單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

　　隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)以體積小、功能全、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工’業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、軍事武器等各種領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，單片機(jī)開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的學(xué)生、相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)之一?！　”緯耘囵B(yǎng)能力、突出實(shí)用為基本出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)講解基本概念、基本知識(shí)點(diǎn)，以夠用、必需為宗旨，結(jié)合不同的實(shí)例，以實(shí)用技術(shù)為主線，詳細(xì)介紹了單片機(jī)的原理和應(yīng)用?！　”緯卜譃?章，分三個(gè)方面介紹了MCS一51單片機(jī)的原理及應(yīng)用：首先介紹單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和操作指令；其次介紹單片機(jī)中的特殊功能器件、中斷、定時(shí)／計(jì)數(shù)器和串行口以及系統(tǒng)擴(kuò)展的基本用法；最后以家用電器、工業(yè)控制單元和網(wǎng)絡(luò)控制器為例介紹了單片機(jī)應(yīng)用的開發(fā)過程，并給出了各典型案例的設(shè)計(jì)步驟及主要程序源代碼?！　∧咴品鍝?dān)任本書主編，何蓉和詹訓(xùn)進(jìn)擔(dān)任副主編。倪云峰負(fù)責(zé)編寫第3、5、6章，以及全書的統(tǒng)稿工作；何蓉負(fù)責(zé)編寫第4章和所有習(xí)題及附錄；詹訓(xùn)進(jìn)負(fù)責(zé)第1、2章的內(nèi)容；第7章由倪云峰和他指導(dǎo)的研究生康海雷共同編寫；張曉莉?qū)Φ?章中的實(shí)例進(jìn)行了審核，并制作了全書的電子課件進(jìn)行。另外，由倪云峰老師指導(dǎo)的碩士研究生劉建、魏鵬偉等對(duì)書中的程序進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)部分插圖進(jìn)行了校對(duì)。

內(nèi)容概要

　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用》主要介紹MCS－51單片機(jī)的基本原理和應(yīng)用技術(shù)，是按照教育部關(guān)于電子、電氣類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)計(jì)劃課程的基本要求，并結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r而編寫的?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》內(nèi)容包括MCS－51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、匯編指令、中斷、定時(shí)，計(jì)數(shù)器、串行接口、單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展、串行總線設(shè)計(jì)等。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》最后一章以常見的典型消費(fèi)類產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)為例詳細(xì)介紹了一般系統(tǒng)的開發(fā)步驟和過程，并提供了部分源代碼?！　　秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》內(nèi)容詳實(shí)，淺顯易懂，圖文并茂，將理論教學(xué)與實(shí)例講解相結(jié)合，將重點(diǎn)放在基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和基本應(yīng)用技能的培養(yǎng)上。除第7章外，每章后面均配有習(xí)題，以便于學(xué)生練習(xí)。　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用》可作為高等學(xué)校、各類技術(shù)院校通信專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)在校學(xué)生的教材，也可作為自學(xué)和從事單片機(jī)研發(fā)工作的工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章  緒論
  1．1 概述
    1．1．1 單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展
    1．1．2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢
    1．1．3 單片機(jī)的應(yīng)用
  1．2 單片機(jī)系列介紹
    1．2．1 單片機(jī)的主要生產(chǎn)制造商及其特點(diǎn)
    1．2．2 單片機(jī)的四個(gè)主要系列
    本章小結(jié)
    習(xí)題
第2章  MCS-51系列單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
  2．1 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
    2．1．1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能部件
    2．1．2 單片機(jī)的外部引腳說明
  2．2 中央處理器CPU
    2．2．1 運(yùn)算部件
    2．2．2 控制部件及振蕩器
    2．2．3 布爾(位)處理器
  2．3 存儲(chǔ)器
    2．3．1 單片機(jī)存儲(chǔ)器的分類及存儲(chǔ)空問的配置
    2．3．2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
    2．3．3 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
    2．3．4 程序存儲(chǔ)器
    2．3．5 Flash閃速存儲(chǔ)器的編程
  2．4 并行輸入，輸出接口
    2．4．1 I/O接口電路概述
    2．4．2 P0口
    2．4．3 P1口
    2．4．4 P2口
    2．4．5 P3口
  2．5 I/0接口電路的作用
    2．5．1 接口與端口
    2．5．2 I／O接口的編址方式
  2．6 輸入／輸出傳送方式
    2．6．1 無條件傳送方式
    2．6．2 查詢傳送方式
    2．6．3 中斷傳送方式
  2．7 CPU時(shí)序與復(fù)位
    2．7．1 基本概念
    2．7．2 CPU的時(shí)序
    2．7．3 復(fù)位電路與復(fù)位狀態(tài)
    2．7．4 掉電與節(jié)電方式
  本章小結(jié)
  習(xí)題
第3章  指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計(jì)
  3．1 MCS-51單片機(jī)匯編語言與指令格式
    3．1．1 單片機(jī)的匯編語言
    3．1．2 指令格式
    3．1．3 指令中的常用符號(hào)
  3．2 尋址方式
    3．2．1 寄存器尋址
    3．2．2 立即尋址
    3．2．3 寄存器間接尋址
    3．2．4 直接尋址
    3．2．5 變址尋址
    3．2．6 相對(duì)尋址
    3．2．7 位尋址
  3．3 MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)
    3．3．1 數(shù)據(jù)傳送類指令
    3．3．2 算術(shù)運(yùn)算類指令
    3．3．3 邏輯運(yùn)算及移位類指令
    3．3．4 控制轉(zhuǎn)移類指令
    3．3．5 位操作指令
  3．4 匯編語言及匯編語言程序設(shè)計(jì)
    3．4．1 機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言
    3．4．2 匯編程序與偽指令
  3．5 基本程序設(shè)計(jì)方法
    3．5．1 程序的基本結(jié)構(gòu)
    3．5．2 順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)
    3．5．3 分支(選擇)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)
    3．5．4 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)
    3．5．5 子程序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)
  本章小結(jié)
  習(xí)題
第4章  中斷、定時(shí)／計(jì)數(shù)器與串行口
  4．1 中斷
    4．1．1 中斷的概念
    4．1．2 MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)
    4．1．3 中斷源及優(yōu)先級(jí)
    4．1．4 中斷響應(yīng)的條件、過程和時(shí)間
    4．1．5 外部中斷的請(qǐng)求與撤除
    4．1．6 中斷程序舉例
  4．2 定時(shí)，計(jì)數(shù)器
    4．2．1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理
    4．2．2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的控制與實(shí)現(xiàn)
    4．2．3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式
    4．2．4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例
  4．3 串行接口
    4．3．1 串行通信的基本知識(shí)
    4．3．2 MCS-51串行接口及其控制
    4．3．3 串行口的工作方式
    4．3．4 多處理機(jī)通信方式
    4．3．5 串行口的應(yīng)用舉例
  本章小結(jié)
  習(xí)題
第5章  單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展
  5．1 概述
  5．2 系統(tǒng)總線擴(kuò)展
    5．2．1 并行總線擴(kuò)展
    5．2．2 串行總線擴(kuò)展
    5．2．3 編址技術(shù)
  5．3 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    5．3．1 存儲(chǔ)器擴(kuò)展概述
    5．3．2 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    5．3．3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    5．3．4 全地址范圍的存儲(chǔ)器最大擴(kuò)展系統(tǒng)
  5．4 I／O的擴(kuò)展與應(yīng)用
    5．4．1 用TTL芯片擴(kuò)展I／O口
    5．4．2 用可編程芯片擴(kuò)展I／O口
  5．5 LED數(shù)碼顯示器
    5．5．1 LED的結(jié)構(gòu)與顯示編碼方式
    5．5．2 LED數(shù)碼顯示器的接口方法與顯示電路
    5．5．3 LED數(shù)碼顯示器應(yīng)用舉例
  5．6 鍵盤接口
    5．6．1 鍵盤接口的工作原理
    5．6．2 鍵盤接口電路
    5．6．3 鍵盤掃描程序
    5．6．4 鍵盤接口實(shí)例
  5．7 A／D轉(zhuǎn)換器
    5．7．1 A／D轉(zhuǎn)換器概述
    5．7．2 典型A／D轉(zhuǎn)換器芯片——ADC0809
    5．7．3 MCS—51單片機(jī)與ADC0809接口
    5．7．4 A／D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例
    5．675  串行A／D轉(zhuǎn)換接口芯片TLCl543
  5．8 D／A轉(zhuǎn)換器
    5．8．1 D／A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)
    5．8．2 典型D／A轉(zhuǎn)換器芯片——DAC0832
    5．8．3 MCS—51單片機(jī)與DAC0832接口
    5．8．4 串行D／A轉(zhuǎn)換接口芯片TLC5615
  本章小結(jié)
  習(xí)題
第6章  基于MCS—51的典型串行總線設(shè)計(jì)
  6．1 概述
  6．2 SPI總線
    6．2．1 SPI總線的工作原理
    6．2．2 SPI總線的通信時(shí)序
    6．2．3 硬件電路設(shè)計(jì)
    6．2．4 軟件設(shè)計(jì)
    6．2．5 小結(jié)
  6．3 RS—485總線
    6．3．1 RS—485總線的工作原理
    6．3．2 RS—485總線的通信協(xié)議
    6．3．3硬件電路設(shè)計(jì)
    6．3．4軟件設(shè)計(jì)
    6．3．5 小結(jié)
  6．4 I2C總線
    6．4．1 I2C總線的工作原理
    6．4．2 I2C總線的通信時(shí)序
    6．4．3 硬件電路設(shè)計(jì)
    6．4．4 軟件設(shè)計(jì)
    6．4．5 小結(jié)
  本章小結(jié)
  習(xí)題
第7章  應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例
  7．1 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
    7．1．1 總體設(shè)計(jì)
    7．1．2 硬件原理設(shè)計(jì)
    7．1．3 印制電路板設(shè)計(jì)
    7．1．4 軟件設(shè)計(jì)
    7．1．5 調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)
    7．1．6 C語言與WAVE開發(fā)環(huán)境
  7．2 家用電器典型實(shí)例——全自動(dòng)洗衣機(jī)
    7．2．1 洗衣機(jī)的工作原理及設(shè)計(jì)需求分析
    7．2．2 方案設(shè)計(jì)
    7．2．3 硬件原理圖及分析
    7．2．4 控制過程的軟件程序?qū)崿F(xiàn)
    7．2．5 實(shí)例小結(jié)
  7．3 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例——配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)遙測終端單元
    7．3．1 配電站綜合自動(dòng)化簡介
    7．3．2 綜合自動(dòng)化遙測單元功能需求
    7．3．3 硬件原理設(shè)計(jì)
    7．3．4 程序的設(shè)計(jì)與組織
    7．3．5 程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    7．3．6 各功能模塊實(shí)現(xiàn)的程序源代碼
    7．3．7 實(shí)例小結(jié)
  7．4 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用典型實(shí)例——單片機(jī)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口
    7．4．1 設(shè)計(jì)分析
    7．4．2 以太網(wǎng)協(xié)議
    7．4．3 以太網(wǎng)協(xié)議控制芯片
    7．4．4 硬件電路設(shè)計(jì)
    7．4．5 電路原理圖及說明
    7．4．6 軟件設(shè)計(jì)
    7．4．7 實(shí)例小結(jié)
附錄
  附錄一 匯編指令集
  附錄二 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
    實(shí)驗(yàn)一 數(shù)據(jù)塊搬移
    實(shí)驗(yàn)二 數(shù)制轉(zhuǎn)換
  實(shí)驗(yàn)三 無符號(hào)雙字節(jié)快速乘法子程序
  實(shí)驗(yàn)四 P1口操作實(shí)驗(yàn)
  實(shí)驗(yàn)五 工業(yè)順序控制
  實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字電壓表
  實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字秒表，定時(shí)器
  實(shí)驗(yàn)八 急救車與交通燈
  實(shí)驗(yàn)九 雙機(jī)通信
附錄三 共陽極顯示七段碼表
附錄四 常用芯片引腳圖
附錄 五基于CAN總線的RTU通信協(xié)議
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1．1．3單片機(jī)的應(yīng)用　　單片機(jī)體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，可以方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀表等，從而廣泛地應(yīng)用于民用家電、智能儀表、工業(yè)控制、航空航天、醫(yī)用設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信等領(lǐng)域，幾乎無所不能。但是單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇以及由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已經(jīng)從根本上改變了傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法和控制策略，使科技上先前無法實(shí)現(xiàn)的理論技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力，推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步，改善了人類生活，是技術(shù)發(fā)展史的一次革命，也是科技發(fā)展史上的一座里程碑?！　纹瑱C(jī)的應(yīng)用非常廣泛，下面列舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域?！　?．家用電器　　觀察我們的家庭生活，可以說現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，例如洗衣機(jī)、微波爐、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、音響設(shè)備、電子秤、跑步機(jī)、電子收款臺(tái)和銀行POS機(jī)等。　　2．智能儀表　　單片機(jī)可用于數(shù)字示波器，它可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并通過USB接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，直接將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。此外，單片機(jī)還可用于各種液體、氣體分析儀器儀表以及醫(yī)療器械（例如心電監(jiān)護(hù)儀、自動(dòng)血壓儀等）產(chǎn)品?！　?．工業(yè)控制　　在工業(yè)控制領(lǐng)域，單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，電機(jī)電氣控制，數(shù)控機(jī)床，可編程序控制器，溫度、壓力、流量和位移等智能型傳感器，以及相應(yīng)的過程控制。

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