單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用

前言

單片機(jī)（又稱為微控制器）的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。51系列單片機(jī)是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一，經(jīng)過二十多年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了一個(gè)規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群。當(dāng)前，隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出并普遍被人們接受，而且也被應(yīng)用到實(shí)際工作中，51單片機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了一個(gè)新的階段。許多專用功能芯片中集成了51核，51兼容的微控制器不斷地以IP核的方式在以FPGA為基礎(chǔ)的片上系統(tǒng)中出現(xiàn)，國內(nèi)目前眾多高校也大量以51單片機(jī)作為單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程的基本內(nèi)容?？芍^是“眾人拾柴火焰高”，特別是近年來，基于51單片機(jī)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不斷出現(xiàn)并且被人們加以推廣。這都表明了51系列單片機(jī)在今后的許多年中依然會(huì)活躍如故，而且在很長一段時(shí)間中將占據(jù)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的低端市場。本書選擇51系列單片機(jī)作為背景，介紹嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟硬件設(shè)計(jì)的基本技術(shù)。其主要特點(diǎn)如下所示。（1）系統(tǒng)性強(qiáng)。本書主要分為基礎(chǔ)篇、接口篇和應(yīng)用篇三大部分?；A(chǔ)篇重點(diǎn)介紹了51單片機(jī)的基本知識；接口篇較全面地介紹了單片機(jī)的外圍接口硬件設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)具有普遍的意義；應(yīng)用篇?jiǎng)t突出了以C51為主的嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。本書還在預(yù)備篇中補(bǔ)充了計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識，這樣本書既可以作為單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)或類似課程的教材，也可以直接作為微機(jī)原理課程的學(xué)習(xí)教材。（2）可讀性強(qiáng)。本書在內(nèi)容的編排上注意由淺入深，方便讀者自學(xué)。以“必須”、“夠用”、“適用”、“會(huì)用”為過渡，通過典型例題，使學(xué)生重點(diǎn)掌握基本原理、基本分析方法和軟硬件設(shè)計(jì)方法。全書將表、圖與文字描述相結(jié)合，使基本理論的表述一目了然，便于記憶。（3）操作性強(qiáng)。為便于教學(xué)，我們將教學(xué)大綱中要求的基本內(nèi)容盡量集中且靠前安排，其中標(biāo)有“*”的內(nèi)容為任選或作為畢業(yè)設(shè)計(jì)、競賽、應(yīng)用時(shí)的參考資料。本書可為任課教師在授課時(shí)提供一個(gè)操作性很強(qiáng)的組織形式。

內(nèi)容概要

本書以目前使用最為廣泛的Mcs-51系列單片機(jī)為背景，介紹嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的基本技術(shù)。全書分為 4篇共13章，系統(tǒng)地介紹了MCs 51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、功能特點(diǎn)、功能擴(kuò)展、典型外圍接口技術(shù)、c51及其應(yīng)用、系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。本書覆蓋了單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的基本內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合了當(dāng)前新技術(shù)、新器件的發(fā)展，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。    本書融入了Proteus最新的單片機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)，開辟了一條單片機(jī)教學(xué)的新思路。無需硬件“參與”，為單片機(jī)的教與學(xué)提供了極好的實(shí)踐性與操作性。與此同時(shí)，本書每章均帶有思考題與習(xí)題，本書結(jié)尾給出了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，附錄還提供了部分習(xí)題參考答案。本書內(nèi)容由淺入深，條理清晰，通俗易懂。    本書可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)、電氣信息類相關(guān)專業(yè)“單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程的教材，也可供從事單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的工程技術(shù)人員參考，同時(shí)還可以作為全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

預(yù)備篇  第0章 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識    0.1 緒論      O.1.1 計(jì)算機(jī)的新分類      0.1.2 嵌入式系統(tǒng)      0.1.3 單片機(jī)    0.2 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理      0.2.1 微機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)      0.2.2 微機(jī)的基本工作原理      0.2.3 微機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)    O.3 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與碼制      0.3.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)      0.3.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的幾個(gè)概念      0.3.3 計(jì)算機(jī)中的有符號數(shù)的表示      0.3.4 進(jìn)位和溢出      O.3.5 BCD碼      0.3.6 BCD碼的運(yùn)算      0.3.7 ASCII碼    0.4 小結(jié)    思考題與習(xí)題基礎(chǔ)篇  第1章 MCS一51單片機(jī)結(jié)構(gòu)    1.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)      1.1.1 概述      1.1.2 CPU    1.2 存儲(chǔ)器      1.2.1 程序存儲(chǔ)器      1.2.2 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器      1.2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器    1.3 特殊功能寄存器    1.4 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路      1.4.1 時(shí)鐘電路      1.4.2 單片機(jī)的時(shí)序單位      1.4.3 復(fù)位電路    1.5 引腳功能    1.6 小結(jié)    思考題與習(xí)題  第2章 MCS-5l單片機(jī)的指令系統(tǒng)    2.1 尋址方式      2.1.1 立即尋址      2.1.2 直接尋址      2.1.3 寄存器尋址      2.1.4 寄存器間接尋址      2.1.5 變址尋址      2.1.6 位尋址      2.1.7 相對尋址    2.2 數(shù)據(jù)傳送與交換指令      2.2.1 傳送類指令      2.2.2 字節(jié)交換指令    2.3 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令      2.3.1 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令對標(biāo)志位的影響      2.3.2 1以A為目的操作數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令      2.3.3 Pir為目的操作數(shù)的邏輯運(yùn)算指令      2.3.4 加1、減1指令      2.3.5 十進(jìn)制調(diào)整指令      2.3.6 專對A的指令      2.3.7 乘、除法指令      2.3.8 指令綜合應(yīng)用舉例    2.4 控制轉(zhuǎn)移指令      2.4.1 程序調(diào)用和返回類指令      2.4.2 轉(zhuǎn)移指令      2.4.3 空操作指令      2.4.4 指令應(yīng)用舉例    2.5 位操作指令    2.6 小結(jié)    思考題與習(xí)題  第3章 MCS-5l單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)    3.1 概述    3.2 偽指令    3.3 順序程序設(shè)計(jì)    3.4 分支程序設(shè)計(jì)    3.5 循環(huán)程序設(shè)計(jì)    3.6 位操作程序設(shè)計(jì)    3.7 子程序    3.8 小結(jié)    思考題與習(xí)題  第4章 并行接口P0～P3和單片機(jī)的中斷系統(tǒng)    4.1 單片機(jī)的并行接口P0～P3      4.1.1 P0～P3接口的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)      4.1.2 編程舉例      4.1.3 用并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示器和鍵盤電路      4.1.4 并行接口小結(jié)    4.2 MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)      4.2.1 8XX51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)      4.2.2 中斷響應(yīng)過程      4.2.3 中斷的程序設(shè)計(jì)    4.3 小結(jié)    思考題與習(xí)題  第5章 單片機(jī)的定時(shí)／計(jì)數(shù)器與串行接口    5.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1      5.1.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的結(jié)構(gòu)與工作原理      5.1.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的寄存器      5.1.3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式      5.1.4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)      5.1.5 門控位的應(yīng)用    5.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2      5.2.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2的結(jié)構(gòu)和外部引腳      5.2.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2的寄存器      5.2.3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2的工作方式      5.2.4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器小結(jié)    5.3 串行接口      5.3.1 概述      5.3.2 單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu)與工作原理      5.3.3 串行接口的控制寄存器      5.3.4 串行接口的工作方式      5.3.5 串行接口的應(yīng)用編程      5.3.6 利用串行接口方式O擴(kuò)展I／O接口    5.4 小結(jié)    思考題與習(xí)題接口篇  第6章 單片機(jī)總線與存儲(chǔ)器的擴(kuò)展    6.1 單片機(jī)系統(tǒng)總線和系統(tǒng)擴(kuò)展方法      6.1.1 單片機(jī)系統(tǒng)總線信號      6.1.2 系統(tǒng)擴(kuò)展的方法      6.1.3 地址譯碼器    6.2 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展      6.2.1 EPROM的擴(kuò)展      6.2.2 EEPROM的擴(kuò)展      6.2.3 F1ash存儲(chǔ)器（閃速存儲(chǔ)器）    6.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展      6.3.1 SRAM的擴(kuò)展      6.3.2 同時(shí)擴(kuò)展SRAM和Flash存儲(chǔ)器的例子    6.4 新型存儲(chǔ)器擴(kuò)展（雙口RAM和FIFO）      6.4.1 雙口RAM簡介      6.4.2 雙口RAM與單片機(jī)的接口      6.4.3 異步FIFO簡介      6.4.4 異步FIFO與單片機(jī)的接口    6.5 小結(jié)    思考題與習(xí)題  第7章 單片機(jī)系統(tǒng)功能擴(kuò)展    7.1 并行I／O接口的擴(kuò)展      7.1.1 通用鎖存器、緩沖器的擴(kuò)展      7.1.2 可編程并行接口芯片的擴(kuò)展    7.2 中斷擴(kuò)展    7.3 定時(shí)器的擴(kuò)展      7.3.1 8254的結(jié)構(gòu)和引腳      7.3.2 8254的工作方式控制字和讀回命令字      7.3.3 8254的狀態(tài)字      7.3.4 8254的應(yīng)用舉例    7.4 小結(jié)    思考題與習(xí)題    ……應(yīng)用篇附錄A MCS-51指令集附錄B 部分習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：3.嵌入式系統(tǒng)軟件的特征嵌入式系統(tǒng)軟件所使用的語言可以是匯編語言，也可以是高級語言。軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)，一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存儲(chǔ)于磁盤等載體中。代碼要求質(zhì)量高、可靠性高、實(shí)時(shí)性高，并盡量減少占用存儲(chǔ)器空間，抗干擾能力強(qiáng)。4.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要的開發(fā)工具和環(huán)境通用計(jì)算機(jī)具有完善的人機(jī)接口界面，在上面增加一些開發(fā)應(yīng)用程序和環(huán)境即可進(jìn)行對自身的開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本身不具備開發(fā)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，用戶必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、修改，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種仿真器、編程器、邏輯分析儀、示波器等。

編輯推薦

《單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用:嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)》：系統(tǒng)性。以目前使用最廣泛的MCS-51單片機(jī)為背景，覆蓋了單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的基本內(nèi)容。實(shí)用性。結(jié)合了當(dāng)前新技術(shù)、新器件的發(fā)展，引入了實(shí)際單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路與軟件代碼。新穎性。融入了Proteus最新的單片機(jī)系統(tǒng)仿典技術(shù)，無需硬件“參與”，為單片機(jī)的教與學(xué)提供了極強(qiáng)的實(shí)踐性與操作性。

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