單片機(jī)原理、應(yīng)用與仿真

前言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)大、應(yīng)用靈活和性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、智能儀表、尖端武器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和各種家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)Atmel公司的AT89S51單片機(jī)在我國(guó)8位單片機(jī)市場(chǎng)占有很大的份額，應(yīng)用非常廣泛，但相關(guān)適用于高職學(xué)生的教材較少，教學(xué)手段也較為落后。本教材圍繞高職院校培養(yǎng)高技能型人才、加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)的目的，以知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)為主線，突出了針對(duì)性和應(yīng)用性，強(qiáng)化了實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在內(nèi)容的組織上，以應(yīng)用為導(dǎo)向，完成任務(wù)為目的，介紹AT89S51單片機(jī)的基本知識(shí)，軟、硬件結(jié)合，知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)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)容的融會(huì)貫通。同時(shí)將先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)Proteus作為主要教學(xué)手段，仿真大量的實(shí)用程序和應(yīng)用實(shí)例，利用電路仿真圖代替電路原理圖，使人身臨其境。書中程序經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，并提供Proteus設(shè)計(jì)文件和源程序，使得學(xué)習(xí)單片機(jī)容易上手，真正給讀者帶來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)的樂趣?！　∪珪訟T89S51系列單片機(jī)為對(duì)象，以Proteus軟件和Keil軟件為教學(xué)、設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，以實(shí)際應(yīng)用中常見的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)例為任務(wù)，為學(xué)生動(dòng)手參與創(chuàng)造了條件。全書共分為10章及附錄：第1章為單片機(jī)概述與AT89S51單片機(jī)結(jié)構(gòu)；第2章為單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)；第3章為AT89S51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)；第4章為AT89S51中斷系統(tǒng)與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；第5章為 AT89S51人機(jī)交互通道的接口技術(shù)；第6章為 AT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器及I/O口擴(kuò)展技術(shù)；第7章為AT89S51單片機(jī)I/O通道接口技術(shù)；第8章為AT89S51單片機(jī)串行通信接口技術(shù)；第9章為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第10章為單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用設(shè)計(jì)。整個(gè)教學(xué)內(nèi)容以15個(gè)工作任務(wù)貫穿全書，即：簡(jiǎn)單流水燈控制、 BDC碼相加、延時(shí)控制彩燈閃爍、中斷系統(tǒng)應(yīng)用、中斷優(yōu)先控制、60s倒計(jì)時(shí)裝置、按鍵顯示、AT24C02擴(kuò)展存儲(chǔ)器、數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)、波形發(fā)生器、雙機(jī)通信、步進(jìn)電機(jī)控制、數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)、秒表設(shè)計(jì)，電路仿真圖和程序真實(shí)可靠。各章后有相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)題目、各類習(xí)題供訓(xùn)練之用。同時(shí)注意介紹單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中廣泛運(yùn)用的技術(shù)與器件，例如I2C總線、ISP在線系統(tǒng)編程、看門狗等技術(shù)；DS18B20、DS1302、液晶顯示等器件。　　本書由遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院荊珂教授、張樹江教授擔(dān)任主編，遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院牟淑杰老師編寫了第1章、第2章、第3章，荊珂老師編寫了第4章、第5章及附錄部分，遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院李芳老師編寫了第6章、第7章、第8章，張樹江老師編寫了第9章，遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院闞哲老師編寫了第10章。全書由荊珂、張樹江統(tǒng)稿。同時(shí)，編者還參考和引用了參考文獻(xiàn)中有關(guān)作者的部分資料，在此一并向他們表示衷心的感謝?！　”緯€有配套的教學(xué)課件、課后習(xí)題答案、Proteus設(shè)計(jì)文件和源程序等，讀者可在華信教育資源網(wǎng)下載或發(fā)郵件到編輯郵箱索取?！　∮捎诰幷咚接邢?，時(shí)間比較倉(cāng)促，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請(qǐng)讀者通過(guò)電子郵箱進(jìn)行聯(lián)系，提出批評(píng)意見和建議。

內(nèi)容概要

　　《高等職業(yè)教育自動(dòng)化類專業(yè)規(guī)劃教材：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理、應(yīng)用與仿真》共分為10章，以AT89S51單片機(jī)為主體來(lái)講述單片機(jī)原理，把先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)Proteus引進(jìn)教材中。以Proteus設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例作為15個(gè)工作任務(wù)貫穿全書，包括簡(jiǎn)單流水燈控制、BCD碼相加、延時(shí)控制彩燈閃爍、中斷系統(tǒng)應(yīng)用、中斷優(yōu)先控制、60s倒計(jì)時(shí)裝置、按鍵顯示、AT24C02擴(kuò)展存儲(chǔ)器、數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)、波形發(fā)生器、雙機(jī)通信、步進(jìn)電機(jī)控制、數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)和秒表設(shè)計(jì)。利用電路仿真圖代替電路原理圖，使人身臨其境。程序經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，并提供Proteus設(shè)計(jì)文件和源程序，真正給讀者帶來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)的樂趣。各章后有相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)題目、各類習(xí)題供訓(xùn)練之用。同時(shí)，《高等職業(yè)教育自動(dòng)化類專業(yè)規(guī)劃教材：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理、應(yīng)用與仿真》還介紹了單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中廣泛運(yùn)用的技術(shù)與器件，例如I2C總線、ISP在線系統(tǒng)編程、看門狗等技術(shù)；DS18B20、DS1302、液晶顯示等器件。

書籍目錄

第1章 單片機(jī)概述與AT89S51單片機(jī)結(jié)構(gòu)
1.1 單片機(jī)概述
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)
1.1.2 單片機(jī)的發(fā)展概況
1.1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.2 AT89S51單片機(jī)結(jié)構(gòu)
1.2.1 AT89S51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能
1.2.2 AT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
1.2.3 AT89S51單片機(jī)的并行端口結(jié)構(gòu)
1.2.4 看門狗定時(shí)器
1.3 時(shí)鐘電路及復(fù)位電路
1.3.1 時(shí)鐘電路與時(shí)序
1.3.2 復(fù)位電路
1.4 AT89S51單片機(jī)的工作方式
1.4.1 低功耗工作方式
1.4.2 ISP編程工作方式
1.5 實(shí)訓(xùn)1單片機(jī)復(fù)位、晶振、ALE信號(hào)的觀測(cè)
1.5.1 實(shí)訓(xùn)目的
1.5.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考1
第2章 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)
2.1 Keil軟件使用
2.1.1 μVision3概述
2.1.2 Keil工程項(xiàng)目的建立
2.1.3 工程的詳細(xì)設(shè)置
2.1.4 Keil軟件調(diào)試
2.2 Proteus軟件使用
2.2.1 Proteus概述
2.2.2 Proteus7Professional界面簡(jiǎn)介
2.2.3 Proteus原理圖繪制
2.2.4 Proteus軟件的調(diào)試
2.2.5 Proteus與KeilμVision3的聯(lián)調(diào)
2.3 單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程
2.4 任務(wù)1簡(jiǎn)單流水燈控制
2.5 實(shí)訓(xùn)2簡(jiǎn)單流水燈制作
2.5.1 實(shí)訓(xùn)目的
2.5.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考2
第3章 AT89S51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)
3.1 指令概述
3.1.1 指令格式
3.1.2 常用符號(hào)
3.2 尋址方式
3.3 AT89S51單片機(jī)的指令系統(tǒng)
3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令
3.3.2 算術(shù)運(yùn)算類指令
3.3.3 邏輯運(yùn)算及移位類指令
3.3.4 控制轉(zhuǎn)移類指令
3.3.5 位操作指令
3.4 程序設(shè)計(jì)
3.4.1 偽指令
3.4.2 程序設(shè)計(jì)
3.4.3 程序結(jié)構(gòu)
3.5 軟件調(diào)試仿真器KeilμVision應(yīng)用
3.5.1 設(shè)計(jì)延時(shí)子程序并用Keil進(jìn)行仿真調(diào)試和延時(shí)測(cè)量
3.5.2 設(shè)計(jì)查表程序并仿真調(diào)試
3.6 任務(wù)2BCD碼相加
3.7 任務(wù)3延時(shí)控制彩燈閃爍
3.8 實(shí)訓(xùn)3用Keil軟件調(diào)試實(shí)用匯編程序
3.8.1 實(shí)訓(xùn)目的
3.8.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考3
第4章 AT89S51中斷系統(tǒng)與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
4.1 中斷系統(tǒng)
4.1.1 中斷基本概念
4.1.2 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.1.3 與中斷控制有關(guān)的寄存器
4.1.4 中斷響應(yīng)過(guò)程
4.2 中斷應(yīng)用
4.2.1 中斷應(yīng)用步驟
4.2.2 中斷應(yīng)用舉例
4.3 任務(wù)4中斷系統(tǒng)應(yīng)用
4.4 任務(wù)5中斷優(yōu)先控制
4.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
4.5.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概述
4.5.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制
4.5.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式
4.5.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用
4.6 任務(wù)660s倒計(jì)時(shí)裝置
4.7 實(shí)訓(xùn)4中斷系統(tǒng)和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的綜合應(yīng)用
4.7.1 實(shí)訓(xùn)目的
4.7.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考4
第5章 AT89S51人機(jī)交互通道的接口技術(shù)
5.1 單片機(jī)與LED數(shù)碼管的接口技術(shù)
5.1.1 LED結(jié)構(gòu)
5.1.2 LED數(shù)碼顯示器應(yīng)用
5.2 單片機(jī)與字符型LCD顯示器的接口技術(shù)
5.2.1 LCD基礎(chǔ)知識(shí)
5.2.2 接口電路設(shè)計(jì)
5.3 單片機(jī)與鍵盤的接口技術(shù)
5.3.1 鍵盤基礎(chǔ)知識(shí)
5.3.2 鍵盤的接口及程序設(shè)計(jì)
5.4 任務(wù)7按鍵顯示
5.5 實(shí)訓(xùn)5單片機(jī)與矩陣式鍵盤的接口技術(shù)
5.5.1 實(shí)訓(xùn)目的
5.5.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考5
第6章 AT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器及I/O口擴(kuò)展技術(shù)
6.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)
6.2 存儲(chǔ)器擴(kuò)展
6.2.1 AT89S51單片機(jī)的系統(tǒng)總線
6.2.2 典型的E2PROM接口電路
6.2.3 典型的擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口電路
6.3 串行E2PROM擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器
6.3.1 I2C總線基礎(chǔ)知識(shí)
6.3.2 芯片介紹
6.4 AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展I/O接口的設(shè)計(jì)
6.4.1 8255A芯片的介紹
6.4.2 8255A的應(yīng)用
6.5 任務(wù)8AT24C02擴(kuò)展存儲(chǔ)器
6.6 實(shí)訓(xùn)6用SRAM6264擴(kuò)展單片機(jī)RAM技術(shù)
6.6.1 實(shí)訓(xùn)目的
6.6.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考6
第7章 AT89S51單片機(jī)I/O通道接口技術(shù)
7.1 A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)
7.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的概述
7.1.2 典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809
7.2 D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)
7.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)
7.2.2 典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832
7.2.3 DAC0832的應(yīng)用
7.3 任務(wù)9數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)
7.4 任務(wù)10波形發(fā)生器
7.5 實(shí)訓(xùn)7AT89S51單片機(jī)與ADC0809（0808）接口技術(shù)
7.5.1 實(shí)訓(xùn)目的
7.5.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考7
第8章 AT89S51單片機(jī)串行通信接口技術(shù)
8.1 串行口的結(jié)構(gòu)
8.1.1 串行口控制寄存器SCON
8.1.2 電源控制寄存器PCON
8.1.3 數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF
8.2 串行口的工作方式
8.3 波特率的設(shè)定
8.4 單片機(jī)的串行通信接口技術(shù)
8.4.1 標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口
8.4.2 串口轉(zhuǎn)換為并口輸出
8.4.3 多機(jī)串行通信接口
8.5 任務(wù)11雙機(jī)通信
8.6 實(shí)訓(xùn)8單片機(jī)之間的通信接口技術(shù)
8.6.1 實(shí)訓(xùn)目的
8.6.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考8
第9章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.1 常用的控制部件
9.1.1 DS1302芯片
9.1.2 DS18B20芯片
9.1.3 步進(jìn)電機(jī)的控制
9.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程
9.2.1 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程
9.2.2 應(yīng)用系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
9.3 任務(wù)12步進(jìn)電機(jī)控制
9.4 任務(wù)13數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)
9.5 任務(wù)14電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)
9.6 實(shí)訓(xùn)9數(shù)字溫度計(jì)的制作
9.6.1 實(shí)訓(xùn)目的
9.6.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考9
第10章 單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用設(shè)計(jì)
10.1 C語(yǔ)言與AT89S51單片機(jī)
10.2 C語(yǔ)言入門知識(shí)
10.2.1 “文件包含”處理
10.2.2 符號(hào)P1_0表示P1.0引腳
10.2.3 主函數(shù)main
10.2.4 C語(yǔ)言特點(diǎn)
10.2.5 C51函數(shù)的一般格式
10.3 C51的數(shù)據(jù)類型及其在51單片機(jī)的存儲(chǔ)方式
10.3.1 C51的數(shù)據(jù)類型
10.3.2 C51數(shù)據(jù)在AT89S51中的存儲(chǔ)方式
10.4 C51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型與AT89S51的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
10.5 AT89S51并行I/O接口C51定義
10.6 C51的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型
10.6.1 數(shù)組
10.6.2 指針
10.7 單片機(jī)內(nèi)部資源的編程
10.7.1 中斷編程
10.7.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器編程
10.7.3 串行口使用C語(yǔ)言編程
10.8 任務(wù)15秒表設(shè)計(jì)
10.9 實(shí)訓(xùn)10秒表的制作
10.9.1 實(shí)訓(xùn)目的
10.9.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
習(xí)題與思考10
附錄AAT89S51的特殊功能
附錄BProteus常用元器件
附錄C美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼（ASCII碼）
附錄DAT89S系列單片機(jī)指令表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   程序流程圖繪制成后，整個(gè)程序的輪廓和思路已十分清楚。設(shè)計(jì)者就可以統(tǒng)籌考慮和安排一些帶有全局性的問(wèn)題，例如程序地址空間分配、工作寄存器安排、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、端口地址和I/O格式等，然后依照流程圖來(lái)編制具體程序。 （3）程序的檢查和修改 一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用程序編好以后，往往會(huì)有不少的潛在隱患和錯(cuò)誤，因此，源程序編好后在上機(jī)調(diào)試前進(jìn)行靜態(tài)檢查是十分必要的。靜態(tài)檢查采用自上而下的方法進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)修改，可以加快整個(gè)程序的調(diào)試進(jìn)程。 （4）仿真調(diào)試 在硬件系統(tǒng)測(cè)試合格且應(yīng)用程序通過(guò)匯編檢查合格后，方能進(jìn)人仿真調(diào)試。 傳統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中的仿真調(diào)試是在開發(fā)裝置在線仿真環(huán)境下進(jìn)行的，其主要任務(wù)是排除樣機(jī)硬件故障，完善硬件結(jié)構(gòu)，試運(yùn)行所設(shè)計(jì)的程序，排除程序錯(cuò)誤，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到期望的功能。 ①硬件調(diào)試。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進(jìn)行的，但通常是先排除樣機(jī)中明顯的硬件故障（邏輯錯(cuò)誤、元器件失效及電源故障等），再安全地和仿真器相連，進(jìn)行綜合調(diào)試。 ②軟件調(diào)試。匯編后的應(yīng)用程序形成一個(gè)可執(zhí)行的目標(biāo)文件下載到仿真器上，系統(tǒng)在仿真器的支持下，對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試。軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試某個(gè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)也調(diào)試相關(guān)的子程序、中斷服務(wù)程序和一些操作系統(tǒng)的程序；如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則將逐個(gè)模塊（子程序、中斷程序和I/O程序等）調(diào)好以后，再聯(lián)成一個(gè)大的程序，然后進(jìn)行系統(tǒng)程序綜合調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)不斷修改和完善應(yīng)用程序。

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