單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

　　本教材是國(guó)家示范院校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)——機(jī)電一體化技術(shù)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(shí)施方案是借鑒德國(guó)的先進(jìn)職業(yè)教育模式，結(jié)合安徽省基本情況，構(gòu)建以工作過程為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案。本教材注重真實(shí)工作場(chǎng)景與過程，體現(xiàn)機(jī)電行業(yè)人才需求的特點(diǎn)，借鑒德國(guó)的“雙元制”職業(yè)培訓(xùn)教材的編寫經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)突出基本技能，力求做到“綜合性、實(shí)際性、可操作性”，在編寫過程中，突出了“以就業(yè)為導(dǎo)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(shè)計(jì)過程中以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，與企業(yè)合作進(jìn)行基于工作過程的課程開發(fā)與設(shè)計(jì)。根據(jù)專業(yè)發(fā)展需要，學(xué)生未來(lái)工作崗位所需要的知識(shí)、能力和素質(zhì)的要求，劃分為8個(gè)學(xué)習(xí)情境。編寫中注重學(xué)生的職業(yè)能力的訓(xùn)練和個(gè)性培養(yǎng)，力求實(shí)現(xiàn)學(xué)生由“會(huì)干”向“能干”的轉(zhuǎn)變?！　”窘滩脑诰帉懙倪^程中力求突出以下特色：　　1.全書以MCS-51系列單片機(jī)為主線，介紹了McS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細(xì)介紹了McS-51單片機(jī)編程語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)方法，通過典型應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步介紹了單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和工程設(shè)計(jì)方法?！　?.在編寫過程中，編者根據(jù)多年來(lái)不同專業(yè)的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合高職高專教育的教學(xué)特點(diǎn)，注意內(nèi)容的實(shí)用性，突出應(yīng)用能力的培養(yǎng)，力爭(zhēng)做到語(yǔ)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(dǎo)向設(shè)計(jì)8個(gè)學(xué)習(xí)情境，通過這些項(xiàng)目進(jìn)一步闡述單片機(jī)的應(yīng)用技巧?！　”窘滩挠砂不账娐殬I(yè)技術(shù)學(xué)院張春來(lái)、宋天武任主編，安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃均安、蔣瑾瑾、王禮鵬、馮毅任副主編，安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)有限責(zé)任公司研發(fā)中心金明任主審。全書共有8個(gè)學(xué)習(xí)情境，分別由以下人員編寫而成：學(xué)習(xí)情境2、4、7由張春來(lái)編寫；學(xué)習(xí)情境1由王禮鵬編寫；學(xué)習(xí)情境3由宋天武編寫；學(xué)習(xí)情境5由蔣瑾瑾編寫；學(xué)習(xí)情境6由黃均安編寫；學(xué)習(xí)情境8由馮毅編寫。全書由張春來(lái)統(tǒng)稿定稿?！　〗滩脑诰帉戇^程中，機(jī)電系專業(yè)建設(shè)團(tuán)隊(duì)老師提出了許多寶貴意見，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及兄弟部門領(lǐng)導(dǎo)也給予了大力支持，同時(shí)還得到了安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)有限責(zé)任公司、中國(guó)電子38所的積極參與和大力幫助，在此表示最誠(chéng)摯的感謝。　　本教材內(nèi)容體系在國(guó)內(nèi)首次嘗試，由于作者水平有限，不足之處在所難免，懇請(qǐng)廣大師生和讀者對(duì)書中存在的缺點(diǎn)和疏漏提出批評(píng)和建議，編者不勝感激。

內(nèi)容概要

　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用 》為國(guó)家示范院校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)——機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程改革系列教材之一?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用 》以MCS-51系列的8位單片機(jī)為教學(xué)對(duì)象，介紹單片機(jī)的發(fā)展概況、原理及應(yīng)用。全書基于工作過程共設(shè)計(jì)八個(gè)學(xué)習(xí)情境，主要內(nèi)容包括：初識(shí)單片機(jī)、閃爍燈、指令的應(yīng)用、交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)、單片機(jī)之間的雙向串行通信、可編程I/O口的應(yīng)用、簡(jiǎn)易秒表的制作、數(shù)碼管時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)。　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用 》可作為高等院校機(jī)電、電氣信息類各專業(yè)“單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)”課程的教材，同時(shí)可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言學(xué)習(xí)情境1 初識(shí)單片機(jī)1.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2 學(xué)習(xí)任務(wù)1.3 基本理論1.3.1 單片機(jī)的發(fā)展概況1.3.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法1.3.3 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言1.4 任務(wù)實(shí)施1.4.1 信號(hào)燈的控制1學(xué)習(xí)情境2 閃爍燈2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)2.2 學(xué)習(xí)任務(wù)2.3 基本理論2.3.1 MCS-51型單片機(jī)結(jié)構(gòu)2.3.2 MCS-51型單片機(jī)丁作原理2.3.3 MCS-51型單片機(jī)存儲(chǔ)器2.4 任務(wù)實(shí)施2.4.1 閃爍燈學(xué)習(xí)情境3 指令的應(yīng)用3.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)3.2 學(xué)習(xí)任務(wù)3.3 基本理論3.3.1 MCS-51指令系統(tǒng)3.3.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)3.4 任務(wù)實(shí)施3.4.1 指令的應(yīng)用3.4.2 信號(hào)燈的控制2學(xué)習(xí)情境4 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)4.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)4.2 學(xué)習(xí)任務(wù)4.3 基本理論4.3.1 中斷系統(tǒng)4.3.2 MCS-51型單片機(jī)的中斷系統(tǒng)4.3.3 MCS-51型單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器4.4 任務(wù)實(shí)施4.4.1 信號(hào)燈的控制34.4.2 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)情境5 單片機(jī)之間的雙向串行通信5.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)5.2 學(xué)習(xí)任務(wù)5.3 基本理論5.3.1 串行通信基礎(chǔ)5.3.2 串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)及其接口5.3.3 MCS-51型單片機(jī)的串行接口5.3.4 MCS-51型單片機(jī)之間的通信5.4 任務(wù)實(shí)施5.4.1 單片機(jī)之間的雙向串行通信學(xué)習(xí)情境6 可編程I/O口的應(yīng)用6.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)6.2 學(xué)習(xí)任務(wù)6.3 基本理論6.3.1 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展6.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展6.3.3 并行I/O口擴(kuò)展6.4 任務(wù)實(shí)施6.4.1 片外RAM對(duì)信號(hào)燈的控制及可編程I/O口的應(yīng)用學(xué)習(xí)情境7 簡(jiǎn)易秒表的制作7.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)7.2 學(xué)習(xí)任務(wù)7.3 基本理論7.3.1 單片機(jī)與鍵盤接口7.3.2 單片機(jī)與顯示器接口7.3.3 D/A轉(zhuǎn)換器接口7.3.4 A/D轉(zhuǎn)換器接口7.4 任務(wù)實(shí)施7.4.1 簡(jiǎn)易秒表的制作學(xué)習(xí)情境8 數(shù)碼管時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)8.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)8.2 學(xué)習(xí)任務(wù)8.3 基本理論8.3.1 單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)及開發(fā)工具8.3.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與過程8.3.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)8.4 任務(wù)實(shí)施8.4.1 數(shù)碼管時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一階段（1974～1978年）：初級(jí)單片機(jī)階段，以Intel公司的MCS-48為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)在片內(nèi)集成了8位CPU、并行I／O口、8位定時(shí)／計(jì)數(shù)器、RAM等，無(wú)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(jī)階段，以MCS-51系列為代表。這個(gè)階段的單片機(jī)內(nèi)均帶有串行I／O口，具有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器為16位，片內(nèi)RAM和ROM容量相對(duì)增大，且尋址范圍可達(dá)64KB。這類單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。由于其優(yōu)良的性價(jià)比，特別適合我國(guó)的國(guó)情，故在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用?！　〉谌A段（1983年～）：8位單片機(jī)鞏固完善及16位單片機(jī)推出階段，以MCS一96系列為16位單片機(jī)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(jìn)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(zhuǎn)換器，具有8級(jí)中斷等。近年來(lái)，32位單片機(jī)也已進(jìn)入實(shí)用階段?！　∧壳埃瑔纹瑱C(jī)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(jī)仍能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要，所以以MCS-51系列為主的8位單片機(jī)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)仍然將占據(jù)單片機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)地位?！　?.3.1.3 單片機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展　　1.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域　　單片機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著積極的推動(dòng)作用。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面。　?。?）生產(chǎn)自動(dòng)化。生產(chǎn)自動(dòng)化不但能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以提高經(jīng)濟(jì)效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子、石油、化工、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)械手、數(shù)控機(jī)床等自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其智能化的自動(dòng)控制功能?！　。?）實(shí)時(shí)測(cè)控。測(cè)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(shí)時(shí)測(cè)量控制，如工業(yè)窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測(cè)量和控制等。單片機(jī)工作穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)，體積小、使用靈活，適用于各種惡劣環(huán)境，最宜承擔(dān)測(cè)控工作。　?。?）智能化產(chǎn)品。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是不斷提高其智能化程度，而智能化的提高離不開單片機(jī)的參與。傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品與單片機(jī)結(jié)合后，可簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、升級(jí)產(chǎn)品功能、并實(shí)現(xiàn)控制智能化。單片機(jī)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，稱為機(jī)電一體化，是機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向。單片機(jī)在家電產(chǎn)品上更得到普遍應(yīng)用，出現(xiàn)了程控洗衣機(jī)、電腦空調(diào)機(jī)等。為提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(jī)?！　。?）智能化儀表。用單片機(jī)改造、設(shè)計(jì)制造儀器儀表，大大促進(jìn)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(shí)提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小體積?！　。?）信息通信技術(shù)。多機(jī)系統(tǒng)（各種網(wǎng)絡(luò)）中的各計(jì)算機(jī)之間的通信聯(lián)系，計(jì)算機(jī)與其外圍設(shè)備（鍵盤、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等）之間的協(xié)作都有單片機(jī)的參與。　?。?）科學(xué)研究。小到實(shí)驗(yàn)測(cè)控臺(tái)，大到衛(wèi)星、運(yùn)載火箭，單片機(jī)都發(fā)揮著極其重要的作用。

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