.4.5  MCS-51單片機(jī)基本應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成　本章小結(jié)　習(xí)題第3章  MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)　3.1  指令格式和尋址方式　　3.1.1  指令格式　　3.1.2  尋址方式　3.2  指令系統(tǒng)　　3.2.1  數(shù)據(jù)傳送類指令　　3.2.2  算術(shù)運算類指令　　3.2.3  邏輯運算類指令　　3.2.4  控制轉(zhuǎn)移類指令　　3.2.5  位操作類指令　本章小結(jié)　習(xí)題第4章  匯編語言程序設(shè)計　4.1  匯編語言的語句結(jié)構(gòu)　　4.1.1  匯編語言的語句格式　　4.1.2  偽指令　4.2  匯編語言程序設(shè)計　　4.2.1  匯編語言程序設(shè)計的基本方法　　4.2.2  順序程序設(shè)計　　4.2.3  分支程序設(shè)計　　4.2.4  循環(huán)程序設(shè)計　　4.2.5  子程序調(diào)用設(shè)計　4.3  綜合程序設(shè)計舉例　本章小結(jié)　習(xí)題第5章  MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部功能部件　5.1  MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)　　5.1.1  中斷的概念　　5.1.2  MCS-51的中斷系統(tǒng)　　5.1.3  中斷控制　　5.1.4  中斷的響應(yīng)條件及響應(yīng)過程　5.2  MCS-51單片機(jī)的定時器/計數(shù)器　　5.2.1  定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)　　5.2.2  定時/計數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器　　5.2.3  定時/計數(shù)器的工作方式　　5.2.4  定時/計數(shù)器的編程和應(yīng)用舉例　5.3  MCS-51單片機(jī)的串行通信I/O接口　　5.3.1  串行通信概述　　5.3.2  串行通信I/O接口　　本章小結(jié)　習(xí)題第6章  MCS-51單片機(jī)接口應(yīng)用實例　6.1  I/O接口應(yīng)用實例　　6.1.1  動態(tài)顯示控制LED顯示器的設(shè)計　　6.1.2  BCD編碼撥盤預(yù)置輸入電路的設(shè)計　　6.1.3  無人值守交通信號燈的設(shè)計　　6.1.4  汽車電子報警系統(tǒng)的設(shè)計　6.2  定時器/計數(shù)器及中斷功能應(yīng)用實例　　6.2.1  音樂門鈴的設(shè)計　　6.2.2  簡易方波發(fā)生器的設(shè)計　　6.2.3  實時時鐘中斷的設(shè)計　　6.2.4  無人值守航標(biāo)燈的設(shè)計　6.3  串行接口應(yīng)用實例　本章小結(jié)　習(xí)題第7章  MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展　7.1  存儲器擴(kuò)展基礎(chǔ)　　7.1.1  存儲器概述　　7.1.2  MCS-51存儲器擴(kuò)展系統(tǒng)的組成　　7.1.3  片選方式和地址分配　　7.1.4  存儲器系統(tǒng)設(shè)計要點　7.2  程序存儲器擴(kuò)展　　7.2.1  常用的程序存儲器　　7.2.2  程序存儲器的擴(kuò)展　7.3  數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展　　7.3.1  常用的數(shù)據(jù)存儲器　　7.3.2  數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展　　7.3.3  多片存儲器的擴(kuò)展　7.4  并行I/O接口的擴(kuò)展　　7.4.1  單片機(jī)I/O口的直接應(yīng)用　　7.4.2  簡單的I/O口擴(kuò)展　　7.4.3  采用8255擴(kuò)展I/O口　　本章小結(jié)　習(xí)題第8章  輸入/輸出通道及接口技術(shù)　8.1  輸入/輸出通道概述　　8.1.1  輸入通道概述　　8.1.2  輸出通道概述　8.2  光電隔離接口　　8.2.1  光電耦合器件簡介　　8.2.2  常用光電耦合器件　　8.2.3  光電隔離技術(shù)的應(yīng)用　8.3  常用人機(jī)交互設(shè)備接口　　8.3.1  鍵盤接口電路　　8.3.2  LED顯示器接口電路　　8.3.3  液晶顯示器（LCD）接口電路　　8.3.4  可編程鍵盤/LED接口芯片8279　8.4  D/A、A/D轉(zhuǎn)換器　　8.4.1  D/A轉(zhuǎn)換　　8.4.2  DAC0832與MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)　　8.4.3  串行D/A轉(zhuǎn)換及其他轉(zhuǎn)換方式　　8.4.4  A/D轉(zhuǎn)換　　8.4.5  ADC0809與MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)　　8.4.6  串行A/D轉(zhuǎn)換及其他轉(zhuǎn)換方式　8.5  步進(jìn)電動機(jī)接口　　8.5.1  步進(jìn)電機(jī)的工作原理　　8.5.2  步進(jìn)電機(jī)與MCS-51單片機(jī)的接口　　本章小結(jié)　習(xí)題第9章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)　9.1  單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)及開發(fā)工具　　9.1.1  單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)　　9.1.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具　9.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計原則與過程　　9.2.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計原則　　9.2.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程　9.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計　　9.3.1  硬件抗干擾設(shè)計　　9.3.2  軟件抗干擾設(shè)計　9.4  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實例　　9.4.1  數(shù)碼管時鐘電路的設(shè)計　　9.4.2  汽車倒車測距儀應(yīng)用實例　本章小結(jié)　習(xí)題附錄A  ASCII碼表附錄B  MCS-51單片機(jī)指令表附錄C  常用IC引腳圖附錄D “單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程設(shè)計任務(wù)書附錄E  單片機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的常用網(wǎng)站參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）智能化儀表　　用單片機(jī)改造、設(shè)計制造儀器儀表，大大促進(jìn)了儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化和柔性化方向發(fā)展，并能同時提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡化結(jié)構(gòu)，減小體積?！　。?）信息通信技術(shù)　　網(wǎng)絡(luò)中各計算機(jī)之間的通信聯(lián)系，計算機(jī)與其外圍設(shè)備（鍵盤、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等）之間的協(xié)作都有單片機(jī)的參與?！　。?）科學(xué)研究　　小到實驗測控臺，大到衛(wèi)星、運載火箭，單片機(jī)都發(fā)揮著極其重要的作用?！　。?）國防現(xiàn)代化　　在各種軍事裝備、管理通信系統(tǒng)中單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。例如，數(shù)字化部隊的武器、通信等裝備都大量應(yīng)用了單片機(jī)?！　?.單片機(jī)的應(yīng)用特點　?。?）面向控制的應(yīng)用　　由于單片機(jī)內(nèi)部采用了微控制技術(shù)，其結(jié)構(gòu)及功能均按自動控制的要求設(shè)計，因而主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域。微控制技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想，它通過對單片機(jī)編程的方法代替由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，是對傳統(tǒng)控制方式的一次革命。　　傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制功能是通過電器元件和線路連接等硬件手段實現(xiàn)的，一經(jīng)完成，功能很難更改。若要改變功能，必須重新連接電路，十分不便。而微控制技術(shù)的控制是由硬件和軟件共同實現(xiàn)的。只要改變程序的內(nèi)容就可在硬件線路基本功能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)多種功能。例如彩燈的控制，若由傳統(tǒng)控制系統(tǒng)實現(xiàn)，則線路完成之后，彩燈的閃爍變換方式也就確定了；而由單片機(jī)系統(tǒng)控制，不改變線路連接，只簡單地改變程序即可實現(xiàn)多種不同的彩燈閃爍方式。

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