單片機(jī)原理及接口技術(shù)

前言

　　目前單片機(jī)已經(jīng)滲透到了人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機(jī)上各種儀表的控制、計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理、廣泛使用的各種智能IC卡、民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)，更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表和醫(yī)療器械了。科技越發(fā)達(dá)，智能化的東西就越多，使用的單片機(jī)也就越多。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)越來(lái)越成為社會(huì)發(fā)展的需求。單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程也成為高等學(xué)校重要的基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課。　　全書共9章，按照基礎(chǔ)理論－實(shí)訓(xùn)操作－總結(jié)的順序，主要介紹AT89C5l單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)知識(shí)、軟程序設(shè)計(jì)、調(diào)試工具軟件Keilc與軟硬結(jié)合的調(diào)試仿真工具軟件Protues的融合應(yīng)用，將產(chǎn)品開發(fā)的流程理念充分貫穿于其中。第1章到第5章均是針對(duì)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，第6章到第8章主要是針對(duì)常用接口部分的擴(kuò)展應(yīng)用學(xué)習(xí)，第9章專門介紹2個(gè)單片機(jī)應(yīng)用的綜合實(shí)例。從專用芯片到Keil的調(diào)試，從而完成軟件設(shè)計(jì)，用工具軟件Protues先進(jìn)行產(chǎn)品的仿真，再用面包板（實(shí)驗(yàn)PCB或教學(xué)實(shí)驗(yàn)板）進(jìn)行制作。教學(xué)時(shí)可融合于前面的每一章節(jié)中。本書從原理到應(yīng)用，以應(yīng)用實(shí)例為主，每個(gè)例子均已實(shí)踐檢測(cè)。每一章節(jié)均體現(xiàn)“教、學(xué)、做”的思想在里面，符合當(dāng)前工學(xué)結(jié)合的理念與思路。　　本教材是針對(duì)學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)單片機(jī)基礎(chǔ)并能快速入門產(chǎn)品開發(fā)，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單應(yīng)用制作相應(yīng)的單片機(jī)產(chǎn)品，并能有一定的擴(kuò)展學(xué)習(xí)的資源空間接口部分。引入調(diào)試軟件KeilC與單片機(jī)仿真軟件Protues的相關(guān)應(yīng)用，產(chǎn)品開發(fā)的流程理念貫穿于其中，達(dá)到在穩(wěn)固掌握基礎(chǔ)理念的基礎(chǔ)上再應(yīng)用與開發(fā)。每一章節(jié)中都配有練習(xí)，小結(jié)中闡明講授重點(diǎn)，也就是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)及方法指導(dǎo)。針對(duì)有些專業(yè)還專門設(shè)置了課程設(shè)計(jì)（或綜合訓(xùn)練）。本書也特別編寫了8個(gè)課題，方便老師與同學(xué)們完成該項(xiàng)訓(xùn)練。　　通過(guò)對(duì)本教材的學(xué)習(xí)，將使讀者達(dá)到以下目標(biāo)。　?。?）了解單片機(jī)的組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，獲得其硬件和軟件的必要基礎(chǔ)知識(shí)；　?。?）在初步掌握MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，掌握匯編語(yǔ)言程序的分析，能根據(jù)實(shí)際工作要求進(jìn)行一般的程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用；　?。?）能基本掌握Keil（程序調(diào)試軟件）與Protues（虛擬軟件與硬件的連機(jī)仿真）兩個(gè)軟件界面操作與應(yīng)用；　?。?）基本掌握單片機(jī)內(nèi)部硬件資源和常用外圍電路的初步應(yīng)用方法；　?。?）掌握中小型單片機(jī)應(yīng)用電路的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。通過(guò)很多實(shí)例的講解，能完全掌握整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程。　　本書可作為高職高專院校電子信息類、計(jì)算機(jī)類、自動(dòng)化類、機(jī)電類及控制類各專業(yè)的單片機(jī)技術(shù)課程教材，也可作為職工大學(xué)、函授大學(xué)、中職學(xué)校的教材及單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)人員的參考書。

內(nèi)容概要

　　 本書以流行單片機(jī)芯片AT89C51為主體介紹了單片機(jī)的原理、常用單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用。全書共9章。每章都是按照基礎(chǔ)理論-實(shí)訓(xùn)操作-總結(jié)，前第1章到第5章均是針對(duì)AT89C51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，后第6章到第8章主要是針對(duì)常用接口部分的擴(kuò)展應(yīng)用學(xué)習(xí)，最后第9章專門介紹3個(gè)單片機(jī)應(yīng)用的綜合實(shí)例。每一章節(jié)中都配有練習(xí)，小結(jié)中闡明講授重點(diǎn)也就是學(xué)生學(xué)習(xí)重點(diǎn)及方法指導(dǎo)。針對(duì)有些專業(yè)還專門設(shè)置了課程設(shè)計(jì)，本書也特別編寫了8個(gè)課題，方便老師與同學(xué)們完成該項(xiàng)訓(xùn)練。    本書內(nèi)容精練，實(shí)例豐富，用實(shí)訓(xùn)來(lái)強(qiáng)化原理的基礎(chǔ)知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)相結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的全面性和連貫性，又做到了理論與實(shí)踐內(nèi)容的融合貫通，體現(xiàn)了應(yīng)用性人才培養(yǎng)的特點(diǎn)。特別適合作為高職高專院校電子信息類、計(jì)算機(jī)類、自動(dòng)化類、機(jī)電類及控制類各專業(yè)的單片機(jī)技術(shù)課程教材，也可作為職工大學(xué)、函授大學(xué)、中職學(xué)校的教材及單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)	　1.1  計(jì)算機(jī)中的數(shù)和編碼	　　1.1.1  計(jì)算機(jī)中的數(shù)制	　　1.1.2  符號(hào)數(shù)的表示法	　　1.1.3  二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算	　　1.1.4  二進(jìn)制編碼	　　　　1.1.5  邏輯電路	　1.2  單片機(jī)概論	　　1.2.1  嵌入式系統(tǒng)、單片機(jī)	　　1.2.2  單片機(jī)的發(fā)展概況	　　1.2.3  應(yīng)用廣泛的AT89系列單片機(jī)	　1.3  單片機(jī)應(yīng)用研發(fā)工具和教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置	　　1.3.1  單片機(jī)應(yīng)用研發(fā)工具	　　1.3.2  單片機(jī)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置	　　1.3.3  AT89C51單片機(jī)研發(fā)工具操作演示	　小結(jié)	　練習(xí)題1	第2章  AT89C51單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)	　2.1  AT89C51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳	　　2.1.1  AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖	　　2.1.2  AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)	　　2.1.3  AT89C51的信號(hào)引腳	　　2.1.4  時(shí)鐘與復(fù)位電路	　2.2  AT89C51的內(nèi)部存儲(chǔ)器	　　2.2.1  內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元	　　2.2.2  內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元	　　2.2.3  MCS-51的堆棧	　　2.2.4  內(nèi)部程序存儲(chǔ)器	　2.3  實(shí)訓(xùn)1：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位、晶振、ALE信號(hào)的觀測(cè)	　　2.3.1  電路安裝	　　2.3.2  信號(hào)觀測(cè)	　小結(jié)	　練習(xí)題2	第3章  單片機(jī)的指令系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)	　3.1  基本概念	　　3.1.1  指令、指令系統(tǒng)、機(jī)器代碼	　　3.1.2  程序、程序設(shè)計(jì)、機(jī)器語(yǔ)言	　　3.1.3  匯編語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言指令格式	　　3.1.4  匯編（編譯）和編程（固化）	　　3.1.5  匯編語(yǔ)言常用符號(hào)	　3.2  MCS-51單片機(jī)指令的尋址方式	　　3.2.1  MCS-51單片機(jī)指令的尋址方式	　　3.2.2  MCS-51單片機(jī)指令尋址方式小結(jié)	　3.3  匯編語(yǔ)言的指令系統(tǒng)	　　3.3.1  數(shù)據(jù)傳送指令	　　3.3.2  算術(shù)運(yùn)算指令	　　3.3.3  邏輯運(yùn)算類及移位類指令	　　3.3.4  控制轉(zhuǎn)移類指令	　　3.3.5  位操作指令	　3.4  MCS-51單片機(jī)偽指令	　　3.4.1  常量和標(biāo)號(hào)	　　3.4.2  常用偽指令	　　3.4.3  手工匯編和機(jī)器匯編	　3.5  匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)	　　3.5.1  順序程序設(shè)計(jì)	　　3.5.2  分支程序設(shè)計(jì)	　　3.5.3  循環(huán)程序設(shè)計(jì)	　　3.5.4  子程序設(shè)計(jì)	　3.6  經(jīng)典功能模塊匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)例	　　3.6.1  定時(shí)程序	　　3.6.2  查表程序	　　3.6.3  碼制轉(zhuǎn)換程序	　　3.6.4  算術(shù)運(yùn)算程序	　3.7  實(shí)訓(xùn)2：軟件調(diào)試仿真器Keil u Vision及其應(yīng)用	　　3.7.1  Keil u Vision快速入門	　　3.7.2  用Keil設(shè)計(jì)延時(shí)子程序并仿真調(diào)試	　　3.7.3  用Keil設(shè)計(jì)分支結(jié)構(gòu)程序并仿真調(diào)試	　　3.7.4  用Keil設(shè)計(jì)查表程序并仿真調(diào)試	　3.8  實(shí)訓(xùn)3：跑馬燈的Proteus設(shè)計(jì)與仿真	　　3.8.1  Proteus ISIS窗口與基本操作	　　3.8.2  Proteus ISIS庫(kù)元件的認(rèn)識(shí)	　　3.8.3  跑馬燈Proteus電路原理圖的設(shè)計(jì)	　　3.8.4  跑馬燈Proteus與Keil u Vision的聯(lián)調(diào)與仿真	　小結(jié)	　練習(xí)題3	第4章  AT89C51 I/O及其應(yīng)用舉例	第5章  AT89C51單片機(jī)的中斷與定時(shí)	第6章  AT89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù)	第7章  AT89C51單片機(jī)的串行接口技術(shù)	第8章  單片機(jī)I/O擴(kuò)展及應(yīng)用	第9章  單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用制作	課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)書	　課題1：簡(jiǎn)易的交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)與制作	　課題2：定時(shí)鬧鈴的仿真、設(shè)計(jì)與制作	　課題3：直流電機(jī)PWM調(diào)速控制器的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課題4：數(shù)控電源的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課題5：數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課題6  單片機(jī)間的多機(jī)通信的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課題7：LCD簡(jiǎn)易時(shí)鐘的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課題8：LCD密碼鎖的設(shè)計(jì)、仿真與制作	　課程設(shè)計(jì)報(bào)告參考內(nèi)容	附錄1  AT89S51相對(duì)AT89C51增加的功能	附錄2  ASCII碼表	附錄3  MCS-51指令表	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　（3）邏輯運(yùn)算及移位指令　?、龠壿嬤\(yùn)算有“與”、“或”和“異或”運(yùn)算指令，逐位進(jìn)行，目的寄存器可以是A或directo　?、谘h(huán)移位必須在A中進(jìn)行，分為帶或不帶Cy的左移或右移指令?！　、圩止?jié)（8位）清零和取反必須在A中進(jìn)行?！　。?）控制轉(zhuǎn)移類指令　　①無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令可分為長(zhǎng)轉(zhuǎn)移、絕對(duì)轉(zhuǎn)移、相對(duì)轉(zhuǎn)移和間接轉(zhuǎn)移4種。長(zhǎng)轉(zhuǎn)移IdMP轉(zhuǎn)移范圍是64KB；絕對(duì)轉(zhuǎn)移AJMP轉(zhuǎn)移范圍是與當(dāng)前PC值同一2KB范圍；相對(duì)轉(zhuǎn)移SJMP轉(zhuǎn)移范圍是當(dāng)前PC為-128B－127B。使用AJMP和SJMP指令應(yīng)該注意轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址是否在轉(zhuǎn)移范圍內(nèi)，若超出范圍，程序?qū)⒊鲥e(cuò)。間接轉(zhuǎn)移也稱散轉(zhuǎn)指令，屬變址尋址，以DPTR為基址，由A的值來(lái)決定具體的轉(zhuǎn)移地址。　?、跅l件轉(zhuǎn)移指令可分為判C轉(zhuǎn)移、判bit轉(zhuǎn)移、判A轉(zhuǎn)移、減1非0轉(zhuǎn)移和比較轉(zhuǎn)移指令。滿足條件，則轉(zhuǎn)移；不滿足條件，則程序順序執(zhí)行?！　、壅{(diào)用指令根據(jù)其調(diào)用子程序范圍分為長(zhǎng)調(diào)用和絕對(duì)調(diào)用兩種，其特點(diǎn)類似于長(zhǎng)轉(zhuǎn)移和絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令。長(zhǎng)調(diào)用可調(diào)用64KB范圍內(nèi)的子程序；絕對(duì)調(diào)用只能調(diào)用與當(dāng)前PC值同一2KB范圍內(nèi)的子程序?！　、芊祷刂噶顚?duì)應(yīng)于調(diào)用指令，分為子程序返回和中斷返回兩種，兩者不能混淆。其功能都是從堆棧中取出斷點(diǎn)地址，送入PC，使程序從主程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。　?、菘詹僮髦噶畹墓δ軆H使PC加1，常用于在延時(shí)或等待程序中時(shí)間“微調(diào)”?！　。?）位操作類指令　?、傥粋魉椭荒茉贑y與bit之間進(jìn)行，bit與bit之間不能直接傳送?！　、谖恍拚种?、清零和取反，只能由Cy或bit進(jìn)行?！　、畚贿壿嬤\(yùn)算只有“與”、“或”兩種指令，無(wú)位“異或”指令。　　4.偽指令不是指令，是對(duì)匯編語(yǔ)言源程序進(jìn)行匯編時(shí)，提供有關(guān)匯編信息的輔助標(biāo)記。其中最常用的有：起始偽指令ORG，用于規(guī)定指令起始地址；等值偽指令EQU，用于給字符賦值；定義字節(jié)偽指令DB，用于在程序存儲(chǔ)器中定義字節(jié)數(shù)據(jù)，定義字偽指令DW，用于在程序存儲(chǔ)器中定義字?jǐn)?shù)據(jù)。　　、　　對(duì)于具體指令，要掌握格式和功能，但因?yàn)橹噶顥l數(shù)多，開始時(shí)不宜死記硬背，應(yīng)在程序設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，多加練習(xí)?！　?.在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要明確單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)預(yù)計(jì)完成的設(shè)計(jì)任務(wù)、功能要求和硬件資源，然后確定算法并進(jìn)行優(yōu)化，接著畫程序流程圖，然后再編制和調(diào)試程序。程序流程圖是用各種圖形、符號(hào)、指向線等來(lái)描述程序的執(zhí)行過(guò)程，可以幫助設(shè)計(jì)程序、閱讀程序和查找程序中的錯(cuò)誤。讀者在編程的過(guò)程中要養(yǎng)成先畫流程圖的好習(xí)慣。　　一個(gè)好的程序不僅要完成規(guī)定的功能任務(wù)，而且還應(yīng)該執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少、條理清晰、閱讀方便、便于移植、巧妙而實(shí)用。采用循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序可以使程序的容量大大減少，提高程序的效率，節(jié)省內(nèi)存?！　〗Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，任何復(fù)雜的程序都可由順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

編輯推薦

　　任務(wù)驅(qū)動(dòng)，行動(dòng)導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合，學(xué)生主體，過(guò)程考核。

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