單片機(jī)原理與應(yīng)用

前言

　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和工程實(shí)際需求的不斷增長(zhǎng)，單片機(jī)在計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用中起著越來(lái)越重要的作用。從計(jì)算機(jī)的應(yīng)用發(fā)展來(lái)看，通用計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用已成為兩大熱門(mén)發(fā)展技術(shù)，特別是工業(yè)測(cè)控、智能家電和通信終端等應(yīng)用領(lǐng)域，更是單片機(jī)的天下。單片機(jī)取代了過(guò)去復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，完善了系統(tǒng)的功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，從而使單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用成為計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，打破了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員壟斷計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用的局面。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展使工程技術(shù)人員掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試等變得非常容易。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)已成為電子工程師實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的常規(guī)首選方案?！　‖F(xiàn)在，單片機(jī)技術(shù)已成為測(cè)控儀表、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信電子等專(zhuān)業(yè)本、專(zhuān)科學(xué)生的一門(mén)重要課程。工科院校教學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力，培養(yǎng)符合社會(huì)需要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，縮小學(xué)生所學(xué)知識(shí)與實(shí)際工作需求之間的距離，改變學(xué)生畢業(yè)后要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能勝任實(shí)際開(kāi)發(fā)工作的狀態(tài)。因此，教材的編寫(xiě)要緊密跟蹤當(dāng)前單片機(jī)發(fā)展應(yīng)用的新動(dòng)態(tài)，使學(xué)生學(xué)有所用，既搞懂基本工作原理，又培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用技能?；谝陨峡紤]，本書(shū)在編寫(xiě)上力求做到：　　（1）原理敘述清楚。對(duì)單片機(jī)的基本組成和工作原理通過(guò)圖解和詳細(xì)的文字說(shuō)明等方式解釋清楚，使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，切實(shí)掌握單片機(jī)的基本工作原理，為靈活應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)?！　。?）注重實(shí)際應(yīng)用。在基本組成結(jié)構(gòu)和工作原理清楚的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用單片機(jī)的能力。在內(nèi)容選擇上緊密跟蹤當(dāng)前單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，選擇新穎、實(shí)用的范例詳細(xì)講解，使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握當(dāng)前單片機(jī)應(yīng)用中普遍使用的技能，適應(yīng)社會(huì)的需要?！　。?）理論和實(shí)際相結(jié)合，軟件和硬件相結(jié)合，課堂學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生真正掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用技能。　　本書(shū)不但可供高等院校學(xué)生作為教材使用，也可供高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校、高等專(zhuān)科學(xué)校用作教材，同時(shí)也是工程技術(shù)人員進(jìn)行單片機(jī)學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的參考書(shū)?！　纹瑱C(jī)具有體積小、重量輕、應(yīng)用靈活且價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在全國(guó)高等工科院校中，已普遍開(kāi)設(shè)單片機(jī)及相關(guān)課程。許多單片機(jī)類(lèi)課程教材都是以Mcs一51系列為基礎(chǔ)來(lái)講授單片機(jī)原理及其應(yīng)用的，這是因?yàn)镸cs一51系列單片機(jī)奠定了8位單片機(jī)的基礎(chǔ)，形成了單片機(jī)的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。

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)原理和應(yīng)用技術(shù)，內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，80C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理，MCS-51指令系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用，中斷系統(tǒng)，單片機(jī)串行口及應(yīng)用，單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和其它單片機(jī)簡(jiǎn)介等?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》可作為本科電類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)、機(jī)械類(lèi)及其它理工科專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)課程教材或高職高專(zhuān)理工科相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)，同時(shí)也適合自學(xué)，亦可供從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的人員參考。

書(shū)籍目錄

第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)　1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史及應(yīng)用　　1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史　　1.1.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)　1.2 計(jì)算機(jī)組成及工作原理　　1.2.1 計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)　　1.2.2 計(jì)算機(jī)硬件和軟件　　1.2.3 計(jì)算機(jī)工作原理　1.3 計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)　思考練習(xí)題第二章 80c51單片機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理　2.1 80C5l單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成　　2.1.1 80C5l的基本結(jié)構(gòu)組成　　2.1.2 80C51CPU的結(jié)構(gòu)　2.2 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　　2.2.1 程序存儲(chǔ)器　　2.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　2.2.3 特殊功能寄存器　2.3 I／0口結(jié)構(gòu)分析　　2.3.1 P0口　　2.3.2 P1口　　2.3.3 P2口　　2.3.4 P3口　　2.3.5 端口的負(fù)載能力及應(yīng)用功能　2.4 80C51時(shí)序　　2.4.1 時(shí)鐘電路　　2.4.2 基本時(shí)序單位　　2.4.3 指令執(zhí)行時(shí)序　2.5 80C51的工作方式　　2.5.1 復(fù)位方式　　2.5.2 程序執(zhí)行方式　　2.5.3 低功耗方式　　2.5.4 編程和校驗(yàn)方式　2.6 引腳功能和電氣指標(biāo)　　2.6.1 引腳功能　　2.6.2 電氣指標(biāo)　思考練習(xí)題第三章 MCS-51指令系統(tǒng)　3.1 匯編語(yǔ)言　　3.1.1 MCS-51指令格式　　3.1.2 指令操作過(guò)程　　3.1.3 尋址方式和尋址空間　3.2 指令系統(tǒng)　　3.2.1 數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令　　3.2.2 算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令　　3.2.3 邏輯運(yùn)算類(lèi)指令　　3.2.4 控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令　　3.2.5 位操作（布爾操作）類(lèi)指令　思考練習(xí)題第四章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　4.1 程序設(shè)計(jì)　　4.1.1 程序設(shè)計(jì)的基本要求　　4.1.2 程序結(jié)構(gòu)　　4.1.3 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　　4.1.4 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　　4.1.5 C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程設(shè)計(jì)　4.2 單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介　　4.2.1 匯編語(yǔ)言編輯調(diào)試　　4.2.2 C語(yǔ)言編輯調(diào)試　4.3 程序設(shè)計(jì)示例　　4.3.1 基本算術(shù)計(jì)算程序　　4.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序　　4.3.3 查表等程序　　4.3.4 其它實(shí)用程序　思考練習(xí)題第五章 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用　5.1 80C5l定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)組成　5.2 定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的工作原理　　5.2.1 方式寄存器TMOD　　5.2.2 控制寄存器TCON　5.3 工作方式及應(yīng)用　　5.3.1 方式0　　5.3.2 方式1　　5.3.3 方式2　　5.3.4 方式3　　5.3.5 應(yīng)用指導(dǎo)及實(shí)例　思考練習(xí)題第六章 中斷系統(tǒng)第七章 單片機(jī)串行口及應(yīng)用第八章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展第九章 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第十章 其它單片機(jī)簡(jiǎn)介附錄　AMCS-51指令表附錄　BMCS.5 1指令矩陣（匯編／反匯編）表附錄　CASCII（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）字符表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.3計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)　　衡量計(jì)算機(jī)性能優(yōu)異程度的技術(shù)指標(biāo)主要有：　?。?）字長(zhǎng)。字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。一般一臺(tái)計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)取決于它的通用寄存器、內(nèi)存儲(chǔ)器、ALU的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，一個(gè)字所能表示的數(shù)據(jù)精度就越高；在完成同樣精度的運(yùn)算時(shí)，數(shù)據(jù)處理速度越快。但是，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)的硬件代價(jià)相應(yīng)也增大。為了兼顧精度／速度與硬件成本兩方面，有些計(jì)算機(jī)允許采用變字長(zhǎng)運(yùn)算?！　∫话闱闆r下，CPtJ的內(nèi)、外數(shù)據(jù)總線寬度是一致的。但有的CPU為了改進(jìn)運(yùn)算性能，加寬了CPIJ的內(nèi)部總線寬度，致使內(nèi)部字長(zhǎng)和外部數(shù)據(jù)總線寬度不一致。如Intel 8088／80188的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度為16位，外部為8位。對(duì)這類(lèi)芯片，稱(chēng)之為“準(zhǔn)××位”CPIJ。因此，Intel 8088／80188被稱(chēng)為“準(zhǔn)16位”CPU?！　。?）存儲(chǔ)器容量。存儲(chǔ)器容量是衡量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)二進(jìn)制信息量大小的一個(gè)重要指標(biāo)。微型計(jì)算機(jī)中一般以字節(jié)B（Byte的縮寫(xiě)）為單位表示存儲(chǔ)容量，并且將1024 B簡(jiǎn)稱(chēng)為1 KB，1024 KB簡(jiǎn)稱(chēng)為1MB（兆字節(jié)），1024 MB簡(jiǎn)稱(chēng)為1 GB（吉字節(jié)），1024GB簡(jiǎn)稱(chēng)為1TB（太字節(jié)）。目前市場(chǎng)上流行的Pentium微機(jī)大多具有256。MB～1 GB的內(nèi)存容量和40～160 GB的外存容量。　?。?）主頻。主頻也叫做時(shí)鐘頻率，用來(lái)表示微處理器的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快。主頻的單位是MHz。早期微處理器的主頻與外部總線的頻率相同，從80486 DX2開(kāi)始，主頻等于外部總線頻率與倍頻系數(shù)的乘積。其中，外部總線頻率通常簡(jiǎn)稱(chēng)為外頻，它的單位也是MHz。外頻越高說(shuō)明微處理器與系統(tǒng)內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的速度越快，因而微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也越快。倍頻系數(shù)是微處理器的主頻與外頻之間的相對(duì)比例系數(shù)。通過(guò)提高外頻或倍頻系數(shù)，可以使微處理器工作在比標(biāo)準(zhǔn)主頻更高的時(shí)鐘頻率上，這就是所謂的超頻?！　。?） MIPS。MIPS是Millions of Instruction Per Second的縮寫(xiě)，用來(lái)表示微處理器的性　能，指每秒鐘能執(zhí)行百萬(wàn)條指令的數(shù)量。由于執(zhí)行不同類(lèi)型的指令所需時(shí)間長(zhǎng)度不同，所　以MIPS通常是根據(jù)不同指令出現(xiàn)的頻度乘上不同的系數(shù)求得的統(tǒng)計(jì)平均值。例如，主頻為　400 MHz的Pentium Ⅱ的性能為832 MIPS?！　。?）外設(shè)擴(kuò)展能力。外設(shè)擴(kuò)展能力主要指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活　性和適應(yīng)性。一臺(tái)計(jì)算機(jī)允許配接多少外部設(shè)備，對(duì)于系統(tǒng)接口和軟件研制都有重大影響。　在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，打印機(jī)型號(hào)、顯示器屏幕分辨率、外存儲(chǔ)器容量等，都是外設(shè)配置　中需要考慮的問(wèn)題。　?。?）軟件配置情況。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它的配置是否齊全直　接關(guān)系到計(jì)算機(jī)性能的好壞和效率的高低。例如是否有功能很強(qiáng)、能滿(mǎn)足應(yīng)用要求的操作　系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言處理程序，是否有豐富的、可供選用的應(yīng)用軟件等，這些都是　在購(gòu)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)需要考慮的。

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