MCS-51單片機原理及接口技術

前言

　　隨著我國現(xiàn)代化進程的不斷推進，高級技術應用型人才的社會需求不斷增加，高等職業(yè)教育承擔著培養(yǎng)技術型人才的重任越來越受到國家的高度重視。高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)生產(chǎn)、建設、服務、管理一線的應用型人才，突出實用性與針對性。單片機課程作為電氣電子類專業(yè)的主要技術課程受到各院校高度重視，紛紛進行課程改革和實驗室建設，廣大學生利用單片機進行電子設計制作并參加電子設計大賽，極大地增強了學生工程實踐能力，這正體現(xiàn)了單片機技術的應用特性。對于學生來講，掌握單片機知識與技能后，可以直接憑此參與就業(yè)。鑒于此，本書在內(nèi)容選取上注重應用性，淡化理論，把在工程實際中廣泛應用的知識、技術講透，并輔助以工程實際例子來加強應用性，舉例力求其完整性；在內(nèi)容組織上注意高職院校學生的特點，深入淺出，循序漸進。　　本書共分為9章，第1章為MCS.51單片機的基本知識和組成結構：第2章為MCS.51單片機指令系統(tǒng)及其程序設計；第3、4、5、6、7章為MCS.51單片機的中斷技術、定時器／計數(shù)器、功能擴展、接口技術和串行通信技術等；第8章為C51及其應用編程，以簡明扼要的方式介紹C51的基本規(guī)則，舉例大多是前面章節(jié)匯編語言程序的翻版，對照性強，便于掌握。目前KeilC／FranklinC已被工程技術人員廣泛采用，使得單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)效率大大提高，通過這一章的學習，基本能達到使用C51編程的目的；第9章講述單片機應用系統(tǒng)設計開發(fā)的步驟、方法，以及單片機應用系統(tǒng)的抗干擾技術，并有三個完整的應用實例，其中電動小車自平衡系統(tǒng)為2007年全國大學生電子設計競賽題目，具有綜合性，而簡易電腦時鐘具有趣味性，全部程序用C5l編寫?！　”緯赏舻卤霌沃骶?，負責第1章編寫并對全書進行統(tǒng)稿，副主編鐘秉翔編寫第2章和第8章，副主編劉顯榮編寫第4章和第5章，葉文編寫第6章，張義輝編寫第3章，李家慶和李芳編寫第9章，劉解生編寫第7章。要特別感謝四川工程職業(yè)技術學院郭杰和天津濱海職業(yè)技術學院王玉松，他們在本書第一版編寫中做出了巨大貢獻。還要特別感謝在本書第一版使用中提出寶貴意見的胡文金、彭宇興等同志，同時，胡文金教授擔任本書主審，提出了很多非常好的修改意見。本書在編寫過程中得到重慶科技學院電子信息工程學院領導和教務處領導的關心和支持，在本書統(tǒng)稿過程中得到唐德東同志的許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。　　由于編者水平有限，書中必定存在疏漏和錯誤，不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書以MCS-51系列單片機為背景介紹單片機原理及其接口技術，主要內(nèi)容包括：單片機組成結構；單片機指令系統(tǒng)和匯編語言程序設計；單片機中斷技術和定時器/計數(shù)器應用；單片機功能擴展技術；C51編程語言及其應用；鍵盤、顯示、A/D、D/A、開關量等功能性接口技術；單片機通信技術；單片機應用系統(tǒng)設計方法、步驟、以及工程應用舉例等?！　”緯帉懲怀鰬眯院蛯嵺`性，將單片機應用中的最新技術寫入教材。在接口技術部分，將SPI、I2C接口技術作了詳細介紹，并有實際例子幫助讀者加深理解SPI、I2C技術。在通信部分，把重點放在PC機與單片機之間點對點和點對面的通信技術方面，具有較高的實用價值。將C51寫入教材是對單片機程序設計語言的最好補充和延伸，C51部分的許多例子都有與之對應的匯編語言例子，便于讀者對比學習。教材中的例子都取材于工程應用，突出例程的實用性和完整性，這不僅僅是為了學習知識而舉例，而更重要的是為了掌握單片機的基本應用特性，從應用出發(fā)，又回到實際應用中去。  　本書深入淺出，淡化理論，突出工程應用，適合作為高職高專院校自動化及其相關專業(yè)的教材，也可作為工程技術人員的參考用書。

作者簡介

汪德彪，男，1966年9月生，重慶大足人，重慶科技學院電子信息工程學院教師，高級工程師。從事微機原理及單片機，計算機控制技術等課程教學10余年，主要研究方向為人工計算智能和先進控制技術，主持重慶市教委自然科學基金項目1項，作為技術負責人完成重慶市科委科技攻關項目1

書籍目錄

第1章  MCS-51系列單片機的組成　1.1  單片機概述　　1.1.1  單片機的發(fā)展歷史　　1.1.2  目前主流單片機　　1.1.3  單片機的應用領域　1.2  MCS-51系列單片機的內(nèi)部結構　　1.2.1  微處理器結構　　1.2.2  振蕩與時鐘　　1.2.3  時鐘周期、狀態(tài)周期和機器周期　　1.2.4  復位及復位電路　　1.2.5  MCS-51系列單片機的引腳特性　1.3  MCS-51系列單片機的存儲器組織　　1.3.1  程序存儲器　　1.3.2  片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器　　1.3.3  特殊功能寄存器　　1.3.4  片外數(shù)據(jù)存儲器　1.4  MSC-51系列單片機的基本I/O口　　1.4.1  P0口的結構與特性　　1.4.2  P1口的結構與特性　　1.4.3  P2口的結構與特性　　1.4.4  P3口的結構與特性　1.5  MCS-51系列單片機的工作方式　本章小結　習題1第2章  MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng)及匯編語言程序設計　2.1  指令格式與尋址方式　　2.1.1  指令格式　　2.1.2  MCS-51單片機尋址方式　2.2  MCS-51單片機指令系統(tǒng)　　2.2.1  數(shù)據(jù)傳送和交換類指令　　2.2.2  算術運算類指令　　2.2.3  邏輯運算指令　　2.2.4  控制轉(zhuǎn)移指令　　2.2.5  位操作類指令　2.3  匯編語言程序設計　　2.3.1  MCS-51單片機匯編語言的偽指令　　2.3.2  程序結構　　2.3.3  匯編語言程序設計方法　2.4  實用程序設計舉例　　2.4.1  數(shù)制轉(zhuǎn)換程序　　2.4.2  數(shù)據(jù)處理程序設計　　2.4.3  查表程序設計　　2.4.4  子程序設計　　2.4.5  延時程序設計　本章小結　習題2第3章  MCS-51系列單片機中斷系統(tǒng)　3.1  中斷系統(tǒng)概述　　3.1.1  中斷系統(tǒng)的概念　　3.1.2  中斷的作用　3.2  MCS-51系列單片機中斷源與中斷請求　　3.2.1  定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON　　3.2.2  串行口控制寄存器SCON　3.3  MCS-51系列單片機中斷控制　　3.3.1  中斷允許控制　　3.3.2  中斷優(yōu)先權管理　3.4  中斷響應　　3.4.1  中斷響應條件　　3.4.2  中斷響應過程　　3.4.3  中斷響應的時間　3.5  中斷請求的撤除　3.6  中斷應用舉例　　3.6.1  中斷程序設計基礎　　3.6.2  外部中斷應用舉例　　3.6.3  外部中斷的擴展　3.7  中斷應用注意事項　本章小結　習題3第4章  MCS-51系列單片機定時器/計數(shù)器　4.1  MCS-51系列單片機定時器/計數(shù)器的結構　4.2  MCS-51系列單片機定時器/計數(shù)器的控制　　4.2.1  定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD　　4.2.2  定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON　4.3  定時器/計數(shù)器的工作方式及應用　　4.3.1  定時器/計數(shù)器方式0及應用　　4.3.2  定時器/計數(shù)器方式1及應用　　4.3.3  定時器/計數(shù)器方式2及應用　　4.3.4  定時器/計數(shù)器方式3及應用　　4.3.5  定時器/計數(shù)器的其他應用舉例　本章小結　習題4第5章  MCS-51系列單片機的擴展　……第6章  MCS-51系列單片機的接口技術第7章  MCS-51系列單片機串行通信第8章  C51程序設計語言及程序設計第9章  單片機應用系統(tǒng)設計與開發(fā)附錄A  ASCII碼字符表附錄B  MCS-51單片機指令表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　MCS.51系列單片機的組成　　1.1　單片機概述　　計算機系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝巨型化、單片化、網(wǎng)絡化三個方向發(fā)展。巨型化發(fā)展的目的在于不斷提高計算機的運算速度和處理能力以解決復雜系統(tǒng)計算和高速數(shù)據(jù)處理，比如系統(tǒng)仿真和模擬、實時運算和處理。單片化是把計算機系統(tǒng)盡可能集成在一塊半導體芯片上，其目的在于計算機微型化和提高系統(tǒng)的可靠性，這種單片計算機簡稱單片機。單片機的內(nèi)部硬件結構和指令系統(tǒng)主要是針對自動控制應用而設計的，所以單片機又稱微控制器MCU（Micro Contro11er Unit），用它可以很容易地將計算機嵌入到各種儀器和現(xiàn)場控制設備中，因此單片機又叫做嵌入式微控制器（Embedded MCU）。單片機自20世紀70年代問世以來，以其鮮明的特點得到迅猛發(fā)展，已廣泛應用于家用電器、智能玩具、智能儀器儀表、工業(yè)控制、航空航天等領域，經(jīng)過30多年的發(fā)展，性能不斷提高、品種不斷豐富，已經(jīng)形成自動控制的一支中堅力量。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年產(chǎn)量已達1～3億片，且每年以大約16％的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1％。這說明單片機應用在我國有著廣闊的前景。對于從事自動控制的技術人員來講，掌握單片機原理及其應用已經(jīng)成為其不可或缺的學習任務?！　?.1.1　單片機的發(fā)展歷史　　隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，誕生了微處理器，也才有了單片機的產(chǎn)生與發(fā)展，單片機的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段：　　第一階段（1974年～1976年）為單片機的初級階段。由于受工藝和集成度的限制，這一階段單片機的主要特點是功能和結構簡單，片內(nèi)只包含8位的CPU、648的隨機存儲器和2個并行I/O接口。受制造水平和工藝限制，采用雙片結構，還需外接一片內(nèi)含ROM、定時器/計數(shù)器和并行I/O接口的集成電路才能構成微型計算機，嚴格意義上講，這還不是單片機。

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