單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

計(jì)算機(jī)教材建設(shè)是計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)工作的重要組成部分，高質(zhì)量的教材是培養(yǎng)高質(zhì)量人才的基本保證，是體現(xiàn)教育特色的知識(shí)載體和教學(xué)的基本工具，直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)專業(yè)教育能否為一線崗位培養(yǎng)符合要求的高技術(shù)應(yīng)用型人才。教育部也把教材建設(shè)作為衡量高等院校深化教育教學(xué)改革的重要指標(biāo)，作為檢驗(yàn)各院校人才培養(yǎng)工作的標(biāo)準(zhǔn)。近年來，許多院校都十分重視計(jì)算機(jī)專業(yè)教材建設(shè)工作，編寫和出版了一批質(zhì)量較高的精品教材，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了應(yīng)用型教育發(fā)展的需要，所以我們組織了由全國高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的專家教授組成的國家“十一五”高等院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用型規(guī)劃教材課題研究組，通過對應(yīng)用型本科院校和高職高專院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)全面、細(xì)致的調(diào)研和討論，并結(jié)合我國當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀，編寫了本叢書。叢書突出系統(tǒng)性、科學(xué)性和實(shí)踐性，以培養(yǎng)社會(huì)需求的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型專門人才為宗旨。叢書特色課程體系的系統(tǒng)性：注重教學(xué)內(nèi)容乖體系的創(chuàng)新本叢書根據(jù)教育部頒布的應(yīng)用型專門人才培養(yǎng)目標(biāo)來編寫，適合應(yīng)用型本科院校和高職高專院校的教學(xué)需求和教學(xué)特色?；A(chǔ)理論型課程體現(xiàn)以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度，以講清概念、強(qiáng)化應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)；專業(yè)技術(shù)型課程強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，以社會(huì)需要為目標(biāo)，以強(qiáng)化實(shí)踐操作為教學(xué)重點(diǎn)。教學(xué)方法的先進(jìn)性：加強(qiáng)全方位的教學(xué)配套資源建設(shè)本叢書針對計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)工作量大、課時(shí)多、講授課程種類全的特點(diǎn)，注重資源和手段的改革，并逐步建立專門論壇網(wǎng)站，為計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)提供一個(gè)現(xiàn)代化的平臺(tái)，包括教材推薦和評論、學(xué)生提問和教師答疑、教師課程教學(xué)博客、教學(xué)論文發(fā)表、教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地信息發(fā)布等功能。教學(xué)內(nèi)容的多樣性：力求介紹最新的技術(shù)和方法先進(jìn)性和時(shí)代性是教材的生命，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)具有更新快、內(nèi)容多的特點(diǎn)，本叢書在體例安排和實(shí)際講述過程中都力求介紹最新的技術(shù)和方法，并注重拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情和創(chuàng)新的欲望。理論與實(shí)踐并重：闡明基礎(chǔ)理論，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐是理論的升華；不能有效指導(dǎo)實(shí)踐的理論是空頭理論，沒有理論指導(dǎo)的實(shí)踐是盲目的實(shí)踐。對于時(shí)代呼喚的信息化人才而言，二者缺一不可。本叢書以知識(shí)點(diǎn)為主線，穿插演示性案例于理論講解之中，使枯燥的理論變得更易于理解、易于接受；此外，還在每一章的最后提供大量的練習(xí)題和綜合示例，目的是提高學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。易教易學(xué)：創(chuàng)新體例，合理布局，通俗易懂本叢書結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容系統(tǒng)詳實(shí)，布局合理，語言精煉實(shí)用(不講深?yuàn)W的原理)，實(shí)例難度適中；力求把握各門課程的核心，通俗易懂，便于教學(xué)的展開，也便于學(xué)生融會(huì)貫通，熟練掌握所學(xué)知識(shí)。

內(nèi)容概要

書以MCS-51系列單片機(jī)為主，全面、系統(tǒng)、詳細(xì)地介紹了單片機(jī)的硬件、軟件及應(yīng)用技術(shù)。本書主要內(nèi)容包括：第1章單片器機(jī)概述，第2章MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理，第3章MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)，第4章MCS-51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)（程序設(shè)計(jì)以匯編語言為主），第5章MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，第6章中斷系統(tǒng)，第7章串行接口及其通信，第8章并行I/O接口，第9章MCS-51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展及接口技術(shù)，第10章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)，第11章單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計(jì)也在各章節(jié)中穿插地做了闡述。本書的特點(diǎn)：內(nèi)容豐富、實(shí)用性強(qiáng)、概念清晰、由淺入深、編排順序合理，各章后均選配了豐富的習(xí)題以供讀者自行學(xué)習(xí)研究。　　本書可作為高等院校、高等職業(yè)學(xué)校及成人高等學(xué)校的教材，也可作為工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考用書或培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第1章　單片機(jī)概述.　　1.1　計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展　　1.2　計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼　　1.2.1　計(jì)算機(jī)中的數(shù)制　　1.2.2　計(jì)算機(jī)中的數(shù)的表示　　1.2.3　計(jì)算機(jī)常用編碼　　1.3　單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用　　　1.3.1　單片機(jī)的發(fā)展　　1.3.2　單片機(jī)的原理及特點(diǎn)　　1.3.3　單片機(jī)的應(yīng)用　1.4　常用單片機(jī)系列介紹　　　1.4.1　單片機(jī)的種類及產(chǎn)品　　1.4.2　單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　1.4.3　單片機(jī)的選用　1.5　小結(jié)與提高　　1.6　思考與練習(xí)　第2章　MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理　　2.1　MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)　　2.1.1　MCS-51系列單片機(jī)的主要特征　　2.1.2　8051的總體結(jié)構(gòu)　　2.1.3　MCS-51系列單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)　2.2　MCS-51系列單片機(jī)的引腳　　　2.2.1　MCS-51系列單片機(jī)的引腳定義及功能　　2.2.2　MCS-51系列單片機(jī)的外部總線構(gòu)成　2.3　MCS-51系列單片機(jī)的主要組成部分　　2.3.1　MCS-51系列單片機(jī)的中央處理部件　　2.3.2　MCS-51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　　2.3.3　串行I/O接口　　2.4　CPU的時(shí)序與時(shí)鐘電路　　　2.4.1　振蕩器和時(shí)鐘電路　　2.4.2　CPU的時(shí)序及有關(guān)概念　  2.4.3　時(shí)序定時(shí)單位    2.4.4　CPU的取指令和執(zhí)行指令時(shí)序  2.5　MC&51系列單片機(jī)的工作方式    2.5.1  復(fù)位方式    2.5.2　程序執(zhí)行方式    2.5.3　低功耗方式    2.5.4　EPROM編程和校驗(yàn)方式  2.6　小結(jié)與提高  2.7　思考與練習(xí)第3章  MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)  3.1　指令系統(tǒng)簡介    3.1.1　指令概述    3.1.2　指令格式    3.1.3　指令中常用符號(hào)說明  3.2　尋址方式    3.2.1  立即尋址    3.2.2　直接尋址    3.2.3　寄存器尋址    3.2.4　寄存器間接尋址    3.2.5　變址尋址    3.2.6　相對尋址    3.2.7　位尋址    3.2.8　MCS-51尋址方式小結(jié)  3.3　指令類型  3.4　數(shù)據(jù)傳送指令    3.4.1  內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)傳送指令    3.4.2　ROM和外部RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送指令    3.4.3　程序存儲(chǔ)器向累加器A傳送數(shù)據(jù)指令    3.4.4　數(shù)據(jù)交換指令    3.4.5　堆棧操作指令  3.5　算術(shù)運(yùn)算類指令    3.5.1　加法運(yùn)算指令    3.5.2　減法運(yùn)算指令    3.5.3　乘法運(yùn)算指令（1條）    3.5.4　除法運(yùn)算指令（1條）    3.5.5　十進(jìn)制調(diào)整指令  3.6　邏輯運(yùn)算及移位類指令    3.6.1　兩個(gè)操作數(shù)的邏輯操作指令 　　3.6.2　累加器A的邏輯操作指令    3.6.3　循環(huán)移位指令  3.7　控制轉(zhuǎn)移類指令    3.7.1　無條件轉(zhuǎn)移指令    3.7.2　條件轉(zhuǎn)移指令    3.7.3　子程序調(diào)用及返回指令    3.7.4　空操作指令  3.8　位操作指令  3.9　小結(jié)與提高  3.10　思考與練習(xí)第4章　MCS-51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)第5章　MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器，計(jì)數(shù)器第6章　中斷系統(tǒng)第7章　串行接口及其通信第8章　并行I/O接口第9章　MCS-51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展及接口技術(shù)第10章　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)第11章　單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

章節(jié)摘錄

插圖：單片機(jī)的基本操作周期為機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期有6個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)由兩個(gè)脈沖(晶振周期)組成。即1個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)晶振周期。若單片機(jī)采用12MHz的晶體振蕩器，則一個(gè)機(jī)器周期為1us，若采用6MHz的晶體振蕩器，則一個(gè)機(jī)器周期為2us。(4)指令周期。指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。不同的指令，其執(zhí)行時(shí)間各不相同，如果用占用機(jī)器周期多少來衡量，MCS．51單片機(jī)的指令可分為單周期指令、雙周期指令及四周期指令。2．4．4 CPU的取指令和執(zhí)行指令時(shí)序單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，實(shí)際上就是執(zhí)行所編制程序的過程。即逐條指令的過程。計(jì)算機(jī)每執(zhí)行一條指令都可分為三個(gè)階段進(jìn)行。即取指令一分析指令一執(zhí)行指令。(1)取指令即根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC中的值從程序存儲(chǔ)器讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器。(2)分析指令階段則是將指令寄存器中的指令操作碼取出后進(jìn)行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。(3)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程實(shí)際上就是逐條指令地重復(fù)上述操作過程，直至遇到停機(jī)指令可循環(huán)等待指令。一般計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，首先要通過外部設(shè)備把程序和數(shù)據(jù)通過輸入接口電路和數(shù)據(jù)總線送入到存儲(chǔ)器，然后逐條取出執(zhí)行。但單片機(jī)中的程序一般事先我們都已通過寫入器固化在片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器中。因而一開機(jī)即可執(zhí)行指令。下面將舉個(gè)實(shí)例來說明指令的執(zhí)行過程：開機(jī)時(shí)，程序計(jì)算器PC變?yōu)?000H。然后單片機(jī)在時(shí)序電路作用下自動(dòng)進(jìn)入執(zhí)行程序過程。執(zhí)行過程實(shí)際上就是取出指令(取出存儲(chǔ)器中事先存放的指令階段)和執(zhí)行指令(分析和執(zhí)行指令)的循環(huán)過程。例如執(zhí)行指令：MOV A，#0EOH，其機(jī)器碼為“74H EOH”，該指令的功能是把操作數(shù)EOH送入累加器，0000H單元中已存放74H，0001H單元中已存放EOH。當(dāng)單片機(jī)開始運(yùn)行時(shí)，首先是進(jìn)入取指令階段，其次序是：·程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容(這時(shí)是0000H)送到地址寄存器?！こ绦蛴?jì)數(shù)器的內(nèi)容自動(dòng)加1(變?yōu)?001H)?！さ刂芳拇嫫鞯膬?nèi)容(0000H)通過內(nèi)部地址總線送到存儲(chǔ)器，以存儲(chǔ)器中地址譯碼電路，使地址為0000H的單元被選中?！PU使讀控制線有效?！ぴ谧x命令控制下被選中存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容(此時(shí)應(yīng)為74H)送到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，因?yàn)槭侨≈鸽A段，所以該內(nèi)容通過數(shù)據(jù)總線被送到指令寄存器。取指階段完成，進(jìn)入譯碼分析和執(zhí)行指令階段。由于本次進(jìn)入指令寄存器中的內(nèi)容是74H(操作碼)，以譯碼器譯碼后單片機(jī)就會(huì)知道該指令是要將一個(gè)數(shù)送到A累加器，而該數(shù)是在這個(gè)代碼的下一個(gè)存儲(chǔ)單元。所以，執(zhí)行該指令還必須把數(shù)據(jù)(EOH)從存儲(chǔ)器中取出送到CPU，即還要在存儲(chǔ)器中取第二個(gè)字節(jié)。其過程與取指令階段很相似，只是此時(shí)PC已為0001H。

編輯推薦

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》可作為高等院校、高等職業(yè)學(xué)校及成人高等學(xué)校的教材，也可作為工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考用書或培訓(xùn)教材。高校教師與企業(yè)工程技術(shù)人員共同編寫，圍繞實(shí)際需求組織內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，幫助讀者以最快速度進(jìn)入單片機(jī)的世界。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，內(nèi)容取舍合理，突出實(shí)際應(yīng)用，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和操作性。課程體系的系統(tǒng)性：注重教學(xué)內(nèi)容和體系的創(chuàng)新教學(xué)方法的多樣性：加強(qiáng)全方位的教學(xué)配套資源建設(shè)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性：力求介紹最新的技術(shù)和方法理論與實(shí)踐并重：闡明基礎(chǔ)理論，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用易教易學(xué)：創(chuàng)新體例，合理布局，通俗易懂

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