單片機(jī)原理及應(yīng)用教程

前言

　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為單片機(jī)，又稱微控制器，是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及制造工藝的進(jìn)一步提高，作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，單片機(jī)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，它已經(jīng)滲透到國(guó)防尖端科技、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、電力電子、汽車電子和機(jī)電一體化等方面，單片機(jī)技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了巨大的成果。　　本書(shū)以MCS.5 1單片機(jī)為中心，介紹了單片機(jī)的原理及應(yīng)用。全書(shū)共分為9章：第1章介紹了單片機(jī)的概念、發(fā)展概況、特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域；第2章主要闡述了：MCS.51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作方式和時(shí)序；第3章詳細(xì)介紹了MCS.51單片機(jī)匯編指令的基礎(chǔ)知識(shí)，包括指令格式、尋址方式和指令系統(tǒng)等；第4章從應(yīng)用角度出發(fā)討論了各種常用程序的設(shè)計(jì)方法，并介紹了一些實(shí)用的子程序；第5章重點(diǎn)闡述了MCS.51單片機(jī)片內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)外圍功能模塊，主要包括中斷系統(tǒng)、并行。I／O口、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器和串行接口等；第6章介紹了系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，包括并行擴(kuò)展原理以及存儲(chǔ)器、并行I／O接口的擴(kuò)展、串行擴(kuò)展技術(shù)等內(nèi)容；第7章詳細(xì)論述了MCS.51單片機(jī)人機(jī)交互接口及檢測(cè)外部物理量和控制外部設(shè)備接口的方法，其中包括鍵盤(pán)、顯示器、A／D、D／A和打印機(jī)等外部設(shè)備；第8章主要討論了MCS.51單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，包括C51程序設(shè)計(jì)的一般步驟、基本方法和編程實(shí)例等；第9章對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和可靠性等各個(gè)方面做了進(jìn)一步的分析和討論，并給出了具體的應(yīng)用實(shí)例。　　本書(shū)由黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院的周廣興、張子紅、付喜輝和齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心的劉旭共同編寫(xiě)完成。其中第5、6章由周廣興編寫(xiě)；第7章由張子紅編寫(xiě)；第3、4章由付喜輝編寫(xiě)：第1、2、8、9章由劉旭編寫(xiě)。全書(shū)由周廣興統(tǒng)稿，由黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院的孔慶臣主審。李苗在、呂麗萍參加了部分編寫(xiě)工作?！　”緯?shū)是編者多年來(lái)教學(xué)實(shí)踐的總結(jié)，也是編者從事單片機(jī)應(yīng)用科研工作的總結(jié)。同時(shí)，本書(shū)的編寫(xiě)還參考了各種系列單片機(jī)的書(shū)籍和資料，吸取了單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的最新成果，在此對(duì)這些參考文獻(xiàn)的作者表示感謝！　　由于編者水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)以MCS-51單片機(jī)為講述中心，介紹了單片機(jī)的原理及應(yīng)用，內(nèi)容精煉、論述簡(jiǎn)明，并且每章均配有習(xí)題。全書(shū)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性，是在參考了各種系列單片機(jī)的最新資料，吸取了單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的最新成果后編寫(xiě)而成的。    本書(shū)的主要內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)概述，MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)，MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)，MCS-51匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，MCS-51單片機(jī)功能模塊，MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)，MCS-51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例。    本書(shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、電子信息工程、機(jī)電一體化等本科專業(yè)的單片機(jī)課程教材，也可作為工程技術(shù)人員單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)方面的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章　單片機(jī)概述　引言　1.1　單片機(jī)的概念　1.2　單片機(jī)的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì)　　1.2.1　單片機(jī)發(fā)展概況　　1.2.2　單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)　1.3　8位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型　1.4　單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用　　1.4.1　單片機(jī)的特點(diǎn)　　1.4.2　單片機(jī)的應(yīng)用　1.5　習(xí)題第2章　MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)　引言　2.1　MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)　2.2　MCS-51單片機(jī)的引腳　2.3　MCS-51單片機(jī)的微處理器　　2.3.1　運(yùn)算器　　2.3.2　控制器　2.4　MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)　　2.4.1　存儲(chǔ)器空間　　2.4.2　程序存儲(chǔ)器　　2.4.3　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　2.4.4　位存儲(chǔ)器　2.5　MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘電路與時(shí)序　　2.5.1　時(shí)鐘電路　　2.5.2　時(shí)序定時(shí)單位　　2.5.3　MCS-51的指令時(shí)序　2.6　MCS-51單片機(jī)的復(fù)位操作與復(fù)位電路　　2.6.1　MCS-51的復(fù)位操作　　2.6.2　MCS-51的復(fù)位電路　2.7　CHMOS型單片機(jī)的節(jié)電工作方式　　2.7.1　空閑工作方式　　2.7.2　掉電工作方式　2.8　習(xí)題第3章　MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)　引言　3.1　指令格式　3.2　尋址方式　　3.2.1　寄存器尋址　　3.2.2　直接尋址　　3.2.3　寄存器間接尋址　　3.2.4　立即尋址　　3.2.5　基寄存器加變址寄存器間接尋址　3.3　數(shù)據(jù)傳送指令　　3.3.1　內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令　　3.3.2　累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送指令　　3.3.3　查表指令　3.4　算術(shù)運(yùn)算指令　　3.4.1　加法指令　　3.4.2　減法指令　　3.4.3　乘法指令　　3.4.4　除法指令　3.5　邏輯運(yùn)算指令　　3.5.1　累加器A的邏輯操作指令　　3.5.2　兩個(gè)操作數(shù)的邏輯運(yùn)算指令　3.6　位操作指令　　3.6.1　位變量傳送指令　　3.6.2　位變量修改指令　　3.6.3　位變量邏輯操作指令　3.7　控制轉(zhuǎn)移指令　　3.7.1　無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令　　3.7.2　條件轉(zhuǎn)移指令　　3.7.3　調(diào)用和返回指令　3.8　習(xí)題第4章　MCS-51匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　引言　4.1　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)概述　　4.1.1　程序設(shè)計(jì)步驟　　4.1.2　偽指令　　4.1.3　匯編語(yǔ)言源程序的編程和匯編　4.2　匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)　　4.2.1　順序程序　　4.2.2　分支程序　　4.2.3　循環(huán)程序　4.3　單片機(jī)匯編程序結(jié)構(gòu)　　4.3.1　程序總體結(jié)構(gòu)　　4.3.2　主程序　　4.3.3　子程序及其調(diào)用　　4.3.4　中斷服務(wù)程序　4.4　綜合編程舉例　　4.4.1　運(yùn)算程序　　4.4.2　查表程序　　4.4.3　代碼轉(zhuǎn)換程序　　4.4.4　輸入/輸出程序　4.5　習(xí)題第5章　MCS-51單片機(jī)功能模塊　引言　5.1　MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)　　5.1.1　中斷的概念　　5.1.2　MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與中斷控制　　5.1.3　中斷響應(yīng)過(guò)程與中斷響應(yīng)時(shí)間　　5.1.4　中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)　　5.1.5　多個(gè)外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)　5.2　MCS-51單片機(jī)并行I/O（輸入/輸出）口　　5.2.1　P1口　　5.2.2　P3口　　5.2.3　P2口　　5.2.4.P0口　　5.2.5　I/O曰的使用原則　5.3　MCS-51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　　5.3.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TO、T1的結(jié)構(gòu)　　5.3.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TO、T1的工作方式　　5.3.3　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例　5.4　MCS-51單片機(jī)串行口　　5.4.1　串行通信基本知識(shí)　　5.4.2　MCS-51單片機(jī)的串行口　　5.4.3　串行口的工作方式　　5.4.4　波特率的設(shè)置　　5.4.5　多機(jī)通信　　5.4.6　串行口的編程與應(yīng)用　5.5　習(xí)題第6章　MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)　引言　6.1　MCS-51系統(tǒng)并行擴(kuò)展原理　　6.1.1　系統(tǒng)總線及總線構(gòu)造　　6.1.2　擴(kuò)展存儲(chǔ)器地址空間分配　　6.1.3　外部地址鎖存器　　6.1.4　擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題　6.2　程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　　6.2.1　常用的EPROM芯片　　6.2.2　程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法　6.3　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　　6.3.1　常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　6.3.2　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法　6.4　并行I/O接口的擴(kuò)展　　6.4.1　I/O接口的功能　　6.4.2　I/O端口的編址　　6.4.3　I/O數(shù)據(jù)的幾種傳送方式　　6.4.4　常用的I/O接口電路芯片　　6.4.5　MCS-51與可編程IO/RAM芯片8155H的接口　　6.4.6　用74系列器件擴(kuò)展并行I/O口　　6.4.7　用串行口擴(kuò)展并行I/O口　6.5　單片機(jī)系統(tǒng)的串行擴(kuò)展技術(shù)　　6.5.1　SPI總線及其擴(kuò)展　　6.5.2　12C總線及其擴(kuò)展　6.6　習(xí)題第7章　MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)　引言　7.1　鍵盤(pán)接口　　7.1.1　鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題　　7.1.2　鍵盤(pán)工作原理　　7.1.3　鍵盤(pán)的接口電路　　7.1.4　鍵盤(pán)的工作方式　7.2　LED顯示器　　7.2.1　LED顯示器的接口及顯示方式　　7.2.2　專用芯片BC7281鍵盤(pán)顯示器接口實(shí)例　7.3　LCD液晶顯示器　　7.3.1　LCD液晶顯示器的原理　　7.3.2　LCD1602字符型LCD簡(jiǎn)介　　7.3.3　點(diǎn)陣式液晶顯示器　7.4　A/D轉(zhuǎn)換器接口　　7.4.1　A/D轉(zhuǎn)換器的原理　　7.4.2　常用A/D轉(zhuǎn)換器　　7.4.3　MCS-51與A/D轉(zhuǎn)換器的接口　7.5　D/A轉(zhuǎn)換器　　7.5.1　D/A轉(zhuǎn)換器的原理　　7.5.2　常用D/A轉(zhuǎn)換器　　7.5.3　MCS-51與D/A轉(zhuǎn)換器的接口　7.6　打印機(jī)接口技術(shù)　　7.6.1　RD-D型熱敏打印機(jī)的主要技術(shù)性能　　7.6.2　RD-D型打印機(jī)的并行接口　　7.6.3　RD.D型打印機(jī)的串行接口　　7.6.4　接口信號(hào)時(shí)序　　7.6.5　字符代碼及打印命令　　7.6.6　RD系列打印機(jī)與MCS-51單片機(jī)接口　7.7　習(xí)題第8章　MCS-51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　引言　8.1　單片機(jī)C語(yǔ)言概述　　8.1.1　C51程序開(kāi)發(fā)過(guò)程　　8.1.2　C51程序結(jié)構(gòu)　8.2　C51的數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算　　8.2.1　C51的數(shù)據(jù)類型　　8.2.2　C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器類型　　8.2.3　MCS-51硬件結(jié)構(gòu)的C51定義　　8.2.4　C51的運(yùn)算符和表達(dá)式　8.3　C51流程控制語(yǔ)句　　8.3.1　C51選擇語(yǔ)句　　8.3.2　C51循環(huán)語(yǔ)句　8.4　C51的指針類型　　8.4.1　一般指針　　8.4.2　基于存儲(chǔ)器的指針　8.5　C51的函數(shù)　8.6　C51編程實(shí)例　　8.6.1　MCS-51內(nèi)部資源的編程　　8.6.2　MCS-51擴(kuò)展資源的編程　8.7　習(xí)題第9章　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例　引言　9.1　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程　　9.1.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求　　9.1.2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟　9.2　提高系統(tǒng)可靠性的一般方法　　9.2.1　電源干擾及其抑制　　9.2.2　地線干擾及其抑制　　9.2.3　其他提高系統(tǒng)可靠性的方法　9.3　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程　　9.3.1　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)工具　　9.3.2　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程　　9.3.3　單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)展　9.4　Vision集成開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介　　9.4.1　Vision的界面　　9.4.2　目標(biāo)程序的生成　　9.4.3　仿真調(diào)試　9.5　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例　　9.5.1　多路數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)　　9.5.2　步進(jìn)電機(jī)控制　9.6　習(xí)題附錄A　MCS-51單片機(jī)指令表附錄B　C51的庫(kù)函數(shù)附錄C　多種單片機(jī)型號(hào)命名法附錄D　ASCII碼表附錄E　控制符號(hào)的定義附錄F　單片機(jī)常用網(wǎng)站參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　單片機(jī)的歷史并不長(zhǎng)，它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷了4個(gè)階段?！　〉?階段（1974-1976）：初級(jí)單片機(jī)階段。1974年，美國(guó)仙童（Fairchild）公司研制出世界上第一臺(tái)單片微型計(jì)算機(jī)F8，深受家用電器和儀器儀表領(lǐng)域的歡迎和重視，從此拉開(kāi)了研制單片機(jī)的序幕。這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的單片機(jī)特點(diǎn)是制造工藝落后、集成度低，采用雙片結(jié)構(gòu)而且功能比較簡(jiǎn)單。典型的代表產(chǎn)品是Fairchild公司的F8：實(shí)際上只包括了8位CPIJ、64個(gè)字節(jié)RAM和2個(gè)并行口。因此，還需加一塊3851（由1KB ROM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器和2個(gè)并行I／O口構(gòu)成）才能組成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)。　　第2階段（1976-1978）：低性能單片機(jī)階段。這一時(shí)期生產(chǎn)的單片機(jī)雖然已能在單塊芯片內(nèi)集成有CPU、并行口、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等功能部件，但CPU功能還不太強(qiáng)、I／O接口的種類和數(shù)量少、存儲(chǔ)容量小，只能應(yīng)用于比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。以Intel公司的。MCS.48為代表，這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、并行I／O口、8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等，但不足之處是無(wú)串行口、中斷處理比較簡(jiǎn)單、片內(nèi)RAM和ROM的容量較小且尋址范圍不大于4KB，它是8位機(jī)的早期產(chǎn)品?！　〉?階段（1978-1982）：高性能單片機(jī)階段。在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行口、多級(jí)中斷處理系統(tǒng)和16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM和ROM.容量加大且尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A／D轉(zhuǎn)換器。這類單片機(jī)的典型代表有：Intel公司的：MCS-51系列、Motorola公司的M6801和Zilog公司的Z8等。由于這類單片機(jī)的性能價(jià)格比高，所以仍被廣泛應(yīng)用，是目前應(yīng)用數(shù)量較多的單片機(jī)。　　……

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