單片機(jī)原理及應(yīng)用

前言

　　單片機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，其應(yīng)用已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)的原理并掌握其應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊。 　　本書(shū)以應(yīng)用廣泛的80C51系列單片機(jī)為例，系統(tǒng)地介紹了80C51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用技術(shù)。本書(shū)的主要特點(diǎn)是： 　?。?）內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理，循序漸進(jìn)，深入淺出。結(jié)合高職教育的特點(diǎn)，首先介紹了電子計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，特別是條理清晰地講述了數(shù)制轉(zhuǎn)換以及信息在計(jì)算機(jī)中的表示方法；接下來(lái)詳細(xì)介紹了80C51的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、內(nèi)部資源、片外功能擴(kuò)展以及單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；最后結(jié)合實(shí)例介紹了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 　?。?）理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)例豐富，突出應(yīng)用。在介紹理論知識(shí)的同時(shí)，書(shū)中列舉了大量的應(yīng)用實(shí)例，并給出了相應(yīng)的分析，畫(huà)出了程序流程圖。在本書(shū)的附錄部分，詳細(xì)介紹了Keil μVision2集成開(kāi)發(fā)軟件的使用方法，同時(shí)給出了步驟詳盡的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容以及完善的課程設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃，圖文并茂，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。 　?。?）突破傳統(tǒng)教材的框架，匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言和諧共存。大多數(shù)教材只講匯編語(yǔ)言及其程序設(shè)計(jì)，不涉及C語(yǔ)言。的確，對(duì)于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用匯編語(yǔ)言編程能直接操作硬件，指令的執(zhí)行速度快，學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言有助于理解單片機(jī)原理。但當(dāng)需要解決的問(wèn)題較為復(fù)雜時(shí)，C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)就更為突出，如可以較大程度上縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)易于維護(hù)、可靠性高、可移植性好等，即使在代碼的使用效率上，使用Keil C51編譯器對(duì)C程序編譯后所得到的機(jī)器代碼程序也完全可以和匯編語(yǔ)言程序相比。因此，本書(shū)在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)部分，并介紹了兩種語(yǔ)言的混合編程技術(shù)，以利于優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。為了便于對(duì)比學(xué)習(xí)，書(shū)中的許多實(shí)例都給出了兩種語(yǔ)言的程序版本。 　?。?）實(shí)訓(xùn)內(nèi)容安排合理，步驟詳盡，實(shí)訓(xùn)開(kāi)展不受實(shí)驗(yàn)器材的限制。許多教材都有配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，但一般都是針對(duì)某種特定的實(shí)驗(yàn)器材，如果沒(méi)有這種器材，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境支持純軟件仿真與硬件仿真，本書(shū)對(duì)它的用法作了深入的介紹。本書(shū)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不僅給出了匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的兩種程序版本，還包括軟件仿真與硬件仿真詳細(xì)的調(diào)試步驟。只要有一臺(tái)PC機(jī)，沒(méi)有其它實(shí)驗(yàn)器材，也可以開(kāi)展單片機(jī)實(shí)訓(xùn)，進(jìn)行程序的仿真調(diào)試，方便了教學(xué)和自學(xué)。 　　本書(shū)可作為高職高專院校自動(dòng)化、應(yīng)用電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、數(shù)控、通信工程等相關(guān)專業(yè)的教材，特別便于教學(xué)和自學(xué)，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。 　　本書(shū)有配套電子教案，可贈(zèng)送給用本書(shū)作為授課教材的院校和老師，如有需要，可發(fā)郵件索取。 　　由于編者水平有限，書(shū)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)共分10章，全面系統(tǒng)地介紹了80C51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)基礎(chǔ)，80C51的結(jié)構(gòu)與功能，80C51的指令系統(tǒng)，80C51匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，80C51的中斷系統(tǒng)及定時(shí)/計(jì)數(shù)器，80C51的并行接口與串行接口，單片機(jī)系統(tǒng)功能擴(kuò)展，80C51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，80C51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在本書(shū)的附錄部分，詳細(xì)介紹了Keil μVision2集成開(kāi)發(fā)軟件的使用方法，同時(shí)給出了步驟詳盡的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容以及完善的課程設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃，圖文并茂，實(shí)例豐富。     本書(shū)針對(duì)高職教學(xué)的特點(diǎn)，循序漸進(jìn)，深入淺出，兼具系統(tǒng)性和實(shí)用性，突出應(yīng)用。為了便于教學(xué)和自學(xué)，書(shū)中列舉了大量的應(yīng)用實(shí)例。由于單片機(jī)C語(yǔ)言巨大的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)的教材相比，本書(shū)在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)部分。為了便于對(duì)比學(xué)習(xí)，書(shū)中的許多實(shí)例都給出了兩種語(yǔ)言的程序版本。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不僅包括兩種語(yǔ)言的程序版本，還包括軟件仿真與硬件仿真詳細(xì)的程序調(diào)試步驟。另外，本書(shū)有配套電子教案。     本書(shū)可作為高職高專院校自動(dòng)化、應(yīng)用電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、數(shù)控等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。

書(shū)籍目錄

第1章　單片機(jī)基礎(chǔ) 　1.1　電子計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 　1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 　1.3　微型計(jì)算機(jī)的組成及應(yīng)用形態(tài) 　1.4　單片機(jī)的發(fā)展及產(chǎn)品簡(jiǎn)介 　1.5　數(shù)制 　1.6　信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示 　復(fù)習(xí)與思考題 第2章　80C51的結(jié)構(gòu)與功能 　2.1　概述 　2.2　80C51的微處理器 　2.3　80C51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 　2.4　80C51的時(shí)鐘與時(shí)序 　2.5　80C51單片機(jī)的工作方式 　2.6　80C51單片機(jī)的應(yīng)用模式 　復(fù)習(xí)與思考題 第3　章80C51的指令系統(tǒng) 　3.1　概述 　3.2　尋址方式 　3.3　指令系統(tǒng) 　復(fù)習(xí)與思考題 第4章　80C51匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　4.1　概述 　4.2　程序設(shè)計(jì)的基本步驟 　4.3　匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu) 　4.4　實(shí)用程序舉例 　復(fù)習(xí)與思考題 第5章　80C51的中斷系統(tǒng)及定時(shí)/計(jì)數(shù)器 　5.1　80C51的中斷系統(tǒng) 　5.2　80C51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 　復(fù)習(xí)與思考題 第6章　80C51的并行接口與串行接口 　6.1　80C51的內(nèi)部并行I/O口 　6.2　80C51的串行接口 　復(fù)習(xí)與思考題 第7章　80C51單片機(jī)系統(tǒng)功能擴(kuò)展 　7.1　外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展 　7.2　并行I/O接口擴(kuò)展 　7.3　A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的接口 　7.4　鍵盤(pán)/顯示器接口 　復(fù)習(xí)與思考題 第8章　80C51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 　8.1　C程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　8.2　Keil C51的數(shù)據(jù)類型 　8.3　Keil C51變量的存儲(chǔ)類型及其支持的主要編譯模式 　8.4　Keil C51變量的作用范圍類型 　8.5　運(yùn)算符與表達(dá)式 　8.6　Keil C51的數(shù)組 　8.7　Keil C51的選擇語(yǔ)句 　8.8　Keil C51的循環(huán)控制 　8.9　Keil C51的函數(shù) 　復(fù)習(xí)與思考題 第9章　80C51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　9.1　并行輸入/輸出端口的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　9.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　9.3　中斷應(yīng)用的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　9.4　串行口應(yīng)用的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　9.5　C51與ASM混合編程技術(shù) 　復(fù)習(xí)與思考題 第10章　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 　10.1　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 　10.2　提高應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的方法 　10.3　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 　復(fù)習(xí)與思考題 附錄 　附錄A　Keil μVision2仿真軟件的使用說(shuō)明 　　A.1　主要菜單項(xiàng)及其功能簡(jiǎn)介 　　A.2　項(xiàng)目的創(chuàng)建、設(shè)置及編譯 　　A.3　Keil的調(diào)試命令 　　A.4　Keil常用的程序調(diào)試窗口 　附錄B　單片機(jī)實(shí)訓(xùn) 　　實(shí)訓(xùn)1　Keil C51項(xiàng)目的創(chuàng)建、設(shè)置及編譯 　　實(shí)訓(xùn)2　基于Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的純軟件仿真與調(diào)試 　　實(shí)訓(xùn)3　P1口輸入/輸出實(shí)訓(xùn) 　　實(shí)訓(xùn)4　80C51單片機(jī)匯編指令及程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練 　　實(shí)訓(xùn)5　80C51單片機(jī)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 　　實(shí)訓(xùn)6　80C51單片機(jī)定時(shí)器的應(yīng)用 　　實(shí)訓(xùn)7　80C51單片機(jī)外部中斷的應(yīng)用 　　實(shí)訓(xùn)8　80C51與PC機(jī)串行通訊實(shí)驗(yàn) 　附錄C　單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 　　課程設(shè)計(jì)概述 　　課程設(shè)計(jì)1　單片機(jī)報(bào)警系統(tǒng) 　　課程設(shè)計(jì)2　基于單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng) 　　課程設(shè)計(jì)3　基于單片機(jī)的數(shù)字電子鐘 　　課程設(shè)計(jì)4　基于單片機(jī)的電子密碼鎖 　附錄D　ASCII碼 　附錄E　80C51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言指令速查表 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)　　1.1 電子計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)　　1946年2月15日，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼課題組研制成功第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（ENIAC），ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有l(wèi)00kHz，但能在1s的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算?！　?946年6月，馮·諾依曼提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成的經(jīng)典結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1-1）。也就是說(shuō)，人們采用計(jì)算機(jī)指令編制相應(yīng)的程序并將其存儲(chǔ)起來(lái)，計(jì)算機(jī)即可按照指令對(duì)各種數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行自動(dòng)加工和處理并輸出結(jié)果?！　∽裱@種結(jié)構(gòu)框架，到目前為止，計(jì)算機(jī)的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)幾個(gè)時(shí)代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，但計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)依然是采用馮·諾依曼提出的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。對(duì)五大部件的說(shuō)明如下：　　1．運(yùn)算器　　運(yùn)算器的主要功能是算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳遞。計(jì)算機(jī)中最主要的工作是運(yùn)算，大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算任務(wù)是在運(yùn)算器中進(jìn)行的?！　∵\(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic and Logic Unit，簡(jiǎn)稱ALU）。　　在計(jì)算機(jī)中，算術(shù)運(yùn)算是指加、減、乘、除（早期的ALU并無(wú)乘、除功能）等基本運(yùn)算，邏輯運(yùn)算是指邏輯判斷、邏輯比較以及其它的基本邏輯運(yùn)算。但不管是算術(shù)運(yùn)算還是邏輯運(yùn)算，都只是基本運(yùn)算。也就是說(shuō)，運(yùn)算器只能做這些最簡(jiǎn)單的運(yùn)算，復(fù)雜的計(jì)算只能通過(guò)基本運(yùn)算一步一步實(shí)現(xiàn)。由于運(yùn)算器的運(yùn)算速度快得驚人，因而計(jì)算機(jī)才有高速的信息處理功能?！　∵\(yùn)算器中的數(shù)據(jù)取自內(nèi)部存儲(chǔ)器，運(yùn)算的結(jié)果又送回部存儲(chǔ)器。運(yùn)算器對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作是在控制器的控制之下進(jìn)行的。

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