單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書從嵌入式系統(tǒng)概念出發(fā)，以應(yīng)用最廣泛的51系列單片機(jī)為主介紹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。主要內(nèi)容包括：單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、內(nèi)部各功能部件的工作原理、應(yīng)用編程及外部擴(kuò)展技術(shù)。本書力圖體現(xiàn)實(shí)用性和先進(jìn)性，采用匯編語言和C語言相對照的編程方式，對串行總線I2C、SPI、CAN及新型接口作了詳細(xì)論述，教材的實(shí)訓(xùn)部分以可在系統(tǒng)編程（ISP）的51系列單片機(jī)開發(fā)板作為讀者的實(shí)踐環(huán)節(jié)，集知識性、趣味性、實(shí)用性于一體，使學(xué)生帶著興趣學(xué)習(xí)和實(shí)踐。為適應(yīng)新型調(diào)試手段的需要，本書對仿真調(diào)試及設(shè)計(jì)軟件Proteus進(jìn)行了介紹，并為其使用方便提供了電路圖。
　　本書的知識點(diǎn)安排得當(dāng)，編排由淺入深、條理清晰，并精心安排了大量應(yīng)用實(shí)例，每章未有小結(jié)、思考題和習(xí)題，書后附參考答案。
　　本書可作為計(jì)算機(jī)類、信息類、機(jī)電類等專業(yè)本科生的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)高職高專學(xué)生的教材或教學(xué)參考書，還可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論
第0章　計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識
　0.1　微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
　　0.1.1　微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　0.1.2　微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理
　　0.1.3　微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
　0.2　計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制
　　0.2.1　計(jì)算機(jī)中的數(shù)
　　0.2.2　計(jì)算機(jī)中的有符號數(shù)的表示
　　0.2.3　進(jìn)位和溢出
　　0.2.4　BCD碼
　　0.2.5　BCD碼的運(yùn)算
　　0.2.6　ASCII碼
　0.3　小結(jié)
　思考題與習(xí)題0
第1章　MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)
　1.1　MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
　　1.1.1　概述
　　1.1.2　CPU
　1.2　存儲器
　　1.2.1　程序存儲器
　　1.2.2　外部數(shù)據(jù)存儲器
　　1.2.3　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器
　1.3　特殊功能寄存器
　1.4　時(shí)鐘電路與復(fù)位電路
　　1.4.1　時(shí)鐘電路
　　1.4.2　單片機(jī)的時(shí)序單位
　　1.4.3　復(fù)位電路
　1.5　引腳功能
　　1.5.1　可總線擴(kuò)展的單片機(jī)引腳
　　1.5.2　不可總線擴(kuò)展的單片機(jī)引腳
　1.6　小結(jié)
　思考題與習(xí)題1
第2章　51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)
　2.1　尋址方式
　　2.1.1　立即尋址
　　2.1.2　直接尋址
　　2.1.3　寄存器尋址
　　2.1.4　寄存器間接尋址
　　2.1.5　變址尋址
　　2.1.6　相對尋址
　　2.1.7　位尋址
　2.2　數(shù)據(jù)傳送與交換指令
　　2.2.1　傳送類指令
　　2.2.2　交換指令
　2.3　算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令
　　2.3.1　算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令對標(biāo)志位的影響
　　2.3.2　以A為目的操作數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令
　　2.3.3　以dir為目的操作數(shù)的邏輯運(yùn)算指令
　　2.3.4　加1、減1指令
　　2.3.5　十進(jìn)制調(diào)整指令
　　2.3.6　專對A的指令
　　2.3.7　乘、除法指令
　　2.3.8　指令綜合應(yīng)用舉例
　2.4　控制轉(zhuǎn)移指令
　　2.4.1　調(diào)用程序和返回類指令
　　2.4.2　轉(zhuǎn)移指令
　　2.4.3　空操作指令
　　2.4.4　指令應(yīng)用舉例
　2.5　位操作指令
　2.6　小結(jié)
　思考題與習(xí)題2
第3章　MCS-51單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)
　3.1　概述
　3.2　偽指令
　3.3　順序程序設(shè)計(jì)
　3.4　分支程序設(shè)計(jì)
　3.5　循環(huán)程序設(shè)計(jì)
　3.6　位操作程序設(shè)計(jì)
　3.7　子程序
　3.8　小結(jié)
　思考題與習(xí)題3
第4章　單片機(jī)的C語言編程C51
　4.1　C51程序結(jié)構(gòu)
　4.2　C51的數(shù)據(jù)類型
　4.3　數(shù)據(jù)的存儲器類型和存儲器模式
　　4.3.1　數(shù)據(jù)的存儲器類型
　　4.3.2　存儲器模式
　　4.3.3　變量說明舉例
　4.4　指針
　　4.4.1　指針和指針變量
　　4.4.2　指針變量的數(shù)據(jù)類型和存儲類型
　　4.4.3　指針變量的說明
　　4.4.4　指向數(shù)組的指針變量
　4.5　C51對SFR、可尋址位、存儲器和I/O口的定
　　4.5.1　特殊功能寄存器SFR定義
　　4.5.2　對位變量的定義
　　4.5.3　C51對存儲器和外接I/O口的絕對地址訪問
　4.6　C51的運(yùn)算符
　4.7　函數(shù)
　　4.7.1　函數(shù)的分類
　　4.7.2　函數(shù)的定義
　　4.7.3　函數(shù)的調(diào)用
　　4.7.4　對被調(diào)函數(shù)的說明
　4.8　C語言編程實(shí)例
　　4.8.1　C語言程序的反匯編程序（源代碼）
　　4.8.2　順序程序的設(shè)計(jì)
　　4.8.3　循環(huán)程序的設(shè)計(jì)
　　4.8.4　分支程序的設(shè)計(jì)
　4.9　匯編語言和C語言的混合編程
　　4.9.1　C語言程序和匯編語言程序參數(shù)的傳遞
　　4.9.2　C　語言程序調(diào)用匯編語言程序舉例
　　4.9.3　C語言和匯編語言混合編程傳遞的參數(shù)多于3個(gè)的編程方法
　4.10　小結(jié)
　思考題與習(xí)題4
第5章　輸入、輸出接口P0～P3
　5.1　P0～P3并行接口的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
　　5.1.1　端口功能
　　5.1.2　端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
　5.2　編程舉例
　5.3　用并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示器和鍵盤電路
　　5.3.1　用并行口設(shè)計(jì)LED顯示電路
　　5.3.2　用并行口設(shè)計(jì)鍵盤電路
　5.4　小結(jié)
　思考題與練習(xí)5
第6章　MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)
　6.1　8XX51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　6.1.1　中斷源
　　6.1.2　中斷控制的有關(guān)寄存器
　6.2　中斷響應(yīng)過程
　　6.2.1　中斷處理過程
　　6.2.2　中斷請求的撤除
　6.3　中斷的程序設(shè)計(jì)
　　6.3.1　匯編語言中斷程序的設(shè)計(jì)
　　6.3.2　C51中斷程序的設(shè)計(jì)
　6.4　外部設(shè)備中斷的接入
　6.5　小結(jié)
　思考題與習(xí)題6
第7章　單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器
　7.1　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理
　7.2　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的寄存器
　　7.2.1　定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD
　　7.2.2　定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON
　7.3　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式
　7.4　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
　　7.4.1　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值C的計(jì)算和裝入
　　7.4.2　定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化編程
　　7.4.3　應(yīng)用編程舉例
　　7.4.4　門控位的應(yīng)用
　7.5　定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2
　　7.5.1　定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的結(jié)構(gòu)和外部引腳
　　7.5.2　定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的寄存器
　　7.5.3　定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的工作方式
　7.6　小結(jié)
　思考題與習(xí)題7
第8章　單片機(jī)的串行接口
　8.1　概述
　　8.1.1　同步和異步方式
　　8.1.2　通信方向
　　8.1.3　串行通信接口的任務(wù)
　　8.1.4　串行通信接口
　　8.1.5　波特率和發(fā)送接收時(shí)鐘
　　8.1.6　通信線的連接
　　8.1.7　關(guān)于　RS-232
　　8.1.8　單片機(jī)串行通信電路
　8.2　單片機(jī)串行口的結(jié)構(gòu)與工作原理
　　8.2.1　串行口結(jié)構(gòu)
　　8.2.2　工作原理
　　8.2.3　波特率的設(shè)定
　8.3　串行口的控制寄存器
　　8.3.1　串行口的控制寄存器SCON
　　8.3.2　電源控制寄存器PCON
　8.4　串行口的工作方式
　8.5　串行口的應(yīng)用編程
　　8.5.1　查詢方式
　　8.5.2　中斷法
　　8.5.3　串行通信編程實(shí)例
　8.6　利用串行口方式0擴(kuò)展I/O口
　8.7　單片機(jī)和PC的串行通信
　8.8　小結(jié)
　思考題與習(xí)題8
第9章　單片機(jī)總線與系統(tǒng)擴(kuò)展
　9.1　單片機(jī)系統(tǒng)總線和系統(tǒng)擴(kuò)展方法
　　9.1.1　單片機(jī)系統(tǒng)總線信號
　　9.1.2　外圍芯片的引腳規(guī)律
　　9.1.3　系統(tǒng)擴(kuò)展的方法
　　9.1.4　地址譯碼器
　9.2　存儲器的擴(kuò)展
　　9.2.1　存儲器的基本知識
　　9.2.2　程序存儲器的擴(kuò)展
　9.3　數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展
　9.4　同時(shí)擴(kuò)展SRAM和大于64KB　Flash的例子
　9.5　并行I/O接口的擴(kuò)展
　　9.5.1　通用鎖存器、緩沖器的擴(kuò)展
　　9.5.2　可編程并行接口芯片的擴(kuò)展
　9.6　存儲器和I/O口綜合擴(kuò)展電路
　9.7　擴(kuò)展多功能接口芯片8155
　9.8　小結(jié)
　思考題與習(xí)題9
第10章　單片機(jī)應(yīng)用接口技術(shù)
　10.1　并行D/A接口技術(shù)
　　10.1.1　D/A概述
　　10.1.2　DAC0832的擴(kuò)展接口
　　10.1.3　DAC1210的擴(kuò)展接口
　10.2　A/D接口技術(shù)
　　10.2.1　A/D概述
　　10.2.2　ADC0809的擴(kuò)展接口
　　10.2.3　AD574的擴(kuò)展接口
　10.3　V/F?。妷?頻率）轉(zhuǎn)換接口
　10.4　F/V?。l率/電壓）轉(zhuǎn)換接口
　10.5　人機(jī)接口技術(shù)
　　10.5.1　鍵盤接口擴(kuò)展
　　10.5.2　LED顯示器擴(kuò)展
　　10.5.3　用8279擴(kuò)展鍵盤與LED顯示器
　　10.5.4　LCD顯示器擴(kuò)展
　10.6　隔離與驅(qū)動接口
　10.7　小結(jié)
　思考題與習(xí)題10
第11章　串行總線技術(shù)
　11.1　I2C總線擴(kuò)展技術(shù)
　　11.1.1　I2C總線簡介
　　11.1.2　I2C總線的通信規(guī)程
　　11.1.3　串行I2C　E2PROM　AT24CXX
　　11.1.4　I2C總線的編程實(shí)現(xiàn)
　　11.1.5　串行E2PROM和8XX51接口實(shí)例
　　11.1.6　串行鐵電FRAM的擴(kuò)展
　11.2　SPI總線擴(kuò)展接口及應(yīng)用
　　11.2.1　SPI的原理
　　11.2.2　SPI總線的軟件模擬及擴(kuò)展技術(shù)
　　11.2.3　串行D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615的擴(kuò)展
　　11.2.4　8位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549的擴(kuò)展
　11.3　現(xiàn)場總線CAN
　　11.3.1　CAN總線特點(diǎn)
　　11.3.2　CAN總線協(xié)議
　　11.3.3　CAN　總線接口
　11.4　小結(jié)
　思考題與習(xí)題11
第12章　以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試
　12.1　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與開發(fā)工具
　　12.1.1　MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成
　　12.1.2　嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
　　12.1.3　嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具
　　12.1.4　嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試
　12.2　嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
　　12.2.1　軟件抗干擾
　　12.2.2　硬件抗干擾
　　12.2.3　“看門狗”技術(shù)
　12.3　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例——電子顯示屏
　12.4　小結(jié)
　思考題與習(xí)題12
第13章　實(shí)踐訓(xùn)練
　13.1　概述
　13.2　可在線編程（ISP）多功能實(shí)驗(yàn)板
　13.3　仿真調(diào)試技術(shù)
　　13.3.1　Proteus概述
　　13.3.2　Proteus中51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)
　　13.3.3　單片機(jī)仿真調(diào)試集成軟件包Keil　霽ision2介紹
　　13.3.4　Keil和Proteus的聯(lián)合使用仿真C51程序
　13.4　單片機(jī)編程（下載）方法
　13.5　實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
　　實(shí)驗(yàn)1　程序設(shè)計(jì)
　　實(shí)驗(yàn)2　并行接口輸入、輸出實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)3　中斷實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)4　定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)5　串行通信實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)6　矩陣鍵盤和顯示程序設(shè)計(jì)
　　實(shí)驗(yàn)7　串行E２PROM實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)8　串行D/A實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)9　串行A/D實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)10　電子廣告顯示屏控制實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)11　液晶顯示器顯示控制實(shí)驗(yàn)
　13.6　課程設(shè)計(jì)選題
　　附錄A　MCS-51指令表
　　附錄B　C51的庫函數(shù)
　思考題與習(xí)題解答
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?、矍度胧较到y(tǒng)軟件的特征：嵌入式系統(tǒng)軟件所使用的語言可以是匯編語言，也可以是高級語言。軟件一般固化在存儲器芯片或單片機(jī)本身，而不是存儲于磁盤等載體中。代碼要求高質(zhì)量、高可靠性、高實(shí)時(shí)性，并盡量減少占用的存儲器?！　、芮度胧较到y(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境：通用計(jì)算機(jī)具有完善的人機(jī)接口界面，在上面增加一些開發(fā)應(yīng)用程序和環(huán)境即可進(jìn)行對自身的開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本身不具備開發(fā)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，用戶必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、修改。這些工具和環(huán)境一般是指基于通用計(jì)算機(jī)上的軟、硬件設(shè)備及各種仿真器、編程器、邏輯分析儀、示波器等?！　。?）嵌入式系統(tǒng)的核心部件　　嵌入式系統(tǒng)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)?！　∏度胧较到y(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件包括微處理器、存儲器、外設(shè)、I/O接口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS，實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用?！　「鞣N類型的通用CPU、單片機(jī)（MCU）和數(shù)字信號處理器（DSP），可編程邏輯控制器（PLC）、片上系統(tǒng)（SOC）、可編程邏輯器件（CPLD、FPGA）及專用處理器芯片等，均可構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)。其核心部件有以下3類：微處理器MPU、微控制器MCU和數(shù)字信號處理器DSP?！　　?/pre>








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