單片機原理及應用

前言

　　隨著電子技術和計算機技術的進一步發(fā)展，單片機技術已成為計算機技術的一個獨特分支，單片機現在已越來越廣泛地應用于智能儀表、國防工業(yè)、工業(yè)控制、日常生活等眾多領域，它不僅使人類進入一個新的科學技術和工業(yè)革命，而且是發(fā)展新技術、改造老技術的強有力的武器。單片機技術加快了智能控制系統(tǒng)的革命，促進了生產力的發(fā)展和人類智能化的進程。目前，單片機控制系統(tǒng)正以空前的速度取代著經典電子控制系統(tǒng)。學習單片機并掌握其設計使用技術已經成為當代大學生和一些工程技術人員必備的技能。很多企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機技術，并能開發(fā)、應用和維護管理單片機控制系統(tǒng)的高級工程技術人員。為了適應這一人才培養(yǎng)目標，配合機電類、電子類、通信類及計算機類等相關專業(yè)的專業(yè)建設和教材改革的需要，我們編寫了這本教材?！　”緯诮榻B單片機時，是以80C51系列為例進行講述的。而在介紹具體型號時選用了Atmel公司的AT89系列產品。89系列單片機源于經典的MCS-51系列，實際上屬于80C51系列?？紤]到教學的連續(xù)性及89系列單片機開發(fā)裝置的普及性，本書的單片機芯片采用89S51單片機（因為Atmel公司AT89C51已停產，取代89C51的產品是89S51），在做一般性介紹時還是以80C51系列單片機為代表?！　”緯Y合職業(yè)教育的特點，以“必需、夠用”為原則，以“任務驅動”為導向，首先介紹了單片機入門知識（第1章），并以80C51系列單片機為核心，系統(tǒng)地介紹了單片機的基本結構及原理（第2章）、指令系統(tǒng)（第3章）、匯編語言程序設計（第4章）、并行口及應用（第5章）、中斷系統(tǒng)及應用（第6章）、定時計數器及應用（第7章）、串行口及應用（第8章）、單片機的擴展技術（第9章）、單片機應用系統(tǒng)設計實例（第10章）。

內容概要

本書以80C51系列單片機為核心，系統(tǒng)介紹了80C51系列單片機的結構原理和應用技術。主要內容包括單片機入門、單片機的基本結構及原理、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、單片機內部并行口的應用、中斷系統(tǒng)及應用、定時計數器及應用、串行口及應用、單片機的擴展技術、單片機應用系統(tǒng)設計實例等。    本書內容全面、結構合理、條理清晰、通俗易懂，列舉了大量的應用實例，所有實例都經過了驗證。本書中第4章以后各章節(jié)的實例均以任務的形式出現，每個任務都是一個獨立的完整的單片機控制系統(tǒng)，旨在加深學習對單片機控制系統(tǒng)設計過程的了解，養(yǎng)成良好的設計習慣。每章末配有習題，便于教學與自學。    本書既可作為高職院校機電類、電子類、通信類及計算機類專業(yè)的教學用書，又可作為單片機技術的培訓教材，同時也可作為廣大從事單片機應用開發(fā)的科研人員的參考用書。特別適合于高職高專院校的項目教學、教學做一體教學等方法。

書籍目錄

第1章  單片機入門知識  1.1  單片微型計算機概述    1.1.1  計算機、微型計算機與單片機的區(qū)別    1.1.2  單片機的發(fā)展    1.1.3  單片機的特點與應用  1.2  單片機產品簡介    1.2.1  MCS-51系列單片機    1.2.2  80C51系列單片機    1.2.3  其他常用單片機系列綜述  1.3  單片機控制的燈閃爍系統(tǒng)的開發(fā)    1.3.1  燈閃爍系統(tǒng)的設計    1.3.2  匯編軟件簡介    1.3.3  燒錄軟件簡介    1.3.4  單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)流程  1.4  單片機中數的表示    1.4.1  數值型數據的表示方法    1.4.2  非數值型數據的表示方法  習題第2章  單片機的結構及原理  2.1  單片機的結構    2.1.1  89C51單片機的邏輯結構    2.1.2  89C51單片機的編程結構及工作原理  2.2  80C51系列單片機的存儲器結構    2.2.1  程序存儲器    2.2.2  數據存儲器    2.2.3  特殊功能寄存器  2.3  89C51單片機的引腳及功能    2.3.1  電源引腳    2.3.2  控制引腳    2.3.3  輸入/輸出引腳  2.4  80C51系列單片機的工作方式    2.4.1  復位方式    2.4.2  程序執(zhí)行方式    2.4.3  低功耗方式  2.5  80C51系列單片機的時序    2.5.1  時鐘電路    2.5.2  時序的基本單位    2.5.3  80C51系列單片機的典型時序分析  習題第3章  指令系統(tǒng)  3.1  指令系統(tǒng)概述    3.1.1  指令的組成    3.1.2  指令的書寫方式    3.1.3  指令的字節(jié)數  3.2  尋址方式    3.2.1  立即尋址    3.2.2  直接尋址    3.2.3  寄存器間接尋址    3.2.4  寄存器尋址    3.2.5  變址尋址    3.2.6  相對尋址    3.2.7  位尋址  3.3  80C51系列單片機的指令系統(tǒng)    3.3.1  數據傳送類指令    3.3.2  算術運算類指令    3.3.3  邏輯操作類指令    3.3.4  位操作指令    3.3.5  控制轉移類指令  習題幕4章  匯編語言程序設計  4.1  匯編語言程序設計概述    4.1.1  程序設計語言    4.1.2  匯編語言規(guī)范  4.2  匯編語言程序設計舉例    4.2.1  順序程序    4.2.2  分支程序    4.2.3  循環(huán)程序    4.2.4  子程序    4.2.5  查表程序  習題第5章  并行口及應用  5.1  80C51系列單片機內部并行口的結構    5.1.1  P0口結構    5.1.2  P1口結構    5.1.3  P2口結構    5.1.4  P3口結構  5.2  80C51系列單片機內部并行口的應用    5.2.1  任務1  流水燈    5.2.2  任務2  鍵控流水燈  5.3  七段數碼管顯示器接口    5.3.1  七段數碼管簡介    5.3.2  任務3  1位秒表    5.3.3  任務4  0～99計數器    5.3.4  任務5  分秒表  5.4  鍵盤接口    5.4.1  鍵盤簡介    5.4.2  任務6  鍵控霓虹燈    5.4.3  任務7  16鍵指示器  習題第6章  中斷系統(tǒng)及應用  6.1  中斷概述    6.1.1  中斷的幾個概念    6.1.2  引人中斷技術的優(yōu)點    6.1.3  中斷系統(tǒng)的功能  6.2  89C51單片機的中斷系統(tǒng)    6.2.1  89C51單片機中斷系統(tǒng)的結構    6.2.2  89C51單片機的中斷處理過程    6.2.3  中斷請求的撤除    6.2.4  外部中斷源的擴展  6.3  中斷系統(tǒng)的應用    6.3.1  中斷系統(tǒng)的初始化    6.3.2  任務8  可逆計數器    6.3.3  任務9  報警器  習題第7章  定時計數器及應用  7.1  定時計數技術概述    7.1.1  軟件定時/計數器    7.1.2  數字電路定時/計數器    7.1.3  可編程的定時/計數器  7.2  89C51單片機的定時/計數器    7.2.1  89C51單片機定時/計數器的結構及工作原理    7.2.2  定時/計數器的控制寄存器和方式寄存器    7.2.3  定時/計數器的工作方式  7.3  定時/計數器的應用    7.3.1  定時/計數器的初始化    7.3.2  任務10  低頻方波發(fā)生器    7.3.3  任務11  99秒倒數計時器    7.3.4  任務12  實時時鐘    7.3.5  任務13  外脈沖計數器  習題第8章  串行口及應用  8.1  串行通信概述    8.1.1  串行通信的分類    8.1.2  串行通信的波特率    8.1.3  串行通信方式    8.1.4  串行通信協(xié)議  8.2  89C51系列單片機內部串行口    8.2.1  串行口的結構    8.2.2  串行口的工作方式  8.3  串行口的應用    8.3.1  串行口初始化    8.3.2  任務14  雙機通信    8.3.3  任務15  單片機與PC的通信  習題第9章  單片機的擴展技術  9.1  單片機系統(tǒng)擴展概述    9.1.1  80C51系列單片機的并行擴展總線    9.1.2  80C51系列單片機的總線驅動能力    9.1.3  系統(tǒng)擴展常用芯片  9.2  程序存儲器的擴展    9.2.1  程序存儲器簡介    9.2.2  程序存儲器的并行擴展  9.3  數據存儲器的擴展    9.3.1  數據存儲器芯片簡介    9.3.2  典型的SRAM擴展電路  9.4  80C51系列單片機并行口的擴展    9.4.1  簡單并行口芯片的擴展    9.4.2  任務16  節(jié)日彩燈    9.4.3  可編程并行口芯片的擴展    9.4.4  任務17  微型打印機  9.5  A/D轉換器及其與80C51系列單片機的接口和應用    9.5.1  A/D轉換器概述    9.5.2  典型A/D轉換器芯片及其接口    9.5.3  任務18  多路溫度采集器    9.5.4  任務19  數字電壓表  9.6  D/A轉換器及其與80C51系列單片機的接口和應用    9.6.1   D/A轉換器概述    9.6.2  典型D/A轉換器芯片及其接口    9.6.3  任務20  燈光亮度控制器    9.6.4  任務21  正弦波發(fā)生器  習題第10章  單片機應用系統(tǒng)設計實例  10.1  基于DS18B20一線溫度傳感器的溫度計    10.1.1  項目任務    10.1.2  項目分析    10.1.3  DS18B20簡介    10.1.4  系統(tǒng)原理設計    10.1.5  程序設計  10.2  LED點陣顯示器    10.2.1  項目任務    10.2.2  項目分析    10.2.3  初步設計    10.2.4  項目硬件設計    10.2.5  項目軟件設計  10.3  PWM直流電動機調速    10.3.1  項目任務    10.3.2  項目說明    10.3.3  控制器硬件設計    10.3.4  控制器程序設計附錄  80C51系列單片機指令表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　單片機入門知識　　單片機具有功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉等優(yōu)點。目前，單片機控制系統(tǒng)正以空前的速度取代著經典電子控制系統(tǒng)，逐步取代現有的多片微機應用系統(tǒng)。學習單片機并掌握其應用技術已經成為廣大理工科院校的學生和科技人員必備的技能。　　1.1　單片微型計算機概述　　1946年美國賓夕法尼亞大學為了彈道設計的需要，設計了世界上第一臺數字電子計算機。自第一臺計算機問世以來，隨著電子技術的發(fā)展，電子計算機經歷了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路4個發(fā)展階段，即通常所說的第1代、第2代、第3代、第4代電子計算機。微型計算機屬于第4代電子計算機，它是計算機技術和大規(guī)模集成電路技術相結合的產物。微型計算機的出現是數字電子計算機廣泛應用到人們日常工作、生活領域中的一個重大轉折點，它對社會產生了極大的影響?！　‰S著大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，導致微型機向兩個主要方向發(fā)展：一是向高速度、大容量、多媒體和網絡應用等方向發(fā)展；二是向穩(wěn)定可靠、體積小、功耗低、價格廉、專用型方向發(fā)展。20世紀70年代中期，單片機誕生。隨著單片機的出現，人們將計算機嵌入到對象體系中，使實現對象的智能化控制成為可能。從此，計算機開始進入各種專用的智能化控制領域。　　1.1.1　計算機、微型計算機與單片機的區(qū)別　　計算機按其規(guī)模大小和功能強弱可以分成5種：巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機。無論哪種計算機都由硬件系統(tǒng)（簡稱硬件，指計算機中看得見、摸得著的物理實體）和軟件系統(tǒng)（為使計算機正常工作而設置的命令）共同構成。硬件只是使計算機具備了處理數據的可能，要使計算機脫離人的干預自動進行工作，還需要有軟件的配合。硬件與軟件相輔相成，缺一不可?！　　?/pre>








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