單片機(jī)原理及應(yīng)用

前言

　　“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是工科院校機(jī)械類、電氣與電子信息類、計(jì)算機(jī)類各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。目前單片機(jī)教學(xué)中普遍存在以下問題：　　（1）教材脫離教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)際。教材中包含的內(nèi)容越來越多，難度也在不斷加大。為此任課教師需要花很大力氣重新組織教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生則須以教師講義作為主要書面材料，教材有形同虛設(shè)的現(xiàn)象?！　。?）教材內(nèi)容忽略實(shí)際應(yīng)用需求。目前單片機(jī)教程幾乎清一色地將匯編語言作為主要甚至是唯一編程語言，而實(shí)際應(yīng)用中所需的C51編程語言卻沒有得到足夠的重視，學(xué)生在學(xué)完課程后仍缺乏實(shí)用編程能力?！　。?）教材編寫思路較少考慮學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律。多數(shù)教材仍沿用先理論后應(yīng)用的傳統(tǒng)編寫思路，內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上缺乏新意，面對抽象概念多、理解困難的學(xué)習(xí)呼聲缺乏有效的改進(jìn)辦法?！　。?）與教材配套的教學(xué)實(shí)驗(yàn)手段相對落后。多數(shù)教材仍默認(rèn)基于電路實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的做法。由于受實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生難以得到足夠的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，教學(xué)實(shí)踐效果很不理想?！　楦淖冞@一現(xiàn)狀，我們認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)首先從改革教材體系的不適應(yīng)性方面人手，本書在單片機(jī)傳統(tǒng)教學(xué)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大改進(jìn)，其特色如下：　　（1）以C5l編程語言作為貫穿全書各章節(jié)的主線，匯編語言內(nèi)容僅按能讀懂源代碼程序的要求安排。這與現(xiàn)有教材以匯編語言為主，C51語言為輔的普遍做法截然不同。如此強(qiáng)化C5l的目的很明顯，就是為學(xué)生日后從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。　?。?）將近年來國際上熱門的單片機(jī)仿真軟件引進(jìn)到教材體系中，并按照循序漸進(jìn)、適度分散的原則，將Proteus和Keil C51與單片機(jī)內(nèi)容緊密銜接，使單片機(jī)的抽象概念直觀化，編程效果可視化。目前單片機(jī)教材中介紹Proteus內(nèi)容的為數(shù)甚少，即使有也只是在書末附錄中以新技術(shù)簡介方式一帶而過。而本書則是將其視作教學(xué)工具，要求學(xué)生逐步掌握?！　。?）以仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)物實(shí)驗(yàn)，本書附錄A中設(shè)置了一組與重要知識(shí)點(diǎn)銜接、具有設(shè)計(jì)性或綜合性特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方案。為方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前預(yù)覽，每個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)里還包括了相關(guān)內(nèi)容的閱讀材料。由于仿真實(shí)驗(yàn)可以不受課堂學(xué)時(shí)的限制，不怕實(shí)驗(yàn)儀器損壞，學(xué)生會(huì)有更多的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，有利于加深抽象概念的理解，掌握難度較大的編程和電路設(shè)計(jì)技能，收到事半功倍的效果?！　。?）考慮到許多院校已有逐步取消或弱化“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程的趨勢，在本書第1章中增加了“單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)”一節(jié)，選學(xué)數(shù)制及布爾運(yùn)算的有關(guān)內(nèi)容；調(diào)整了部分章節(jié)結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)做法中集中于接口章節(jié)的內(nèi)容（如鍵盤、指示燈、顯示器等內(nèi)容）前移至編程語言章節(jié)中，以減小與原理教學(xué)內(nèi)容的時(shí)間差，使學(xué)生盡早了解到學(xué)習(xí)用途，增加學(xué)習(xí)興趣?！　。?）本書中全部電路原理圖都采用了Proteus原理圖模塊繪制，書中所有實(shí)例程序都通過了仿真調(diào)試，以此杜絕許多教材中存在電路圖不規(guī)范、實(shí)例程序調(diào)不通的難堪問題。

內(nèi)容概要

本書以MCS51系列單片機(jī)80C51為例介紹單片機(jī)的工作原理、基本應(yīng)用與開發(fā)技術(shù)。主要內(nèi)容包括：單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、內(nèi)外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、匯編與C51語言、中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口通信、系統(tǒng)接口、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。　　本書在單片機(jī)傳統(tǒng)教學(xué)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大改進(jìn)，以C51編程語言作為貫穿全書各章節(jié)的主線，并將單片機(jī)仿真軟件Proteus和C51編譯軟件Keil的用法與之緊密銜接，書末附有與教學(xué)進(jìn)度呼應(yīng)的8個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及相關(guān)閱讀材料?！　”緯勺鳛楦叩裙た圃盒C(jī)械類、電氣與電子信息類、計(jì)算機(jī)類各專業(yè)48～64學(xué)時(shí)要求的教材，也可作為從事嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)從業(yè)人員的崗位培訓(xùn)教材及自學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章　單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述　1.1　單片機(jī)概述　　1.1.1  單片機(jī)及其發(fā)展概況　　1.1.2  單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用　　1.1.3  單片機(jī)的發(fā)展趨勢　　1.1.4  MCS51單片機(jī)的學(xué)習(xí)　1.2　單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)　　1.2.1  數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　　　1.2.2  有符號(hào)數(shù)的表示方法　　1.2.3  位、字節(jié)和字　　1.2.4  BCD碼　　1.2.5  ASCII碼　　1.2.6  基本邏輯門電路　1.3　Proteus應(yīng)用簡介　　1.3.1  ISIS模塊應(yīng)用舉例　　1.3.2  ARES模塊應(yīng)用舉例　本章小結(jié)第2章　MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理　2.1　MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)　　2.1.1　MCS 51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　2.1.2　MCS51引腳及功能　2.2　MCS51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　　2.2.1　存儲(chǔ)器劃分方法　　2.2.2　程序存儲(chǔ)器　　2.2.3　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　2.3　單片機(jī)的復(fù)位、時(shí)鐘與時(shí)序　　2.3.1　復(fù)位與復(fù)位電路　　2.3.2　時(shí)鐘電路　　2.3.3　CPU時(shí)序　2.4　并行I/O口　　2.4.1　P1口　　2.4.2　P3口　　2.4.3　P0口　　2.4.4　P2口第3章  單片機(jī)的匯編語言與程序設(shè)計(jì)　3.1　匯編語言概述　　3.1.1　匯編語言指令格式　　3.1.2　描述操作數(shù)的簡記符號(hào)　　3.1.3　尋址方法　3.2　MCS51指令系統(tǒng)簡介　　3.2.1　數(shù)據(jù)傳送與交換類指令　　3.2.2　算術(shù)運(yùn)算類指令　　3.2.3　邏輯運(yùn)算及移位類指令　　3.2.4　控制轉(zhuǎn)移類指令　　3.2.5　偽指令　3.3　匯編語言的編程方法　　3.3.1　Proteus仿真開發(fā)系統(tǒng)　　3.3.2　匯編程序應(yīng)用舉例　本章小結(jié)　習(xí)題第4章　單片機(jī)的C51語言　4.1　C51的程序結(jié)構(gòu)　　4.1.1　C51語言概述　　4.1.2　C51的程序結(jié)構(gòu)　4.2　C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　4.2.1　C51的變量　　4.2.2　C51的指針　4.3　C51與匯編語言的混合編程　　4.3.1　在C51中調(diào)用匯編程序　　4.3.2　在C51中嵌入?yún)R編代碼　4.4　C51仿真開發(fā)環(huán)境　　4.4.1　Keil的編譯環(huán)境μVision3　　4.4.2　基于Proteus和Keil C的程序開發(fā)過程　4.5　C51應(yīng)用編程初步　　4.5.1　I/O端口的簡單應(yīng)用　　4.5.2　I/O端口的進(jìn)階實(shí)踐　本章小結(jié)　　習(xí)題　第5章　單片機(jī)的中斷系統(tǒng)　5.1　中斷的概念　5.2　中斷控制系統(tǒng)　　5.2.1　中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　　5.2.2　中斷請求標(biāo)志寄存器　　……第6章　單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器第7章　單片機(jī)的串行通信技術(shù)第9章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)附錄A　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）實(shí)際電路調(diào)試　　在制成的印刷電路板上焊接元器件，利用編程器將*.HEX文件寫入單片機(jī)程序存儲(chǔ)器，接著進(jìn)行硬件系統(tǒng)電路接線，然后上電進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，直至達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)功能?！　∩鲜隼L圖、編譯、調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)等具體方法，請結(jié)合本書附錄中的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)內(nèi)容進(jìn)行對照學(xué)習(xí)，此處不作展開介紹。　　3.3.2匯編程序應(yīng)用舉例　　用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的過程和用高級(jí)語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的過程類似，一般需要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟。　?。?）分析問題，確定算法或解題思路　　實(shí)際問題是多種多樣的，不可能有統(tǒng)一的模式，必須具體問題具體分析。對于同一個(gè)問題，也存在多種不同的解決方案，應(yīng)通過認(rèn)真比較從中挑選最佳方案。　?。?）畫流程圖　　流程圖又稱程序框圖，可以直觀地表示出程序的執(zhí)行過程或解題步驟和方法。同時(shí)，它給出程序的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)整體與部分之間的關(guān)系，將復(fù)雜的程序分成若干簡單的部分，給編程工作帶來方便。流程圖還充分地表達(dá)了程序的設(shè)計(jì)思路，將問題與程序聯(lián)系起來，便于我們閱讀、理解程序，查找錯(cuò)誤。畫流程圖是程序設(shè)計(jì)的一種簡單、易行及有效的方法?！　。?）編寫程序　　根據(jù)流程圖中各部分的功能，寫出具體程序，再由流程圖給出的各部分之問的關(guān)系整理出全部程序。（4）調(diào)試和修改具體的程序必須裝入程序存儲(chǔ)器調(diào)試運(yùn)行，如果運(yùn)行的結(jié)果不能滿足要求，就要對程序或流程圖進(jìn)行檢查并作必要的修改，通過反復(fù)修改運(yùn)行，完成程序設(shè)計(jì)。　　常用的流程圖圖形符號(hào)見表3.7所示。

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