單片機原理與應用

前言

　　本教材是國家示范院校重點建設專業(yè)——機電一體化技術專業(yè)課程改革成果之一。人才培養(yǎng)模式的改革是專業(yè)改革的重中之重，本專業(yè)的改革實施方案是借鑒德國的先進職業(yè)教育模式，結合安徽省基本情況，構建以工作過程為導向的人才培養(yǎng)方案。本教材注重真實工作場景與過程，體現(xiàn)機電行業(yè)人才需求的特點，借鑒德國的“雙元制”職業(yè)培訓教材的編寫經(jīng)驗，重點突出基本技能，力求做到“綜合性、實際性、可操作性”，在編寫過程中，突出了“以就業(yè)為導向、以崗位為依據(jù)、以能力為本位”的思想。　　本教材在課程整體設計過程中以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，與企業(yè)合作進行基于工作過程的課程開發(fā)與設計。根據(jù)專業(yè)發(fā)展需要，學生未來工作崗位所需要的知識、能力和素質(zhì)的要求，劃分為8個學習情境。編寫中注重學生的職業(yè)能力的訓練和個性培養(yǎng)，力求實現(xiàn)學生由“會干”向“能干”的轉變。　　本教材在編寫的過程中力求突出以下特色：　　1.全書以MCS-51系列單片機為主線，介紹了McS-51單片機的結構和工作原理，詳細介紹了McS-51單片機編程語言和程序設計方法，通過典型應用實例進一步介紹了單片機的系統(tǒng)擴展和工程設計方法?！　?.在編寫過程中，編者根據(jù)多年來不同專業(yè)的單片機應用技術教學經(jīng)驗，結合高職高專教育的教學特點，注意內(nèi)容的實用性，突出應用能力的培養(yǎng)，力爭做到語言精練，內(nèi)容深入淺出、通俗易懂?！　?.本教材基于工作過程為導向設計8個學習情境，通過這些項目進一步闡述單片機的應用技巧。　　本教材由安徽水利水電職業(yè)技術學院張春來、宋天武任主編，安徽水利水電職業(yè)技術學院黃均安、蔣瑾瑾、王禮鵬、馮毅任副主編，安徽繼遠電網(wǎng)有限責任公司研發(fā)中心金明任主審。全書共有8個學習情境，分別由以下人員編寫而成：學習情境2、4、7由張春來編寫；學習情境1由王禮鵬編寫；學習情境3由宋天武編寫；學習情境5由蔣瑾瑾編寫；學習情境6由黃均安編寫；學習情境8由馮毅編寫。全書由張春來統(tǒng)稿定稿。　　教材在編寫過程中，機電系專業(yè)建設團隊老師提出了許多寶貴意見，學院領導及兄弟部門領導也給予了大力支持，同時還得到了安徽繼遠電網(wǎng)有限責任公司、中國電子38所的積極參與和大力幫助，在此表示最誠摯的感謝?！　”窘滩膬?nèi)容體系在國內(nèi)首次嘗試，由于作者水平有限，不足之處在所難免，懇請廣大師生和讀者對書中存在的缺點和疏漏提出批評和建議，編者不勝感激。

內(nèi)容概要

　　《單片機原理與應用 》為國家示范院校重點建設專業(yè)——機電一體化技術專業(yè)課程改革系列教材之一?！秵纹瑱C原理與應用 》以MCS-51系列的8位單片機為教學對象，介紹單片機的發(fā)展概況、原理及應用。全書基于工作過程共設計八個學習情境，主要內(nèi)容包括：初識單片機、閃爍燈、指令的應用、交通信號燈模擬控制系統(tǒng)、單片機之間的雙向串行通信、可編程I/O口的應用、簡易秒表的制作、數(shù)碼管時鐘電路的設計?！　　秵纹瑱C原理與應用 》可作為高等院校機電、電氣信息類各專業(yè)“單片機原理及應用技術”課程的教材，同時可供有關工程技術人員參考。

書籍目錄

前言學習情境1 初識單片機1.1 學習目標1.2 學習任務1.3 基本理論1.3.1 單片機的發(fā)展概況1.3.2 計算機中數(shù)的表示方法1.3.3 計算機語言1.4 任務實施1.4.1 信號燈的控制1學習情境2 閃爍燈2.1 學習目標2.2 學習任務2.3 基本理論2.3.1 MCS-51型單片機結構2.3.2 MCS-51型單片機丁作原理2.3.3 MCS-51型單片機存儲器2.4 任務實施2.4.1 閃爍燈學習情境3 指令的應用3.1 學習目標3.2 學習任務3.3 基本理論3.3.1 MCS-51指令系統(tǒng)3.3.2 匯編語言程序設計3.4 任務實施3.4.1 指令的應用3.4.2 信號燈的控制2學習情境4 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)4.1 學習目標4.2 學習任務4.3 基本理論4.3.1 中斷系統(tǒng)4.3.2 MCS-51型單片機的中斷系統(tǒng)4.3.3 MCS-51型單片機的定時/計數(shù)器4.4 任務實施4.4.1 信號燈的控制34.4.2 交通信號燈模擬控制系統(tǒng)學習情境5 單片機之間的雙向串行通信5.1 學習目標5.2 學習任務5.3 基本理論5.3.1 串行通信基礎5.3.2 串行通信總線標準及其接口5.3.3 MCS-51型單片機的串行接口5.3.4 MCS-51型單片機之間的通信5.4 任務實施5.4.1 單片機之間的雙向串行通信學習情境6 可編程I/O口的應用6.1 學習目標6.2 學習任務6.3 基本理論6.3.1 程序存儲器擴展6.3.2 數(shù)據(jù)存儲器擴展6.3.3 并行I/O口擴展6.4 任務實施6.4.1 片外RAM對信號燈的控制及可編程I/O口的應用學習情境7 簡易秒表的制作7.1 學習目標7.2 學習任務7.3 基本理論7.3.1 單片機與鍵盤接口7.3.2 單片機與顯示器接口7.3.3 D/A轉換器接口7.3.4 A/D轉換器接口7.4 任務實施7.4.1 簡易秒表的制作學習情境8 數(shù)碼管時鐘電路的設計8.1 學習目標8.2 學習任務8.3 基本理論8.3.1 單片機的開發(fā)系統(tǒng)及開發(fā)工具8.3.2 單片機應用系統(tǒng)的設計原則與過程8.3.3 單片機應用系統(tǒng)的抗干擾設計8.4 任務實施8.4.1 數(shù)碼管時鐘電路的設計參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一階段（1974～1978年）：初級單片機階段，以Intel公司的MCS-48為代表。這個系列的單片機在片內(nèi)集成了8位CPU、并行I／O口、8位定時／計數(shù)器、RAM等，無串行I／O口，尋址范圍不大于4KB?！　〉诙A段（1978～1983年）：高性能單片機階段，以MCS-51系列為代表。這個階段的單片機內(nèi)均帶有串行I／O口，具有多級中斷處理系統(tǒng)，定時／計數(shù)器為16位，片內(nèi)RAM和ROM容量相對增大，且尋址范圍可達64KB。這類單片機應用領域極為廣泛。由于其優(yōu)良的性價比，特別適合我國的國情，故在我國得到廣泛應用?！　〉谌A段（1983年～）：8位單片機鞏固完善及16位單片機推出階段，以MCS一96系列為16位單片機的代表。其內(nèi)部除了CPU為16位以外，還采用了新穎的寄存器堆／邏輯部件（RALU），片內(nèi)RAM和ROM的容量進一步增大，片內(nèi)ROM為8：KB甚至更大且可以加密，片內(nèi)還帶有高速輸入輸出部件、多通道10位A／D轉換器，具有8級中斷等。近年來，32位單片機也已進入實用階段。　　目前，單片機正朝著高性能和多品種的方向發(fā)展，但由于MCS-51系列的8位單片機仍能滿足絕大多數(shù)應用領域的需要，所以以MCS-51系列為主的8位單片機在今后相當長的一段時期內(nèi)仍然將占據(jù)單片機應用的主導地位?！　?.3.1.3 單片機的應用及發(fā)展　　1.單片機的應用領域　　單片機的應用極為廣泛，已深入到國民經(jīng)濟的各個領域，對各行業(yè)的技術改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著積極的推動作用。單片機的應用領域主要有以下幾個方面?！　。?）生產(chǎn)自動化。生產(chǎn)自動化不但能夠降低勞動強度，而且可以提高經(jīng)濟效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量，廣泛應用于機械、汽車、電子、石油、化工、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域。自動化生產(chǎn)線、機械手、數(shù)控機床等自動化生產(chǎn)設備都能由單片機實現(xiàn)其智能化的自動控制功能?！　。?）實時測控。測控系統(tǒng)的工作環(huán)境往往比較惡劣，干擾繁雜，并且要求實時測量控制，如工業(yè)窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制等。單片機工作穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強，體積小、使用靈活，適用于各種惡劣環(huán)境，最宜承擔測控工作?！　。?）智能化產(chǎn)品?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的一個重要發(fā)展趨勢是不斷提高其智能化程度，而智能化的提高離不開單片機的參與。傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品與單片機結合后，可簡化產(chǎn)品結構、升級產(chǎn)品功能、并實現(xiàn)控制智能化。單片機與機械技術相結合，稱為機電一體化，是機械工業(yè)的發(fā)展方向。單片機在家電產(chǎn)品上更得到普遍應用，出現(xiàn)了程控洗衣機、電腦空調(diào)機等。為提高汽車的動力性、經(jīng)濟性以及舒適性、穩(wěn)定性，減少污染排放，現(xiàn)代汽車上都大量使用了單片機?！　。?）智能化儀表。用單片機改造、設計制造儀器儀表，大大促進了儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化和柔性化方向發(fā)展，并能同時提高儀器儀表的精度和準確度，簡化結構，減小體積?！　。?）信息通信技術。多機系統(tǒng)（各種網(wǎng)絡）中的各計算機之間的通信聯(lián)系，計算機與其外圍設備（鍵盤、打印機、傳真機、復印機等）之間的協(xié)作都有單片機的參與?！　。?）科學研究。小到實驗測控臺，大到衛(wèi)星、運載火箭，單片機都發(fā)揮著極其重要的作用。

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