單片機原理及應(yīng)用

前言

隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)震，單片機在工業(yè)測量控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。同時，隨著超大規(guī)模集成電路工藝和集成制造技術(shù)的不斷完善，單片機的硬件集成度也在不斷提高，出現(xiàn)了能滿足各種不同需求的具有各種特殊功能的單片機。就8051系列單片機而言，由于Intel公司將8051 CPU內(nèi)核向全世界各大半導(dǎo)體公司的擴散，目前已有Philips、Siemens、Dallas、OKI、Advance Micro Device、Atmel等多家公司生產(chǎn)了100多種型號的51系列單片機。這類單片機具有集成度高、性能價格比優(yōu)良的特點，在工業(yè)測量控制領(lǐng)域內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用，預(yù)計在今后的相當一個時期內(nèi)，51單片機仍將是主流機種。在開發(fā)一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，系統(tǒng)程序的編寫效率在很大程度上決定了目標系統(tǒng)的研制成效。早期在研制單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，大多以匯編語言作為軟件工具。匯編語言程序能夠直接操作機器硬件。指令的執(zhí)行速度快。但由于匯編語言不是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言，相對較難編寫和調(diào)試，程序本身的編寫效率較低。隨著單片機硬件性能的提高，其工作速度越來越快，目前51單片機的時鐘頻率可達40MHz以上。因此在編寫單片機應(yīng)用系統(tǒng)程序時，更著重于程序本身的編寫效率。為了適應(yīng)這種要求，現(xiàn)在的單片機系統(tǒng)開發(fā)過程中，除了采用匯編語言之外，經(jīng)常采用高級語言，如C51、PLM51來編程實現(xiàn)。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機及相關(guān)課程。51系列單片機奠定了8位單片機的基礎(chǔ)，形成了單片機的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。隨著51單片機的發(fā)展，應(yīng)用c語言開發(fā)51單片機成為一種流行的趨勢，這是因為它具有使用方便、編程效率高及仿真調(diào)試容易等突出特點。本書在介紹51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)、匯編語言及單片機擴展技術(shù)的同時，著重介紹了C51鳊程技術(shù)及其應(yīng)用。C51語言是專門用于51系列單片機編程的C語言，除了一些基于描述單片機硬件的特殊部分外，可以說與標準C語言完全相同。所以以C51語言實現(xiàn)單片機系統(tǒng)更有利于系統(tǒng)的修改及擴展。為了體現(xiàn)匯編語言實現(xiàn)與C51編程實現(xiàn)的不同，本書在相關(guān)章節(jié)提供了上述兩種實現(xiàn)方法的源程序，并進行了相關(guān)的講解。同時本書還配有電子教案，便于教師教學和對教材內(nèi)容的補充與完善。本書由馬斌、韓忠華、王長濤和夏興華共同編寫。參與本書編寫工作與提供幫助的還有東北大學的孫秋野、渤船重工的王延房、北京航空航天大學的王志強、沈陽建筑大學的閻煥忠、戴敬、張萬江、閔麗和王鑫以及沈陽大學的唐璐。此外，馮冬、榪艷雙、遲鐵參與了文字處理及圖表繪制工作，在此一并表示誠摯的謝意。讀者如果需要本書中的源程序，可通過電子郵件與作者聯(lián)系：Mabin5511@163.com。

內(nèi)容概要

　　本書介紹51系列單片機的結(jié)構(gòu)、基本原理、指令系統(tǒng)和硬件資源，重點介紹C51編程技術(shù)及其應(yīng)用。本書的特點是通過實例以及練習使讀者掌握相應(yīng)知識點，讀者能夠通過完整的實例，快速、有效地掌握用C51語言開發(fā)51單片機的流程，并通過各章的習題掌握各章重點和難點，真正對相關(guān)知識做到融會貫通?！　”緯勺鳛楦叩葘W校計算機科學與技術(shù)、計算機應(yīng)用及相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為相關(guān)專業(yè)人員的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第1章　51單片機結(jié)構(gòu)及工作原理　　1.1　微型計算機基礎(chǔ)　　　1.1.1　單片機及其發(fā)展概況　　　1.1.2　計算機中的數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換　　　1.1.3　二進制數(shù)的運算　　　1.1.4　計算機中數(shù)的表示方法　　1.2　51單片機的基本組成和功能　　1.2.1　51系列單片機的主要功能　　1.2.2　51系列單片機基本結(jié)構(gòu)　　1.2.3　51系列單片機外部引腳　1.3　51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　1.3.1　中央處理單元　　1.3.2　存儲器　　　1.3.3　定時器/計數(shù)器　　　1.3.4　I/O口　　　1.3.5　中斷系統(tǒng)　1.4　51單片機的工作方式　　1.4.1　時鐘和時鐘電路　　　1.4.2　CPU時序　　　1.4.3　復(fù)位狀態(tài)和復(fù)位電路　　本章小結(jié)　　習題與思考第2章　51單片機指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計基礎(chǔ)　　2.1　51單片機指令格式　　2.1.1　指令格式　　　2.1.2　指令的字節(jié)數(shù)　　2.1.3　指令的分類　　2.2　51單片機尋址方式　　2.2.1　立即尋址　　　2.2.2　直接尋址　　　2.2.3　寄存器尋址　　2.2.4　寄存器間接尋址　　2.2.5　變址尋址　　　2.2.6　相對尋址　　　2.2.7　位尋址　　2.3　51單片機指令　　2.3.1　數(shù)據(jù)傳送類指令　　2.3.2　算術(shù)運算類指令　　2.3.3　邏輯運算及移位指令　　2.3.4　控制轉(zhuǎn)移類指令　　　2.3.5　位操作類指令　　　2.3.6　偽指令　　2.4　匯編語言程序設(shè)計基礎(chǔ)　　　2.4.1　匯編語言程序的格式　　　2.4.2　匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)　　2.4.3　順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計　　　2.4.4　分支程序設(shè)計　　2.4.5　循環(huán)程序設(shè)計　　2.4.6　查表程序設(shè)計　　2.4.7　子程序設(shè)計　　本章小結(jié)　　習題與思考第3章　51單片機的硬件資源　3.1　51單片機并行I/O口　　3.1.1　I/O口的作用　　3.1.2　內(nèi)部并行I/O口　　3.1.3　內(nèi)部并行I/O口的應(yīng)用　3.2　51單片機中斷系統(tǒng)　　3.2.1　中斷的定義　　3.2.2　中斷源　　3.2.3　中斷控制　　3.2.4　中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)　　　3.2.5　中斷響應(yīng)　　3.2.6　中斷響應(yīng)時間　　3.2.7　中斷請求的撤除　　　3.2.8　中斷系統(tǒng)的初始化　　3.2.9　外部中斷源的擴展　3.3　51單片機定時器/計數(shù)器　　　3.3.1　定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理　　　3.3.2　控制定時器/計數(shù)器的寄存器　　　3.3.3　定時器/計數(shù)器的初始化　　　3.3.4　定時器/計數(shù)器的工作方式　　3.4　51單片機串行通信　　　3.4.1　串行通信　　　3.4.2　51單片機串行接口　　　3.4.3　51單片機串行通信的工作方式　　本章小結(jié)　　習題與思考　第4章　C51程序設(shè)計基礎(chǔ)第5章　C51數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　第6章　C51編譯器及簡介第7章　51單片機人機交互　第8章　51單片機數(shù)據(jù)采集第9章　51單片機串行通信第10章　51單片機外部存儲器附錄A　51單片機指令系統(tǒng)表　附錄B　C51語言的庫函數(shù)　參考文獻　

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 51單片機結(jié)構(gòu)及工作原理1975年，美國Texas Instruments公司成功研制了世界上第一臺單片機，它的出現(xiàn)是計算機技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑，從此，計算機技術(shù)不僅在數(shù)值處理方面得到了進一步的發(fā)展，而且在智能化控制領(lǐng)域里也得到了迅猛的發(fā)展，并占有越來越重要的地位。51系列單片機是目前應(yīng)用最廣泛的單片機，該系列單片機簡單易學，具有豐富的指令系統(tǒng)和高級語言編譯系統(tǒng)。本章重點介紹單片機的基本概念、特點、結(jié)構(gòu)以及工作方式等。1.1 微型計算機基礎(chǔ)1.1.1單片機及其發(fā)展概況1.單片機的發(fā)展單片機的全稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomputer），它是將組成微型計算機的各個功能部件，如中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、基本輸入／輸出接口（I／O接口）、定時器／計數(shù)器以及串行通信接口等部件有機地結(jié)合在一塊集成芯片中，構(gòu)成一臺完整的微型計算機，因此單片機又可以稱為微處理器（Microcontroller Unit）。一個完整的單片機如圖1.1所示。

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