單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，自問世之日起，就開始迅速發(fā)展，以其控制功能強(qiáng)、可靠性高、通用性好、適應(yīng)性廣、擴(kuò)展靈活、體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜、易于嵌入的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)深受業(yè)界青睞。目前單片機(jī)的應(yīng)用已普及到了工業(yè)控制、儀器儀表、辦公設(shè)備、家用電器等大多數(shù)行業(yè)，滲透到交通、醫(yī)療、商業(yè)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。由于單片機(jī)技術(shù)已成為一門不可或缺的專業(yè)技術(shù)，因此，大多數(shù)院校的計(jì)算機(jī)、電子、通信、自控等專業(yè)都把單片機(jī)原理與應(yīng)用作為一門十分重要的課程來開設(shè)。編者在多年的單片機(jī)教學(xué)過程中，嘗試使用“項(xiàng)目貫穿式”的教學(xué)方法，收到了較好的教學(xué)效果。因此，本書采用“項(xiàng)目貫穿式”方法來編寫。本書分成兩個(gè)部分。第一部分：系統(tǒng)性地介紹最具有代表性的MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口、A／D與D／A轉(zhuǎn)換、其他接口與系統(tǒng)擴(kuò)展等內(nèi)容。在內(nèi)容的編排上，通過將應(yīng)用項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)巧妙地貫穿其中，使學(xué)生在每學(xué)完一個(gè)單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)后，都能及時(shí)地應(yīng)用到項(xiàng)目中去，不斷地解決探究中產(chǎn)生的問題，不斷地取得學(xué)習(xí)的成功，待到學(xué)完全書，學(xué)生便會(huì)水到渠成地熟悉一個(gè)實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目。第二部分：在附錄A中詳細(xì)介紹一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用項(xiàng)目——自動(dòng)打鈴機(jī)的設(shè)計(jì)，給出了項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)、程序流程圖設(shè)計(jì)、源程序設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)步驟、項(xiàng)目仿真軟件、仿真步驟等。應(yīng)用項(xiàng)目的源程序都加注了詳細(xì)的程序功能注釋，所以采用該書作為教材的教師可以輕而易舉地熟悉一個(gè)用于教學(xué)的實(shí)際案例，將項(xiàng)目運(yùn)用于教學(xué)過程中可使課程講得生動(dòng)翔實(shí)、避免空洞乏味。對于學(xué)生而言，可將附錄A作為該課程的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生只要按其中介紹的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就能得到應(yīng)用項(xiàng)目的運(yùn)行結(jié)果。也可運(yùn)用其中簡介的Proteus仿真軟件，按書中介紹的步驟進(jìn)行仿真，就能看應(yīng)用項(xiàng)目的仿真效果，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)地進(jìn)行探究性的學(xué)習(xí)。

內(nèi)容概要

　　本書采用“項(xiàng)目貫穿式”的方法編寫，將一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用項(xiàng)目巧妙地貫穿在系統(tǒng)性地介紹單片機(jī)知識(shí)的過程中，體現(xiàn)“探究式”的教學(xué)理念，做到理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用，是一本教師易教、學(xué)生易學(xué)的特色教材?！　≡摃饕獌?nèi)容包括最具有代表性的MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、并行口、串行口、接口技術(shù)、系統(tǒng)擴(kuò)展以及一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的硬件、軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試、仿真等。　　本書可以作為本科或高職高專計(jì)算機(jī)、電子、通信、自控等專業(yè)以及需要單片機(jī)知識(shí)的其他專業(yè)的教材，也可以作為工程技術(shù)人員或單片機(jī)愛好者學(xué)習(xí)單片機(jī)的參考書。

書籍目錄

第1章　單片機(jī)概述　　1.1　緒言　　　1.1.1　什么是單片機(jī)　　　1.1.2　單片機(jī)的發(fā)展概況　　1.2　單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用　　　1.2.1　單片機(jī)的特點(diǎn)　　　1.2.2　單片機(jī)的應(yīng)用　　1.3　單片機(jī)的常用系列　　　1.3.1　單片機(jī)的主要廠商和機(jī)型　　　1.3.2　MCS-51系列單片機(jī)　　練習(xí)題　第2章　MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理　　2.1　MCS-51單片機(jī)的外部引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　　2.1.1　MCS-51的外部引腳　　　2.1.2　MCS-51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　2.2　MCS-51單片機(jī)的CPU結(jié)構(gòu)　　　2.2.1　CPU的基本結(jié)構(gòu)　　　2.2.2　CPU的工作原理　　　2.2.3　CPU的時(shí)鐘和時(shí)序　　2.3　MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　　　2.3.1　程序存儲(chǔ)器ROM　　　2.3.2　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM　　　2.3.3　單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)　　2.4　MCS-51單片機(jī)的并行口結(jié)構(gòu)　　　2.4.1　P0口的結(jié)構(gòu)　　　2.4.2　P1口的結(jié)構(gòu)　　　2.4.3　P2口的結(jié)構(gòu)　　　2.4.4　P3口的結(jié)構(gòu)　　練習(xí)題　第3章　MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)　　3.1　指令系統(tǒng)概述　　　3.1.1　指令格式　　　3.1.2　指令中使用的符號(hào)　　3.2　尋址方式　　　3.2.1　立即尋址　　　3.2.2　直接尋址　　　3.2.3　寄存器尋址　　　3.2.4　間接尋址　　　3.2.5　變址尋址　　　3.2.6　相對尋址　　　3.2.7　位尋址　　3.3　數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.1　片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.2　片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.3　ROM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.4　堆棧操作指令　　　3.3.5　數(shù)據(jù)交換指令　　3.4　算術(shù)運(yùn)算指令　　　3.4.1　加法指令　　　3.4.2　減法指令　　　3.4.3　乘法指令　　　3.4.4　除法指令　　3.5　邏輯運(yùn)算指令和移位指令　　　3.5.1　邏輯與指令　　　3.5.2　邏輯或指令　　　3.5.3　邏輯異或指令　　　3.5.4　累加器清0和取反指令　　　3.5.5　移位指令　　3.6　控制轉(zhuǎn)移指令　　　3.6.1　無條件轉(zhuǎn)移指令　　　3.6.2　條件轉(zhuǎn)移指令　　　3.6.3　子程序調(diào)用和返回指令　　　3.6.4　空操作指令　　3.7　位操作指令　　　3.7.1　位傳送指令　　　3.7.2　位設(shè)置指令　　　3.7.3　位運(yùn)算指令　　　3.7.4　位條件轉(zhuǎn)移指令　　練習(xí)題　第4章　單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試　　4.1　源程序的設(shè)計(jì)與匯編　　　4.1.1　偽指令　　　4.1.2　源程序的設(shè)計(jì)　　　4.1.3　源程序的匯編　　4.2　單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)與源程序的調(diào)試　　　4.2.1　開發(fā)系統(tǒng)的組成　　　4.2.2　開發(fā)系統(tǒng)的功能　　　4.2.3　源程序的調(diào)試　　4.3　順序和分支程序設(shè)計(jì)　　　4.3.1　順序程序設(shè)計(jì)　　　4.3.2　分支程序設(shè)計(jì)　　4.4　循環(huán)和查表程序設(shè)計(jì)　　　4.4.1　循環(huán)程序設(shè)計(jì)　　　4.4.2　查表程序設(shè)計(jì)　　4.5　子程序和中斷程序設(shè)計(jì)　　　4.5.1　子程序設(shè)計(jì)　　　4.5.2　中斷程序設(shè)計(jì)　　練習(xí)題　第5章　MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)　　5.1　MCS-51中斷系統(tǒng)概述　　　5.1.1　中斷的概念　　　5.1.2　中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　　　5.1.3　中斷源　　　5.1.4　中斷請求標(biāo)志　　5.2　MCS-51的中斷控制　　　5.2.1　中斷允許控制　　　5.2.2　中斷優(yōu)先級控制　　　5.2.3　中斷嵌套　　5.3　MCS-51的中斷處理　　　5.3.1　中斷響應(yīng)條件　　　5.3.2　中斷響應(yīng)過程　　　5.3.3　中斷響應(yīng)時(shí)間　　　5.3.4　中斷的初始化　　5.4　MCS-51外部中斷源的擴(kuò)展　　練習(xí)題　第6章　MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　　6.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)　　　6.1.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)　　　6.1.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理　　6.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制　　　6.2.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON　　　6.2.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD　　6.3　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式　　6.3.1　方式0　　6.3.2　方式1　　　6.3.3　方式2　　　6.3.4　方式3　　6.4　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例　　　6.4.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展　　　6.4.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在項(xiàng)目中的應(yīng)用　　練習(xí)題　第7章　單片機(jī)的I/O接口與存儲(chǔ)器擴(kuò)展　　7.1　I/O接口概述　　　7.1.1　I/O接口的作用　　　7.1.2　I/O端口的編址　　　7.1.3　I/O接口的數(shù)據(jù)傳送方式　　7.2　存儲(chǔ)器擴(kuò)展　　　7.2.1　ROM的擴(kuò)展　　　7.2.2　RAM的擴(kuò)展　　　7.2.3　存儲(chǔ)器擴(kuò)展的注意問題　　練習(xí)題　第8章　單片機(jī)的并行接口　　8.1　并行接口的結(jié)構(gòu)及其操作　　　8.1.1　并行接口的結(jié)構(gòu)　　　8.1.2　并行接口的操作　　8.2　并行接口的擴(kuò)展　　　8.2.1　并行接口芯片8155　　　8.2.2　利用8155擴(kuò)展并行接口　　8.3　單片機(jī)與外設(shè)的接口　　　8.3.1　單片機(jī)與鍵盤的接口　　　8.3.2　單片機(jī)與LED的接口　　練習(xí)題　第9章　單片機(jī)的串行接口　　9.1　串行通信基礎(chǔ)知識(shí)　　　9.1.1　串行通信的分類　　　9.1.2　串行通信的制式　　　9.1.3　串行通信的標(biāo)準(zhǔn)接口　　9.2　串行接口的結(jié)構(gòu)與控制　　　9.2.1　串行接口的結(jié)構(gòu)　　　9.2.2　串行接口的控制寄存器　　9.3　串行接口的工作方式與波特率　　　9.3.1　串行接口的工作方式　　　9.3.2　串行接口的波特率　　9.4　串行接口的應(yīng)用舉例　　　9.4.1　串行口方式0的應(yīng)用　　　9.4.2　串行口方式1的應(yīng)用　　　9.4.3　串行口方式2和方式3的應(yīng)用　　練習(xí)題　第10章　單片機(jī)與其他器件的接口　　10.1　單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器的接口　　　10.1.1　D/A轉(zhuǎn)換器　　　10.1.2　單片機(jī)與DAC0832的接口　　10.2　單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器的接口　　　10.2.1　/D轉(zhuǎn)換器　　　10.2.2　單片機(jī)與ADC0809的接口　　10.3　單片機(jī)與繼電器的接口　　　10.3.1　繼電器　　　10.3.2　單片機(jī)與繼電器的接口　　10.4　單片機(jī)與光電耦合器件的接口　　　10.4.1　光電耦合器　　　10.4.2　單片機(jī)與光電耦合器的接口　　練習(xí)題　附錄A　一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用項(xiàng)目　　A.1　項(xiàng)目任務(wù)　　　A.1.1　基本要求　　　A.1.2　強(qiáng)化要求　　A.2　硬件設(shè)計(jì)　　　A.2.1　總體設(shè)計(jì)　　　A.2.2　實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)　　　A.2.3　顯示電路設(shè)計(jì)　　　A.2.4　控制電路設(shè)計(jì)　　A.3　軟件設(shè)計(jì)　　　A.3.1　程序的總體設(shè)計(jì)　　　A.3.2　程序流程圖設(shè)計(jì)　　　A.3.3　源程序設(shè)計(jì)　　A.4　項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)　　　A.4.1　實(shí)驗(yàn)器材　　　A.4.2　實(shí)驗(yàn)步驟　　A.5　項(xiàng)目仿真　　　A.5.1　仿真軟件　　　A.5.2　仿真步驟　附錄B　MCS-51系列單片機(jī)指令表　　B.1　按指令功能分類的指令表　　　B.1.1　數(shù)據(jù)傳送指令　　　B.1.2　算術(shù)運(yùn)算指令　　　B.1.3　邏輯運(yùn)算指令和移位指令　　　B.1.4　控制轉(zhuǎn)移指令　　　B.1.5　位操作指令　　B.2　按字母順序排列的指令表　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 單片機(jī)概述1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用1.2.1 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)自從問世之日起，就開始迅速發(fā)展，以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，成為了微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。其主要特點(diǎn)如下。1.控制功能強(qiáng)單片機(jī)是從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口的需要出發(fā)，為滿足工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的。所以單片機(jī)的邏輯控制、實(shí)時(shí)控制功能很強(qiáng)，并且具有功能卓著的位操作能力，十分適合在控制領(lǐng)域中應(yīng)用。2.可靠性高由于單片機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等都集成在一塊芯片上，各組成部件連接緊湊，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)軟件固化在ROM中，不易受到破壞；而且單片機(jī)適應(yīng)溫度范圍寬，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。3.通用性好因?yàn)閱纹瑱C(jī)的基本結(jié)構(gòu)與通用微型計(jì)算機(jī)相似，所以對各種應(yīng)用對象來說都是通用的。根據(jù)不同的控制對象，可以搭建成不同的控制電路，只要配以不同的控制程序，就可以滿足各種被控對象的需要。而且在需要改變功能時(shí)，往往只需要對軟件進(jìn)行升級就可以輕易地達(dá)到目的。

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