單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)一體化教程

前言

　　多年的單片機(jī)教學(xué)和開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，使作者體會(huì)到學(xué)習(xí)單片機(jī)最有效的方法不是將書(shū)本讀多少遍或背多少指令，而是“邊學(xué)邊做”，即陶行知先生倡導(dǎo)的“教學(xué)做合一”。但過(guò)去因?qū)嶒?yàn)環(huán)境等因素很難實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)所提供的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境為這種“教學(xué)做合一”提供了很好的平臺(tái)。本教材通過(guò)引入電路設(shè)計(jì)與仿真軟件Proteus和單片機(jī)程序集成開(kāi)發(fā)軟件。Keil，將單片機(jī)技術(shù)的硬件和軟件、理論和實(shí)踐、虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際項(xiàng)目有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，成功地實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、做的合一。這種教學(xué)改革的嘗試使本課程被評(píng)為安徽省2007年省級(jí)精品課程?！　”窘滩闹饕攸c(diǎn)：　　1.學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)和使用單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具結(jié)合　　本教材將目前最流行的開(kāi)發(fā)工具（硬件開(kāi)發(fā)工具Proteus和軟件開(kāi)發(fā)工具Keil）列為課程重點(diǎn)，這些開(kāi)發(fā)工具使得抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容變得生動(dòng)直觀，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)使用這些工具的過(guò)程中學(xué)習(xí)單片機(jī)硬件和編程知識(shí)，既有利于單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)，又可熟悉這些開(kāi)發(fā)工具的使用，為今后的開(kāi)發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可謂“一石多鳥(niǎo)”?！　?.教學(xué)做、軟件與硬件、虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)項(xiàng)目、課內(nèi)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)的結(jié)合　　本教材從第1章起，每章都結(jié)合課程內(nèi)容安排了1到3個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境驗(yàn)證所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，通過(guò)邊學(xué)邊做的方法來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)均要求繪制硬件電路和編寫(xiě)調(diào)試程序，這種方式更能體現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)軟硬結(jié)合的特點(diǎn)?！　〉?章介紹了單片機(jī)常用接口技術(shù)，第9章介紹了一些單片機(jī)典型應(yīng)用實(shí)例，如頻率（轉(zhuǎn)速）測(cè)量、溫度控制、時(shí)間控制、數(shù)據(jù)采集與通信等，也都安排了緊扣教學(xué)內(nèi)容的仿真實(shí)驗(yàn)，雖然較前幾章難度有所提高，但大都是前8章簡(jiǎn)單項(xiàng)目的綜合，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用能力十分有益。　　第10章簡(jiǎn)單介紹了電路板的設(shè)計(jì)方法。考慮到時(shí)間和費(fèi)用等因素，讀者完全自己設(shè)計(jì)制作電路板會(huì)存在一定的困難，為此我們結(jié)合第8章的相關(guān)介紹，開(kāi)發(fā)了兩款性價(jià)比較高的5l單片機(jī)通用實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板。不需要購(gòu)置其他設(shè)備就可以將教材中的大部分實(shí)驗(yàn)最終在這兩塊實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生結(jié)合課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)或課外科技活動(dòng)，完成一個(gè)真實(shí)的單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品。

內(nèi)容概要

本教材以89C51系列單片機(jī)為對(duì)象，通過(guò)學(xué)習(xí)當(dāng)前最為流行的電路設(shè)計(jì)與仿真軟件Proteu，和單片機(jī)程序集成開(kāi)發(fā)軟件Keil，將單片機(jī)技術(shù)的硬件和軟件、理論和實(shí)踐、單元虛擬實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生在接近實(shí)際開(kāi)發(fā)的過(guò)程中較完整地學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)及開(kāi)發(fā)工具的使用，成功地實(shí)現(xiàn)了教、學(xué)、做的合一。這種教學(xué)改革的嘗試使本課程被評(píng)為安徽省2007年省級(jí)精品課程。    本書(shū)可作為高等職業(yè)院校、中等職業(yè)院校的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)用書(shū)，也非常適合自學(xué)單片機(jī)的讀者使用。

書(shū)籍目錄

前言緒論  0.1  什么是單片機(jī)  0.2  單片機(jī)的特點(diǎn)  0.3  單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域  0.4  單片機(jī)的分類(lèi)  0.5   MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介  0.6  單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀  0.7  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程  0.8  課程教學(xué)目標(biāo)  思考題與習(xí)題第1章  單片機(jī)硬件電路圖的繪制與仿真  1.1   MCS_51單片機(jī)引腳功能  1.2  單片機(jī)電路設(shè)計(jì)與仿真軟件Proteus ISIS  1.3  用Proteus ISIS設(shè)計(jì)單片機(jī)電路的基本步驟  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)1-1單片機(jī)彩燈控制器的電路設(shè)計(jì)與仿真第2章  51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境  2.1   51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)    2.1.1  存儲(chǔ)器的配置    2.1.2  程序存儲(chǔ)器    2.1.3  片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器  2.2   51單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言  2.3   Keil集成開(kāi)發(fā)環(huán)境概述    2.3.1   Keil及其安裝    2.3.2   Keil的操作界面  2.4  用jKeil開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序    2.4.1  工程的建立    2.4.2  工程屬性的設(shè)置    2.4.3  源文件的建立和添加    2.4.4  構(gòu)造目標(biāo)程序    2.4.5   Keil仿真和調(diào)試    2.4.6  程序下載  2.5  應(yīng)用舉例  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)2-1彩燈控制器的程序開(kāi)發(fā)步驟第3章  51單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)  3.1   MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)    3.1.1   MCS-51指令分類(lèi)    3.1.2  匯編指令格式    3.1.3  尋址方式    3.1.4  指令符號(hào)說(shuō)明    3.1.5  數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令    3.1.6  算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令    3.1.7  邏輯運(yùn)算類(lèi)指令    3.1.8  控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令    3.1.9  位操作指令    3.1.1  0偽指令  3.2  程序的基本結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法    3.2.1  順序結(jié)構(gòu)    3.2.2  分支結(jié)構(gòu)    3.2.3  循環(huán)結(jié)構(gòu)    3.2.4  子程序  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)3-1查表程序設(shè)計(jì)--通過(guò)LED顯示數(shù)字  實(shí)驗(yàn)3-2用位操作實(shí)現(xiàn)邏輯功能--開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置  實(shí)驗(yàn)3-3分支程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用--簡(jiǎn)單的溫度控制  實(shí)驗(yàn)3-4設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)第4章  C51程序設(shè)計(jì)  4.1   C5l程序的書(shū)寫(xiě)格式  4.2   C51的程序結(jié)構(gòu)  4.3   C51的關(guān)鍵字和運(yùn)算符    4.3.1   C51的關(guān)鍵字    4.3.2   c51的運(yùn)算符  4.4  程序流程控制：分支（選擇）結(jié)構(gòu)    4.4.1  用if語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)分支    4.4.2  用條件運(yùn)算表達(dá)式實(shí)現(xiàn)兩分支    4.4.3  用switch語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)多分支  4.5  程序流程控制：循環(huán)結(jié)構(gòu)    4.5.1   while循環(huán)    4.5.2   for循環(huán)    4.5.3  循環(huán)程序舉例  4.6   C51程序中直接嵌入A51匯編代碼  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)4-1查表程序設(shè)計(jì)--通過(guò)LED顯示數(shù)字  實(shí)驗(yàn)4-2用位操作實(shí)現(xiàn)邏輯功能--開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置  實(shí)驗(yàn)4-3分支程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用--簡(jiǎn)單的溫度控制  實(shí)驗(yàn)4-4設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)第5章  定時(shí)/計(jì)數(shù)器  5.1  單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器    5.1.1   MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)    5.1.2  定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制寄存器    5.1.3  定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作模式  5.2  定時(shí)/計(jì)數(shù)器編程要點(diǎn)    5.2.1  定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化編程    5.2.2  啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)    5.2.3  計(jì)數(shù)結(jié)果（讀取值、查詢溢出、中斷）  5.3  定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)5-1用T0實(shí)現(xiàn)電子計(jì)數(shù)器功能  實(shí)驗(yàn)5-2方波信號(hào)發(fā)生器第6章  MCS-51中斷系統(tǒng)  6.1  中斷的概念  6.2   MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)    6.2.1  中斷源與中斷請(qǐng)求標(biāo)志    6.2.2  中斷的控制    6.2.3  中斷響應(yīng)的條件    6.2.4  中斷處理過(guò)程  6.3  中斷程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)    6.3.1   A51中斷主程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)    6.3.2  中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)    6.3.3   C51中斷程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)  6.4  中斷應(yīng)用舉例  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)6一l利用中斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)前后臺(tái)程序并行處理  實(shí)驗(yàn)6-2利用中斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字時(shí)鐘第7章  MCS-51串行口  7.1  串行通信基本概念    7.1.1  通信方式    7.1.2  異步串行通信的幀格式和波特率  7.2   MCS-5l串行口      7.2.1  概述    7.2.2  相關(guān)特殊功能寄存器    7.2.3  串行口的工作模式、波特率    7.2.4  串行口收發(fā)條件  7.3  串行口編程要點(diǎn)    7.3.1   A5l串行口編程要點(diǎn)與步驟    7.3.2   C51串行口編程要點(diǎn)  7.4  串行口應(yīng)用舉例    7.4.1  并行I/O口的擴(kuò)展    7.4.2   Keil的串行口仿真    7.4.3  單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)7-1單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信第8章  單片機(jī)接口技術(shù)  8.1  單片機(jī)接口技術(shù)概述  8.2  人機(jī)交互接口    8.2.1  簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)接口    8.2.2   LED數(shù)碼管顯示接口    8.2.3   LCD液晶顯示器接口  8.3  外圍芯片接口    8.3.1  單片機(jī)外圍芯片接口的幾種方式    8.3.2  三線串行接口SPI    8.3.3  二線串行接口LC    8.3.4  外圍接口應(yīng)用示例    8.3.5  接口綜合應(yīng)用示例  8.4  常用通信接口    8.4.1  RS-232C串行接口    8.4.2   RS-485串行總線接口    8.4.3   USB接口    8.4.4   20 mA電流環(huán)接口  8.5  單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)板接口介紹  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)8-l LED顯示和鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)  實(shí)驗(yàn)8-2 LC總線實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片8583的使用第9章  單片機(jī)綜合應(yīng)用實(shí)例  9.1  數(shù)字頻率計(jì)  9.2  可變周期方波信號(hào)發(fā)生器  9.3  溫度采集控制裝置  9.4  作息時(shí)間控制器  9.5  利用LED點(diǎn)陣顯示漢字  9.6  多功能智能儀表  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)9-1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)第10章  電路板設(shè)計(jì)  10.1   Proteus電路板設(shè)計(jì)模塊ARES  10.2  原理圖設(shè)計(jì)后處理  10.3   ARES的基本操作    10.3.1   ARES的工具欄    10.3.2   ARES的基本操作步驟  本章要點(diǎn)小結(jié)  思考題與習(xí)題  實(shí)驗(yàn)10-1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路板設(shè)計(jì)附錄1 ProtelJs ISIS中的虛擬儀器（VM）附錄2 本教程實(shí)驗(yàn)用IC電路符號(hào)和引腳附錄3 MCS-51指令一覽表附錄4 ISP So{tware使用介紹附錄5 本教程常用A51子程序源代碼附錄6 本教程C51自定義函數(shù)源代碼附錄7 Keil C51庫(kù)函數(shù)附錄8 常見(jiàn)內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器的51內(nèi)核單片機(jī)簡(jiǎn)介附錄9 課程設(shè)計(jì)/實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練內(nèi)容與考核辦法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　單片機(jī)硬件電路圖的繪制與仿真　　1.2　單片機(jī)電路設(shè)計(jì)與仿真軟件Proteus ISIS　　Proteus ISIS是英國(guó)labcenter極其強(qiáng)大。該軟件不僅適用于工程設(shè)計(jì)，也適合電工、電子、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)接口等課程的教學(xué)、科研和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。該軟件的主要特點(diǎn)有：　?。?）從概念到產(chǎn)品的集成設(shè)計(jì)環(huán)境。將原理圖設(shè)計(jì)與仿真分析功能（ISIS）和印刷電路板設(shè)計(jì)功能（AlRES）集成于一身，可以完成從原理圖繪制、仿真分析到生成印刷電路板圖的整個(gè)電路設(shè)計(jì)過(guò)程?！　。?）豐富的元器件。提供數(shù)萬(wàn)種電工、電子元器件的電路符號(hào)、仿真模型和外形封裝。三者互相綁定，為原理圖編輯、仿真和電路板設(shè)計(jì)的集成奠定了基礎(chǔ)?！　》至⒃焊鞣N類(lèi)型和參數(shù)的電阻、電容、電感、二極管、三極管、電子管等?！　〖呻娐罚耗M/數(shù)字/混合；CMOS/TTL/ECL全系列、A/D與D/A、存儲(chǔ)器、　　PLD、FPGA、單片機(jī)等?！　?光電器件：如LED、光電耦合器等?！　鞲衅鳎喝鐭犭娕肌犭娮?、壓力傳感器等?！　∽儔浩骱碗姍C(jī)：交、直流，伺服，步進(jìn)，無(wú)刷?！　∑渌骷焊鞣N開(kāi)關(guān)、繼電器、蜂鳴器、接插件等?！　。?）外觀和操作都很逼真的虛擬儀器，包括：　　?交/直流電流、電壓表?！　?二蹤或四蹤示波器?！　?信號(hào)發(fā)生器。　　?邏輯分析儀?！　?數(shù)字計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器/頻率計(jì)?！　?串口調(diào)試終端（RS一232、I2C、sPI）?！　?點(diǎn)陣發(fā)生器?！　。?）強(qiáng)大的仿真功能。　　交互仿真——活性元件、虛擬儀器和動(dòng)畫(huà)效果可以直觀顯示電路運(yùn)行結(jié)果?！　D表仿真——生成各種分析曲線和圖表?！　。?）支持多種系列單片機(jī)及接口?！　≈С帜壳案髦髁鲉纹瑱C(jī)系列的設(shè)計(jì)和仿真?！　≈С殖Ｓ糜?jì)算機(jī)接口仿真，如RS-232、I2C、SPI、A/D、D/A、鍵盤(pán)、LED、LCD等?！　。?）支持多層次電路。　　利用子電路功能，可以將一些功能電路封裝在子電路模塊中，通過(guò)輸入輸出端口使用其功能。并可以通過(guò)設(shè)計(jì)瀏覽器分層次顯示各級(jí)電路?！　“惭bProteus后，執(zhí)行“開(kāi)始一程序一Proteus7 Prefessional—ISIS 7 Prefessional”，將顯示ISIS啟動(dòng)畫(huà)面，然后出現(xiàn)對(duì)話框詢問(wèn)是否要查看系統(tǒng)提供的設(shè)計(jì)范例，如果不需要查看，可以選擇“No”，就會(huì)顯示ISIS窗口，如圖1-5所示。

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