單片機原理及接口技術(shù)

前言

　　單片機（單片微型計算機）作為計算機技術(shù)的一個重要分支，近年來在性能、產(chǎn)量及制造技術(shù)上都取得了長足的發(fā)展。作為嵌入式控制器件，單片機被廣泛應(yīng)用于工業(yè)智能化儀器、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子裝置、信息和通信設(shè)備、辦公自動化設(shè)備等產(chǎn)品之中，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、國防等領(lǐng)域幾乎無處不見。單片機具有其他類型計算機所不具備的一系列優(yōu)點，即體積小、價格廉及面向控制，特別是在一個芯片上同時集成模擬、數(shù)字等外設(shè)形成片上系統(tǒng)（SOC），使其功能更加強大，更具發(fā)展前景?！　∮糜诳刂祁I(lǐng)域的單片機就其處理數(shù)據(jù)能力而言，從4位機到16位機，乃至近幾年開發(fā)出的32位機，產(chǎn)品覆蓋了不同的用途和需求。但其中8位單片機已能滿足多數(shù)控制場合的要求，在今后相當長的時間內(nèi)仍是嵌入式控制的主力。在8位單片機產(chǎn)品中以Intel公司的MCS一51系列為背景的單片機在我國流行最廣。加之其參考資料豐富、實驗設(shè)備成熟及應(yīng)用實例廣泛等優(yōu)勢，非常有利于單片機的學(xué)習(xí)。特別是近些年采用MCS一51系列80C51內(nèi)核發(fā)展起來的兼容單片機產(chǎn)品，其工藝得到改進，性能獲得提高，使。MCS一51系列單片機仍不失其先進性和實用性。所以本書以MCS一51系列單片機作為主要內(nèi)容，對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、中斷系統(tǒng)與定時器、串行口及單片機擴展與接口技術(shù)分別予以系統(tǒng)介紹，力爭通過相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)，使讀者掌握單片機的基礎(chǔ)知識，具備單片機的基本應(yīng)用技能?！　∧壳笆褂玫膯纹瑱C種類繁多、各具特色、各有所長，適當了解一些其他類型的單片機知識并進行對照比較，對于加深理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和開拓實際應(yīng)用思路不無幫助。為此，本書在部分章節(jié)加入了市場份額較高、應(yīng)用比較廣泛的Microchip公司PIC系列單片機的內(nèi)容。這種單片機在結(jié)構(gòu)、指令等方面的特點相對比較突出?！　】紤]到單片機控制產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用中的一些實際情況和特點，為應(yīng)付變化迅速的商品市場，開發(fā)周期往往是一個重要的瓶頸。通常教材上僅介紹的匯編語言編程已不能滿足實際需求，解決的辦法是使用高級語言。為此，在本書末加入了“C51”程序設(shè)計內(nèi)容簡介。

內(nèi)容概要

　　《單片機原理及接口技術(shù)》以陜西省高職高專精品課程“單片機原理及應(yīng)用”為背景，充分考慮高職特色及?？茖哟?，突出了應(yīng)用技術(shù)的特點。在講述具體內(nèi)容時，以MCS-51系列8位單片機為基礎(chǔ)，使學(xué)生認識單片機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。當結(jié)合到實際應(yīng)用介紹時，則以目前市場上流行的MCS-51系列單片機兼容產(chǎn)品作為控制核心，以保證內(nèi)容的新穎性和先進性。目前，單片機產(chǎn)品經(jīng)多年的發(fā)展已在單個芯片上基本實現(xiàn)了完整功能，因此開發(fā)與外部功能部件配合的接口已成為開發(fā)單片機的主要任務(wù)，《高職高專電子信息類“十一五”規(guī)劃教材：單片機原理及接口技術(shù)》為此分配了適當?shù)钠！　榱巳嬲莆諉纹瑱C技術(shù)，書中將采用“復(fù)雜指令集”的MCS-51系列單片機同采用“精簡指令集”的PIC單片機進行對比介紹，以便在實踐中針對不同的用途有更靈活、有效的處置方法?！　×硗猓凇陡呗毟邔ｋ娮有畔㈩悺笆晃濉币?guī)劃教材：單片機原理及接口技術(shù)》中有一定數(shù)量的應(yīng)用實例，通過對這些實例的分析、研究可以使學(xué)習(xí)更貼近于實踐、更方便于應(yīng)用。

作者簡介

　　劉雨棣，男，1957年11月出生，1982年7月畢業(yè)于西安礦業(yè)學(xué)院機電系電氣自動化專業(yè)，1989年在日本筑波市日本住友重機械公司筑波輻照中心參加美國RD1公司電子加速器培訓(xùn)進修?，F(xiàn)任西安航專電氣工程系副主任、教授，主要研究方向為檢測技術(shù)和系統(tǒng)集成控制。2007年榮獲“第三屆全國高等學(xué)校教學(xué)名師獎”和“第三屆陜西省高等學(xué)校教學(xué)名師獎”?！　⒂觊蠋熼L期從事《自動檢測技術(shù)》、《過程控制》、《單片機原理及應(yīng)用》、《現(xiàn)場總線技術(shù)》等課程教學(xué)工作。在教學(xué)中注重突出高職教育特色，依據(jù)課程的內(nèi)容和要求，靈活運用師生互動、多媒體教學(xué)等多種手段。在“現(xiàn)場總線技術(shù)”、“過程控制”、“單片機應(yīng)用技術(shù)”等課程的教學(xué)中采用案例教學(xué)法，將課本內(nèi)容有機地與實踐相結(jié)合，使本來枯燥的理論知識變得有趣生動，注重培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神，多次被學(xué)生評為最滿意教師?！　〗陙硭Y(jié)合教學(xué)科研工作，在核心期刊上發(fā)表相關(guān)專業(yè)學(xué)術(shù)論文10余篇，編寫以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主線的高職高專教材2本（重慶大學(xué)出版社出版的《電力電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社出版的《電力電子技術(shù)及應(yīng)用》）。曾獲得西安冶金機電局優(yōu)秀科技工作者稱號和多次學(xué)校教學(xué)優(yōu)秀獎。獨立指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲二、三等獎各2項，指導(dǎo)大學(xué)生挑戰(zhàn)杯電子競賽獲二等獎1項，三等獎2項。　　劉雨棣老師不僅熱愛自己的教學(xué)工作，還積極承擔(dān)了校級、省級立項的科研工作，并參與了多項重點項目的建設(shè)工作。在近年來的科研工作中，劉雨棣老師榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎1項、寧夏自治區(qū)科技進步三等獎1項、陜西省優(yōu)秀專利二等獎1項。獨自或合作獲得國家專利13項，其中發(fā)明專利1項，現(xiàn)已全部投入使用并產(chǎn)生了良好的社會和經(jīng)濟效益。

書籍目錄

第1章 概述1.1 單片機的概念及單片機的種類1.1.1 單片機及單片機系統(tǒng)1.1.2 單片機程序設(shè)計語言及開發(fā)環(huán)境簡介1.1.3 單片機的使用環(huán)境及產(chǎn)品等級1.2 單片機的類型.特點及用途1.2.1 單片機主要類型及其特點1.2.2 常用單片機的應(yīng)用領(lǐng)域1.3 單片機的發(fā)展趨勢本章小結(jié)練習(xí)與思考題第2章 MCS-51單片機芯片的結(jié)構(gòu)及原理2.1 MCS-51單片機基本結(jié)構(gòu)與封裝2.1.1 MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.2 MCS-51單片機引腳分布及功能2.2 MCS-51單片機的存儲器2.2.1 MCS-51單片機的程序存儲器2.2.2 MCS-51單片機的數(shù)據(jù)存儲器2.3 MCS-51單片機I/O口電路2.3.1 MCS-51單片機I/O口的硬件結(jié)構(gòu)2.3.2 MCS-51單片機I/O口的使用特點2.4 MCS-51單片機的時鐘電路與工作時序2.4.1 單片機時鐘電路2.4.2 指令執(zhí)行與時序2.5 MCS-51單片機工作方式2.5.1 復(fù)位方式與復(fù)位電路2.5.2 程序執(zhí)行方式及掉電保護2.5.3 單片機的低功耗運行模式2.6 其他單片機的對照描述2.6.1 PIC系列單片機的主要特點2.6.2 典型PIC系列單片機的基本性能本章小結(jié)練習(xí)與思考題第3章 單片機的指令系統(tǒng)及功能對照3.1 MCS-51單片機的指令系統(tǒng)3.1.1 MCS-51單片機的指令格式3.1.2 MCS-51單片機的尋址方式3.2 MCS-51單片機指令功能分類3.2.1 數(shù)據(jù)傳送類指令3.2.2 算術(shù)運算類指令3.2.3 邏輯運算及移位類指令3.2.4 控制轉(zhuǎn)移類指令3.2.5 布爾操作類指令3.3 精簡指令單片機指令系統(tǒng)簡介3.3.1 PIC系列單片機精簡指令集及其說明3.3.2 PIC指令系統(tǒng)簡介本章小結(jié)練習(xí)與思考題第4章 MCS-51單片機匯編程序設(shè)計4.1 匯編語言程序設(shè)計概述4.1.1 匯編語言以及匯編語言程序設(shè)計特點4.1.2 MCS-51匯編語言偽指令4.1.3 匯編語言的程序設(shè)計4.2 程序設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)及常用子程序4.2.1 順序程序結(jié)構(gòu)4.2.2 分支程序結(jié)構(gòu)4.2.3 循環(huán)程序結(jié)構(gòu)4.2.4 程序設(shè)計舉例4.2.5 常用子程序4.3 編程及開發(fā)環(huán)境4.3.1 WAVE6000MCS-51單片機編程開發(fā)環(huán)境4.3.2 MPLABPIC單片機集成開發(fā)環(huán)境本章小結(jié)練習(xí)與思考題第5章 單片機的中斷與定時系統(tǒng)5.1 MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)5.1.1 計算機中斷技術(shù)的概念5.1.2 中斷源及中斷的控制5.1.3 中斷響應(yīng)的控制5.1.4 中斷服務(wù)的流程5.2 MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器5.2.1 計算機定時方法概述5.2.2 MCS-51單片機定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)5.2.3 MCS-51單片機定時器/計數(shù)器工作方式5.3 MCS-51單片機外部中斷源的擴展5.3.1 通過線或邏輯實現(xiàn)擴展5.3.2 通過定時器/計數(shù)器實現(xiàn)擴展5.4 其他類型單片機的對照描述5.4.1 PIC16C5X定時器/計數(shù)器的控制結(jié)構(gòu)5.4.2 相關(guān)部分及使用說明本章小結(jié)練習(xí)與思考題第6章 單片機串行數(shù)據(jù)通信及串行通信接口6.1 串行通信基礎(chǔ)知識6.1.1 串行通信的基本原理6.1.2 單片機串行接口的結(jié)構(gòu)6.1.3 單片機串行接口的控制6.2 MCS-51單片機串行接口及工作方式6.2.1 串行工作方式06.2.2 串行工作方式16.2.3 串行工作方式26.2.4 串行工作方式3本章小結(jié)練習(xí)與思考題第7章 單片機擴展與接口技術(shù)7.1 單片機I/O擴展7.1.1 輸入口線的擴展7.1.2 輸出口線的擴展7.1.3 雙向口線的擴展7.1.4 專用接口芯片的擴展7.2 單片機的存儲器擴展7.2.1 程序存儲器的擴展7.2.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展7.2.3 存儲器擴展的應(yīng)用設(shè)計7.3 單片機鍵盤接口技術(shù)7.3.1 簡易鍵盤接口的實現(xiàn)7.3.2 矩陣鍵盤接口的實現(xiàn)7.4 單片機顯示器接口技術(shù)7.4.1 LED數(shù)碼管顯示接口7.4.2 LCD顯示屏接口7.5 單片機與A/D.D/A轉(zhuǎn)換器的接口7.5.1 單片機的D/A轉(zhuǎn)換指標7.5.2 采用DAC0832芯片的D/A轉(zhuǎn)換接口7.5.3 單片機PWM形式D/A轉(zhuǎn)換接口電路7.5.4 單片機的A/D轉(zhuǎn)換指標7.5.5 采用ADC0809芯片的A/D轉(zhuǎn)換接口7.5.6 采用ADC0832芯片的串行A/D轉(zhuǎn)換接口7.5.7 采用MC14433芯片的A/D轉(zhuǎn)換接口7.5.8 采用LM331芯片的A/D轉(zhuǎn)換接口7.6 單片機與PC機的接口7.6.1 MCS-51單片機與PC機之間的RS-232C串行通信口7.6.2 MCS-51單片機的RS-485串行通信接口本章小結(jié)練習(xí)與思考題第8章 單片機C程序設(shè)計及應(yīng)用8.1 單片機C51程序設(shè)計8.1.1 單片機C程序的基本概念8.1.2 單片機C程序的基本結(jié)構(gòu)8.1.3 單片機C程序的數(shù)據(jù)類型8.1.4 單片機C程序的算術(shù)表達式8.1.5 單片機C程序的一般語法結(jié)構(gòu)8.1.6 C51語言程序設(shè)計8.2 采用C51程序的設(shè)計實例8.2.1 8×8點陣LED顯示屏的設(shè)計8.2.2 數(shù)字電壓表的設(shè)計本章小結(jié)練習(xí)與思考題附錄1 MCS-51系列單片機指令表（按字母順序排列）附錄2 MCS-51系列單片機指令表（按指令類型排序）參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　概述　　1.1　單片機的概念及單片機的種類　　1.1.1　單片機及單片機系統(tǒng)　　單片機是微型計算機發(fā)展的一個分支，是一種專門面向控制的微處理器件，故又稱之為微控制器（Micro Controller Unit，MCU）。單片機通常以單一芯片的形式出現(xiàn)，但是它已具有了微型計算機所包含的基本組成結(jié)構(gòu)和特有的控制應(yīng)用功能，是一種芯片級的微型計算機。另外，由于單片機的體積、結(jié)構(gòu)和功能特點，在實際應(yīng)用中可以完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中，故而也稱為嵌入式微控制器（Embedded Micro—Controller）?！　∽罨镜膯纹瑱C系統(tǒng)由單片機芯片和軟件程序共同組建而成，是用戶為了實現(xiàn)某種控制用途的需要而設(shè)計的實際裝置。在單片機系統(tǒng)中，單片機芯片內(nèi)部的中央處理單元（CPU）處于核心地位，CPU通過執(zhí)行軟件程序調(diào)動硬件電路完成控制功能。根據(jù)這種工作方式，單片機系統(tǒng)可以劃分為硬件和軟件兩個組成部分?！　?　硬件部分　　單片機系統(tǒng)的硬件部分是包括CPU在內(nèi)的所有硬件電路，按照硬件電路的功能和配置大致可以分為以下3類?！　?）基本功能類　　基本功能類硬件包括：CPU（用于運算、控制）、RAM（用于數(shù)據(jù)存儲）、ROM（用于程序存儲）、I／O設(shè)備（實現(xiàn)串行、并行輸入／輸出接口）及時鐘電路（建立工作時序）。在微型計算機中，上述部件被分成若干塊芯片，安裝在一塊稱之為主板的印刷線路板上，在程序的指揮下完成計算機的基本運算操作功能。但是在單片機中，除了時鐘電路之外，其余部分一般均被集成到一塊半導(dǎo)體芯片上，所以被稱為單片機，即單芯片微型計算機?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《高職高專電子信息類“十一五”規(guī)劃教材：單片機原理及接口技術(shù)》適合作為高職高專電類專業(yè)的教材，也可供從事嵌入式控制技術(shù)工作的工程技術(shù)人員作為參考資料?！　　陡呗毟邔ｋ娮有畔㈩悺笆晃濉币?guī)劃教材：單片機原理及接口技術(shù)》參考學(xué)時為64學(xué)時。





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