單片機原理與應用

前言

　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和工程實際需求的不斷增長，單片機在計算機工程應用中起著越來越重要的作用。從計算機的應用發(fā)展來看，通用計算機和嵌入式系統(tǒng)應用已成為兩大熱門發(fā)展技術(shù)，特別是工業(yè)測控、智能家電和通信終端等應用領(lǐng)域，更是單片機的天下。單片機取代了過去復雜的電路設(shè)計，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，從而使單片機系統(tǒng)的開發(fā)應用成為計算機工程應用的一個重要領(lǐng)域，打破了計算機專業(yè)人員壟斷計算機工程應用的局面。計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展使工程技術(shù)人員掌握計算機應用系統(tǒng)設(shè)計、組裝和調(diào)試等變得非常容易。單片機應用系統(tǒng)已成為電子工程師實現(xiàn)工程設(shè)計的常規(guī)首選方案?！　‖F(xiàn)在，單片機技術(shù)已成為測控儀表、計算機、自動化和通信電子等專業(yè)本、?？茖W生的一門重要課程。工科院校教學的一個重要目標是培養(yǎng)學生的實際工作能力，培養(yǎng)符合社會需要的專業(yè)技術(shù)人員，縮小學生所學知識與實際工作需求之間的距離，改變學生畢業(yè)后要經(jīng)過一段時間才能勝任實際開發(fā)工作的狀態(tài)。因此，教材的編寫要緊密跟蹤當前單片機發(fā)展應用的新動態(tài)，使學生學有所用，既搞懂基本工作原理，又培養(yǎng)實際應用技能?；谝陨峡紤]，本書在編寫上力求做到：　?。?）原理敘述清楚。對單片機的基本組成和工作原理通過圖解和詳細的文字說明等方式解釋清楚，使學生通過本課程的學習，切實掌握單片機的基本工作原理，為靈活應用打下良好的基礎(chǔ)。　?。?）注重實際應用。在基本組成結(jié)構(gòu)和工作原理清楚的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學生實際應用單片機的能力。在內(nèi)容選擇上緊密跟蹤當前單片機的實際應用，選擇新穎、實用的范例詳細講解，使學生學習并掌握當前單片機應用中普遍使用的技能，適應社會的需要?！　。?）理論和實際相結(jié)合，軟件和硬件相結(jié)合，課堂學習和作業(yè)實驗相結(jié)合，使學生真正掌握單片機的開發(fā)應用技能。　　本書不但可供高等院校學生作為教材使用，也可供高等職業(yè)技術(shù)學校、高等?？茖W校用作教材，同時也是工程技術(shù)人員進行單片機學習和開發(fā)應用的參考書。　　單片機具有體積小、重量輕、應用靈活且價格低廉等特點，已得到越來越廣泛的應用。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機及相關(guān)課程。許多單片機類課程教材都是以Mcs一51系列為基礎(chǔ)來講授單片機原理及其應用的，這是因為Mcs一51系列單片機奠定了8位單片機的基礎(chǔ)，形成了單片機的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。

內(nèi)容概要

《單片機原理與應用》主要介紹MCS-51單片機原理和應用技術(shù)，內(nèi)容包括計算機基礎(chǔ)，80C51單片機結(jié)構(gòu)與工作原理，MCS-51指令系統(tǒng)，程序設(shè)計基礎(chǔ)，定時器/計數(shù)器原理與應用，中斷系統(tǒng)，單片機串行口及應用，單片機系統(tǒng)擴展，應用系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)和其它單片機簡介等。《單片機原理與應用》可作為本科電類、計算機類、機械類及其它理工科專業(yè)的單片機課程教材或高職高專理工科相關(guān)專業(yè)的教學參考書，同時也適合自學，亦可供從事單片機開發(fā)應用的人員參考。

書籍目錄

第一章 計算機基礎(chǔ)　1.1 計算機的發(fā)展史及應用　　1.1.1 計算機的發(fā)展史　　1.1.2 計算機應用領(lǐng)域及特點　1.2 計算機組成及工作原理　　1.2.1 計算機基本結(jié)構(gòu)　　1.2.2 計算機硬件和軟件　　1.2.3 計算機工作原理　1.3 計算機主要性能指標　思考練習題第二章 80c51單片機結(jié)構(gòu)與工作原理　2.1 80C5l單片機系統(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 存儲器結(jié)構(gòu)　　2.2.1 程序存儲器　　2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器　　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 端口的負載能力及應用功能　2.4 80C51時序　　2.4.1 時鐘電路　　2.4.2 基本時序單位　　2.4.3 指令執(zhí)行時序　2.5 80C51的工作方式　　2.5.1 復位方式　　2.5.2 程序執(zhí)行方式　　2.5.3 低功耗方式　　2.5.4 編程和校驗方式　2.6 引腳功能和電氣指標　　2.6.1 引腳功能　　2.6.2 電氣指標　思考練習題第三章 MCS-51指令系統(tǒng)　3.1 匯編語言　　3.1.1 MCS-51指令格式　　3.1.2 指令操作過程　　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)傳送類指令　　3.2.2 算術(shù)運算類指令　　3.2.3 邏輯運算類指令　　3.2.4 控制轉(zhuǎn)移類指令　　3.2.5 位操作（布爾操作）類指令　思考練習題第四章 程序設(shè)計基礎(chǔ)　4.1 程序設(shè)計　　4.1.1 程序設(shè)計的基本要求　　4.1.2 程序結(jié)構(gòu)　　4.1.3 匯編語言程序設(shè)計　　4.1.4 C語言程序設(shè)計　　4.1.5 C語言和匯編語言混合編程設(shè)計　4.2 單片機開發(fā)環(huán)境簡介　　4.2.1 匯編語言編輯調(diào)試　　4.2.2 C語言編輯調(diào)試　4.3 程序設(shè)計示例　　4.3.1 基本算術(shù)計算程序　　4.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序　　4.3.3 查表等程序　　4.3.4 其它實用程序　思考練習題第五章 定時器／計數(shù)器原理與應用　5.1 80C5l定時器，計數(shù)器的結(jié)構(gòu)組成　5.2 定時器，計數(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 應用指導及實例　思考練習題第六章 中斷系統(tǒng)第七章 單片機串行口及應用第八章 單片機系統(tǒng)擴展第九章 應用系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)第十章 其它單片機簡介附錄　AMCS-51指令表附錄　BMCS.5 1指令矩陣（匯編／反匯編）表附錄　CASCII（美國標準信息交換碼）字符表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.3計算機主要性能指標　　衡量計算機性能優(yōu)異程度的技術(shù)指標主要有：　　（1）字長。字長是計算機內(nèi)部一次可以處理的二進制數(shù)碼的位數(shù)。一般一臺計算機的字長取決于它的通用寄存器、內(nèi)存儲器、ALU的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。字長越長，一個字所能表示的數(shù)據(jù)精度就越高；在完成同樣精度的運算時，數(shù)據(jù)處理速度越快。但是，字長越長，計算機的硬件代價相應也增大。為了兼顧精度／速度與硬件成本兩方面，有些計算機允許采用變字長運算?！　∫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為了改進運算性能，加寬了CPIJ的內(nèi)部總線寬度，致使內(nèi)部字長和外部數(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。對這類芯片，稱之為“準××位”CPIJ。因此，Intel 8088／80188被稱為“準16位”CPU。　?。?）存儲器容量。存儲器容量是衡量計算機存儲二進制信息量大小的一個重要指標。微型計算機中一般以字節(jié)B（Byte的縮寫）為單位表示存儲容量，并且將1024 B簡稱為1 KB，1024 KB簡稱為1MB（兆字節(jié)），1024 MB簡稱為1 GB（吉字節(jié)），1024GB簡稱為1TB（太字節(jié)）。目前市場上流行的Pentium微機大多具有256。MB～1 GB的內(nèi)存容量和40～160 GB的外存容量?！　。?）主頻。主頻也叫做時鐘頻率，用來表示微處理器的運行速度，主頻越高表明微處理器運行越快。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稱為外頻，它的單位也是MHz。外頻越高說明微處理器與系統(tǒng)內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的速度越快，因而微型計算機的運行速度也越快。倍頻系數(shù)是微處理器的主頻與外頻之間的相對比例系數(shù)。通過提高外頻或倍頻系數(shù)，可以使微處理器工作在比標準主頻更高的時鐘頻率上，這就是所謂的超頻。　?。?） MIPS。MIPS是Millions of Instruction Per Second的縮寫，用來表示微處理器的性　能，指每秒鐘能執(zhí)行百萬條指令的數(shù)量。由于執(zhí)行不同類型的指令所需時間長度不同，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)計平均值。例如，主頻為　400 MHz的Pentium Ⅱ的性能為832 MIPS?！　。?）外設(shè)擴展能力。外設(shè)擴展能力主要指計算機系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活　性和適應性。一臺計算機允許配接多少外部設(shè)備，對于系統(tǒng)接口和軟件研制都有重大影響?！≡谖⑿陀嬎銠C系統(tǒng)中，打印機型號、顯示器屏幕分辨率、外存儲器容量等，都是外設(shè)配置　中需要考慮的問題。　?。?）軟件配置情況。軟件是計算機系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，它的配置是否齊全直　接關(guān)系到計算機性能的好壞和效率的高低。例如是否有功能很強、能滿足應用要求的操作　系統(tǒng)和高級語言、匯編語言處理程序，是否有豐富的、可供選用的應用軟件等，這些都是　在購置計算機系統(tǒng)時需要考慮的。

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