單片機原理實用教程

前言

　　單片機是現(xiàn)代電子技術的新興領域，它的出現(xiàn)極大地推動了電子工業(yè)的發(fā)展，已成為電子系統(tǒng)設計中最為普遍的應用手段。近年來單片機技術得到了突飛猛進的發(fā)展，各種單片機開發(fā)工具層出不窮。虛擬仿真就是近年來興起的一種新型應用技術，采用虛擬仿真技術，在原理圖設計階段就可以對單片機應用設計進行評估，驗證所設計電路是否達到所要求的技術指標，還可以通過改變元器件參數(shù)使整個電路性能達到最優(yōu)化。這樣就無須多次購買元器件及制作印刷電路板，節(jié)省了設計時間與經(jīng)費，提高了設計效率與質(zhì)量?！　∮鳯abcenter公司推出的Proteus軟件是一款極好的單片機應用開發(fā)平臺，它以其特有的虛擬仿真技術很好地解決了單片機及其外圍電路的設計和協(xié)同仿真問題，可以在沒有單片機實際硬件的條件下，利用PC以虛擬仿真方式實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的軟、硬件同步仿真調(diào)試，使單片機應用系統(tǒng)設計變得簡單容易。Proteus軟件涵蓋了PIC、AVR、MCS8051、68HC11、ARM等微處理器模型，以及多種常用電子元器件，包括74系列、CMOS 4000系列集成電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤、LCD顯示器、LED顯示器，還提供示波器、邏輯分析儀、通信終端、電壓/電流表、I2C/SPI終端等各種虛擬儀表，這些都可以直接用于仿真設計，極大地提高了設計效率和設計水平?！　roteus軟件已有20多年的歷史，在國外應用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。近年來Proteus軟件被引入國內(nèi)，在多所高等工科院校中得到成功應用。在單片機教學中采用Proteus軟件，使單片機的學習過程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現(xiàn)源碼級的程序仿真調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到程序運行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來展現(xiàn)整個單片機系統(tǒng)的運行過程，很好地解決了長期以來困擾單片機教學過程中軟件和硬件無法很好結(jié)合的難題。　　采用PC進行虛擬仿真實驗要比采用單片機實驗箱更為有效，因為用戶可以根據(jù)需要隨時對原理電路圖進行修改，并立即獲得仿真結(jié)果。由于在PC上修改原理電路圖要比在實驗箱上修改硬件電路容易得多，而且還可以根據(jù)設計要求采用不同元器件，或者修改元器件參數(shù)以獲得不同輸出結(jié)果，在成功進行虛擬仿真并獲得期望結(jié)果的條件下，再制作實際硬件進行在線調(diào)試，可以獲得事半功倍的效果。學生普遍反映，在Proteus軟件平臺上學習單片機知識，比以往單純學習書本知識更易于接受，以原理圖虛擬模型進行程序仿真調(diào)試，更易于提高單片機編程能力，還可以通過繪制和修改原理電路圖增加很多實踐經(jīng)驗?！　”緯跇?gòu)思及選材上，注意了盡量符合單片機應用系統(tǒng)的發(fā)展要求，并在Proteus軟件平臺上實現(xiàn)書中所述實例，保證系統(tǒng)設計原理和方法上的先進性。全書共分為10章，第1章闡述8051單片機的基本組成、存儲器結(jié)構(gòu)及CPU時序。第2章為Proteus快速入門，介紹在ISIS集成環(huán)境中繪制原理電路圖，并進行源代碼仿真調(diào)試的方法。第3章闡述8051單片機的指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計。第4章～第6章分別闡述8051單片機的中斷系統(tǒng)、定時器以及串行口的工作原理與應用方法。第7章闡述8051單片機系統(tǒng)擴展方法。第8章闡述DAC及ADC接口技術，介紹了DAC0832、ADC0809等常用芯片與單片機的接口方法。第9章闡述鍵盤與顯示器接口技術，介紹了LED/LCD顯示器、矩陣鍵盤與單片機的接口方法。第10章以4個實例闡述了在Proteus平臺進行單片機應用系統(tǒng)虛擬仿真設計的方法。全書每一章都配有Proteus設計例子，并隨本書配套光盤提供給讀者，通過本書的學習，可以較快地掌握單片機基本原理及接口應用技術，為實際工作打下堅實的基礎?！　”緯诰帉戇^程中得到廣州風標電子技術有限公司（Proteus中國大陸總代理）匡載華總經(jīng)理的大力支持和熱情幫助，還得到聶紅、朱镕濤、楊青勝、彭秀華、徐陽、劉冰、賀媛、許雪怡、陳夔蛟、方小玲、吳雄慧、鄭鵬鵬、秦波、黃存堅、朱艷麗等人的協(xié)助，在此一并表示感謝。由于筆者水平有限，書中難免會有錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《單片機原理實用教程：基于Proteus虛擬仿真》系統(tǒng)地闡述了基于Proteus虛擬仿真技術的8051單片機原理與接口技術，詳細論述了在Proteus軟件平臺上進行單片機應用系統(tǒng)設計的原理與方法，介紹了8051單片機的基本結(jié)構(gòu)、中斷系統(tǒng)、定時器以及串行口的工作原理、8051指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計、DAC與ADC接口技術、鍵盤與顯示器接口技術，并以實例方式介紹了在Proteus平臺上進行單片機應用系統(tǒng)虛擬仿真設計的方法，給出了大量在Proteus集成環(huán)境ISIS中繪制的原理電路圖和仿真程序，并提供一張包含全部應用實例的配套光盤，其中所有實例均可在Proteus軟件平臺上直接運行?！　　秵纹瑱C原理實用教程：基于Proteus虛擬仿真》可作為高等院校工業(yè)自動化、電子測量儀器、計算機應用等相關專業(yè)單片機原理與應用課程的教學用書，也可作為廣大從事單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的工程技術人員的參考書。

書籍目錄

第1章　8051單片機的基本組成	11.1　8051單片機的特點與基本結(jié)構(gòu)	11.2　8051單片機的存儲器結(jié)構(gòu)	61.3　CPU時序	81.4　復位信號與復位電路	101.5　并行I/O端口結(jié)構(gòu)	111.6　復習思考題	14第2章　Proteus快速入門	152.1　集成環(huán)境ISIS	152.2　繪制原理圖	192.3　創(chuàng)建源代碼仿真文件	222.4　在原理圖中進行源代碼仿真調(diào)試	232.5　復習思考題	26第3章　指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計	273.1　指令助記符和字節(jié)數(shù)	273.2　尋址方式	283.2.1　寄存器尋址	293.2.2　直接尋址	293.2.3　立即尋址	293.2.4　寄存器間接尋址	303.2.5　變址尋址	303.2.6　相對尋址	313.2.7　位尋址	323.3　指令分類詳解	323.3.1　算術運算指令	323.3.2　邏輯運算指令	353.3.3　數(shù)據(jù)傳送指令	363.3.4　控制轉(zhuǎn)移指令	383.3.5　位操作指令	403.4　匯編語言程序格式與偽指令	413.5　應用程序設計	423.6　定點數(shù)運算子程序	443.7　復習思考題	55第4章　8051單片機的中斷系統(tǒng)	574.1　中斷的概念	574.2　中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與中斷控制	584.3　中斷響應	614.4　中斷系統(tǒng)應用舉例	644.4.1　中斷源擴展	644.4.2　中斷嵌套	654.5　復習思考題	67第5章　定時器/計數(shù)器及其應用	695.1　定時器/計數(shù)器的工作方式與控制字	695.2　定時器/計數(shù)器應用舉例	725.2.1　計算初值和最大定時時間	725.2.2　定時器方式應用	735.2.3　計數(shù)器方式應用	785.3　利用定時器產(chǎn)生音樂	805.4　復習思考題	85第6章　串行口及其應用	866.1　串行通信方式	866.2　串行口的工作方式與控制	876.3　串行口應用舉例	916.3.1　串口/并口轉(zhuǎn)換	916.3.2　單片機之間的通信	946.3.3　單片機與PC之間的通信	1046.4　復習思考題	109第7章　8051單片機系統(tǒng)擴展	1107.1　程序存儲器擴展	1107.2　數(shù)據(jù)存儲器擴展	1117.3　并行I/O端口擴展	1137.4　利用I2C總線進行系統(tǒng)擴展	1267.5　新型FLASH單片機簡介	1367.5.1　Atmel公司的AT89x51	1377.5.2　SST公司的89E564RD	1417.6　8051單片機的節(jié)電工作方式	1467.6.1　空閑和掉電工作方式	1467.6.2　節(jié)電方式的應用	1477.7　復習思考題	149第8章　DAC及ADC接口技術	1508.1　A/D及D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術指標	1508.2　DAC接口技術	1518.2.1　無內(nèi)部鎖存器的DAC接口方法	1528.2.2　DAC0832與8051單片機的接口方法	1538.2.3　DAC1208與8051單片機的接口方法	1578.2.4　串行DAC與8051單片機的接口方法	1598.2.5　利用DAC接口實現(xiàn)波形發(fā)生器	1648.3　ADC接口技術	1698.3.1　比較式ADC 0809與8051單片機的接口方法	1708.3.2　積分式ADC 7135與8051單片機的接口方法	1758.3.3　串行ADC與8051單片機的接口方法	1818.4　復習思考題	185第9章　鍵盤與顯示器接口技術	1869.1　LED顯示器接口技術	1869.1.1　7段LED數(shù)碼顯示器	1869.1.2　串行接口8位共陰極LED驅(qū)動器MAX7219	1919.2　鍵盤接口技術	1969.2.1　編碼鍵盤接口技術	1989.2.2　非編碼鍵盤接口技術	2009.2.3　鍵值分析	2059.3　8279可編程鍵盤/顯示器芯片接口技術	2179.3.1　8279的工作原理	2179.3.2　8279的數(shù)據(jù)輸入、顯示輸出及命令格式	2199.3.3　8279的接口方法	2249.4　液晶顯示器LCD接口技術	2289.4.1　LCD顯示器的工作原理和驅(qū)動方式	2289.4.2　點陣字符型液晶顯示模塊接口技術	2309.5　復習思考題	241第10章　單片機應用系統(tǒng)虛擬仿真設計實例	24310.1　數(shù)字多用表	24310.1.1　功能要求	24310.1.2　硬件電路設計	24310.1.3　軟件程序設計	24610.2　可調(diào)數(shù)字鐘	25410.2.1　功能要求	25410.2.2　硬件電路設計	25410.2.3　軟件程序設計	25510.3　電子萬年歷	25810.3.1　功能要求	25810.3.2　硬件電路設計	25810.3.3　軟件程序設計	26110.4　數(shù)字溫度計	26710.4.1　功能要求	26710.4.2　硬件電路設計	26710.4.3　軟件程序設計	27110.5　復習思考題	285附錄A　8051指令表	286

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　　本書在構(gòu)思及選材上，注意了盡量符合單片機應用系統(tǒng)的發(fā)展要求，并在Proteus軟件平臺上實現(xiàn)書中所述實例，保證系統(tǒng)設計原理和方法上的先進性。全書共分為10章，第1章闡述8051單片機的基本組成、存儲器結(jié)構(gòu)及CPU時序。第2章為Proteus快速入門，介紹在ISIS集成環(huán)境中繪制原理電路圖，并進行源代碼仿真調(diào)試的方法。第3章闡述8051單片機的指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計。第4章～第6章分別闡述8051單片機的中斷系統(tǒng)、定時器以及串行口的工作原理與應用方法。第7章闡述8051單片機系統(tǒng)擴展方法。第8章闡述DAC及ADC接口技術，介紹了DAC0832、ADC0809等常用芯片與單片機的接口方法。第9章闡述鍵盤與顯示器接口技術，介紹了LED/LCD顯示器、矩陣鍵盤與單片機的接口方法。第10章以4個實例闡述了在Proteus平臺進行單片機應用系統(tǒng)虛擬仿真設計的方法。全書每一章都配有Proteus設計例子，并隨本書配套光盤提供給讀者，通過本書的學習，可以較快地掌握單片機基本原理及接口應用技術，為實際工作打下堅實的基礎。

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