單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用

前言

單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器，由于其具有集成度高、體積小、功耗低、性價(jià)比高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)控制、機(jī)電一體化、通信終端、智能儀表、家用電器等諸多領(lǐng)域中都起著十分重要的作用，并且應(yīng)用越來越廣泛。鑒于此，工科類高職高專院校師生和工程技術(shù)人員了解并掌握單片機(jī)的原理及應(yīng)用技術(shù)就顯得十分必要了。目前，單片機(jī)技術(shù)已成為高職高專院校電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等專業(yè)的學(xué)生所要學(xué)習(xí)的重要課程之一。在新的背景下，由于原有教材體系和教材內(nèi)容已不能適應(yīng)當(dāng)今高職高專教育的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，因此結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與研發(fā)經(jīng)驗(yàn)編寫了本書，旨在滿足新形勢下的教學(xué)需要。本書具有以下特點(diǎn)：1.課程進(jìn)行了整合單片機(jī)課程和C語言課程是工科專業(yè)的兩門主干課程。在大多數(shù)高職院校，單片機(jī)和C語言作為兩門課程分開來上，但是由于單片機(jī)內(nèi)容較多，既要講硬件，又要講軟件，而且實(shí)踐內(nèi)容也多，總覺得學(xué)時(shí)不夠，學(xué)生學(xué)得也不夠扎實(shí)；而C語言也缺乏實(shí)踐內(nèi)容，基本理論又比較枯燥、乏味，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，即使學(xué)完課程，學(xué)生仍一知半解。為了改善這兩門課程，我們決定把它們進(jìn)行整合，這樣既可以增加單片機(jī)課程的課時(shí)，讓學(xué)生得到更多的實(shí)踐機(jī)會，又能給C語言課程的學(xué)習(xí)提供一個(gè)很好的實(shí)踐內(nèi)容，即單片機(jī)的應(yīng)用。目前，既講單片機(jī)又講C語言的教材很少，特別是適合于高職高專學(xué)生這方面的教材更不多見。同時(shí)，由于C51在開發(fā)比較復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，已成為主流，且具備移植性好、仿真調(diào)試容易等特點(diǎn)，所以在編寫單片機(jī)教材的同時(shí)引入C51是非常必要的。2.課程內(nèi)容實(shí)用本書的編寫以國家和行業(yè)制定并頒布的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范為依據(jù)，體現(xiàn)了我國當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐中的真實(shí)情況，反映了國內(nèi)外本學(xué)科的發(fā)展動態(tài)。3.知識體系博采眾長編者廣泛參考和吸取國內(nèi)外相關(guān)教材的優(yōu)點(diǎn)，充分吸收國內(nèi)外最新學(xué)科理論的研究成果和教學(xué)改革成果。4.教學(xué)案例典型豐富單片機(jī)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，在本書的編寫過程中編者始終堅(jiān)持“理論夠用、重在技能人才的培養(yǎng)”原則，書中附有大量典型實(shí)用的案例，特別是將大規(guī)模的案例引入課堂教學(xué)，使學(xué)生置身于真實(shí)的工程環(huán)境中，用實(shí)例進(jìn)行模擬練習(xí)，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力。5.教材內(nèi)容廣泛全面并進(jìn)行了整合教材內(nèi)容緊跟當(dāng)前工程實(shí)際應(yīng)用，緊扣當(dāng)前用人單位需求和學(xué)生就業(yè)市場，并為技能等級考核、學(xué)生電子競賽等打下一定的基礎(chǔ)。6.課程知識結(jié)構(gòu)合理在知識結(jié)構(gòu)上本書以MCS-51系列單片機(jī)為模型，主要向?qū)W生介紹單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)擴(kuò)展與工程應(yīng)用，做到主線明確、層次分明、重點(diǎn)突出、結(jié)構(gòu)合理。7.教材框架便于教學(xué)本書在體系架構(gòu)方面，每章開頭均介紹了本章的教學(xué)提示和教學(xué)目標(biāo)，章后設(shè)置實(shí)踐訓(xùn)練和習(xí)題，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)，有助于學(xué)生盡快學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟書中的知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，加強(qiáng)對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用。本書由劉訓(xùn)非、陳希任主編。參編者的具體分工為：王棟編寫第1章；張宇峰編寫第2章；錢昕編寫第3章、第4章；蔡成煒編寫第5章、第6章；陳希編寫第7章；程雪敏編寫第8章、第9章；劉訓(xùn)非編寫第10章、第11章。全書由劉訓(xùn)非、張宇峰負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。特在此對本書出版給予支持幫助的單位和個(gè)人表示誠摯的感謝！同時(shí)感謝參考文獻(xiàn)的作者，本書借鑒了他們的部分成果，他們的工作給予我們很大的幫助和啟發(fā)。由于時(shí)間倉促，加之編者水平有限，書中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，真誠希望得到專家和廣大讀者的批評和指正。

內(nèi)容概要

本書以MCS．51系列單片機(jī)為模型，主要介紹單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)擴(kuò)展與工程應(yīng)用。本書從第8章開始專門介紹了C51編程技術(shù)及其應(yīng)用，在講解單片機(jī)原理的同時(shí)也介紹了單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)方法，特別在講解部分實(shí)例時(shí)，給出匯編語言和C語言兩種語言的編寫方法，目的是通過比較匯編語言與C語言的編寫特點(diǎn)，使學(xué)生能夠有比較性地選擇一種語言的學(xué)習(xí)，并且認(rèn)識另一種語言。    本書依據(jù)高職教育培養(yǎng)高技能型人才的要求和辦學(xué)特點(diǎn)來編寫，內(nèi)容系統(tǒng)、全面、深入淺出，重點(diǎn)突出動手能力的培養(yǎng)。在講授基本工作原理的同時(shí)，編者結(jié)合自己多年的教學(xué)和項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，給出了許多實(shí)際項(xiàng)目，在項(xiàng)目的設(shè)置上力求做到難易程度循序漸進(jìn)，使學(xué)生能夠輕松掌握相關(guān)的技能與知識。本書側(cè)重單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用設(shè)計(jì)，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，軟、硬結(jié)合，初步培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)開發(fā)能力。    本書適合高職高專類院校作為“單片機(jī)”或“C51”等相關(guān)課程的教材，也可作為各類電子信息工程、自動化技術(shù)人員和計(jì)算機(jī)愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識  1.1 單片微型計(jì)算機(jī)    1.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)    1.1.2 單片機(jī)的基本知識    1.1.3 單片機(jī)的發(fā)展概況    1.1.4 單片機(jī)主要品種簡介    1.1.5 單片機(jī)的應(yīng)用  1.2 計(jì)算機(jī)的數(shù)制    1.2.1 數(shù)制    1.2.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換    1.2.3 二進(jìn)制編碼    1.2.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示  思考與練習(xí)第2章 MCS.51單片機(jī)結(jié)構(gòu)  2.1 MCS.5 1單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)原理    2.1.1 Keil C51仿真軟件簡介    2.1.2 MCS.51單片機(jī)組成    2.1.3 MCS.51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及引腳功能    2.1.4 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路    2.1.5 中央處理器    2.1.6 8051單片機(jī)I／O結(jié)構(gòu)  2.2 MCS.5 1單片機(jī)存儲器    2.2.1 程序存儲器    2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器    2.2.3 MCS.51單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的配置    2.2.4 單片機(jī)特殊功能寄存器    2.2.5 特殊功能寄存器的位尋址  2.3 單片機(jī)并口控制系統(tǒng)  2.4 實(shí)踐訓(xùn)練  任務(wù)1：數(shù)據(jù)存儲器的讀、寫  任務(wù)2：彩燈控制  思考與練習(xí)第3章 MCS.51指令系統(tǒng)  3.1 指令格式    3.1.1 單字節(jié)指令    3.1.2 雙字節(jié)指令    3.1.3 三字節(jié)指令  3.2 尋址方式    3.2.1 直接尋址    3.2.2 立即數(shù)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 位尋址    3.2.7 相對尋址  3.3 指令類型    3.3.1 指令分類    3.3.2 數(shù)據(jù)傳送類指令    3.3.3 算術(shù)運(yùn)算類指令    3.3.4 邏輯操作類指令    3.3.5 位操作類指令    3.3.6 控制轉(zhuǎn)移類指令  3.4 偽指令  3.5 實(shí)踐訓(xùn)練  任務(wù)1：指令的熟悉及使用  任務(wù)2：指令的分析及應(yīng)用  思考與練習(xí)第4章 MCS.51程序設(shè)計(jì)  4.1 三種基本程序結(jié)構(gòu)    4.1.1 順序程序    4.1.2 分支程序    4.1.3 循環(huán)程序  4.2 子程序和參數(shù)傳遞方法  ……第5章 單片機(jī)中斷系統(tǒng)第6章 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器第7章 單片機(jī)串行接口第8章 Keil C51編譯器的使用第9章 C51程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用第10章 MCS-51系統(tǒng)擴(kuò)展及接口技術(shù)第11章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識教學(xué)提示本章重點(diǎn)在于介紹單片機(jī)的基礎(chǔ)知識和計(jì)算機(jī)的數(shù)制轉(zhuǎn)換及編碼，為以后各章的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)了解單片機(jī)的最小系統(tǒng)和一般系統(tǒng)。了解單片機(jī)的發(fā)展歷程。了解單片機(jī)的種類。掌握計(jì)算機(jī)的數(shù)制。1.1 單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)是制作在一塊集成電路芯片上的計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。它包括中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、用RAM構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲器、用ROM構(gòu)成的程序存儲器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、各種輸入/輸出（I/O）接口和時(shí)鐘電路，可獨(dú)立地進(jìn)行工作。例如，典型8位單片機(jī)8051片內(nèi)ROM為4000B，片內(nèi)RAM為256B，有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)功能復(fù)用的并行口和1個(gè)異步通信串行口。許多單片機(jī)還有專用的I/O接口和功能，例如，能直接驅(qū)動各種顯示器的并行口，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口，通信接口，DMA（存儲器直接存取）功能，字符發(fā)生或波形發(fā)生功能等。單片機(jī)可當(dāng)作學(xué)習(xí)機(jī)，用來學(xué)習(xí)有關(guān)的微處理器原理及應(yīng)用，學(xué)習(xí)按相應(yīng)的指令系統(tǒng)進(jìn)行匯編語言編程。將程序固化后，單片機(jī)可用作小型專用計(jì)算機(jī)。1.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)（或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)）是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對一般的MCS-51系列單片機(jī)來說，單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路3個(gè)部分組成了一個(gè)最小系統(tǒng)。但是通常情況下，在設(shè)計(jì)中總是將按鍵輸入、顯示輸出等加到上述電路后，稱為最小系統(tǒng)。 如80C51單片機(jī)加上一個(gè)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，就組成一個(gè)完整的最小系統(tǒng)，如圖1-1所示。最小系統(tǒng)只是單片機(jī)能工作的最低要求，它不能對外完成控制任務(wù)，也不能進(jìn)行人機(jī)對話，要進(jìn)行人機(jī)對話還需要一些輸入、輸出部件，執(zhí)行控制任務(wù)時(shí)還要有執(zhí)行部件。所以，一般最小系統(tǒng)應(yīng)具有一定的可擴(kuò)展性，利用單片機(jī)的I/O口可方便地與其他電路板連接。另外，可以在最小系統(tǒng)周圍連接按鍵、LED等簡單的外圍設(shè)備，使得在制作完成最小系統(tǒng)后可以確保其正常工作。

編輯推薦

《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》特色：以MCS-51系列單片機(jī)為模型，側(cè)重系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用設(shè)計(jì)，培養(yǎng)開發(fā)能力緊跟當(dāng)前工程實(shí)際應(yīng)用，符合職業(yè)需求，并為技能等級考核、電子競賽打基礎(chǔ)

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