單片機原理與應用

前言

單片機應用日益廣泛，已成為現代電子系統(tǒng)中最重要的智能化核心部件。為了盡快推廣單片機應用技術，為科技人員在單片機軟件、硬件的開發(fā)與應用方面打下良好的基礎，特編寫此書作為教材和自學參考書。本書依據高等院校單片機課程教學內容的基本要求而編寫，編寫時充分考慮到單片機技術的飛速發(fā)展，加強了單片機技術新理論、新技術和新器件及其應用的介紹。本書既有嚴密完整的理論體系，又具有較強的實用性。本書的編寫原則是知識面寬、知識點新、應用性強，利于理解和自學。本書是高等院校規(guī)劃教材之一。本教材參考教學學時為64～72學時，可以根據教學要求適當調整教學學時。本教材具有以下特點：①反映了單片機技術的新發(fā)展，在講解常用機型時，適當介紹新機型的發(fā)展和應用；②以匯編語言為主進行講解，考慮到C語言的應用越來越廣泛，適當介紹了C語言的應用；③內容編排上，順序合理，邏輯性強，力求簡明扼要、深入淺出、通俗易懂，可讀性強，讀者更易學習和掌握；④教材正文與例題、習題緊密配合。例題是正文的補充，某些內容則是有意讓讀者通過習題來掌握，以調節(jié)教學節(jié)律，利于理解深化。在品種眾多的單片機中，51系列單片機具有獨特的優(yōu)點，仍是單片機中的主流機型，因此，本書以51系列單片機作為主線來進行單片機介紹。在詳細介紹51系列單片機的結構、工作原理、指令系統(tǒng)、接口電路、單片機各功能部件的組成及應用和開發(fā)等內容的基礎上，以大量的典型電路及應用實例，側重于介紹單片機的外部特性和單片機應用與開發(fā)的基本方法和技巧。參加本書編寫的人員均為長期從事單片機技術教學的一線教師，具有豐富的教學經驗。本書以編者多年來從事單片機課程教學和應用系統(tǒng)開發(fā)的經驗與體會為基礎，并參閱大量的同類書籍編寫而成。大量的實例簡單易懂，適應性強，軟、硬件齊全，使讀者能夠在軟件和硬件兩個方面相結合的基礎上更加深入地掌握其技術，以達到舉一反三的目的，為掌握51硬軟件使用的技巧、單片機的開發(fā)和應用以及學習其他單片機打下堅實的基礎。本書由靳孝峰、張艷擔任主編，負責制定編寫要求和詳細的內容編寫目錄，并對全書進行統(tǒng)稿和定稿。

內容概要

　　《單片機原理與應用》依據高等院校單片機課程教學內容的基本要求和實際需要編寫而成。以51系列單片機為主要對象，從系統(tǒng)組成和工程實踐的角度出發(fā)，詳細介紹了51系列單片機的結構、指令系統(tǒng)、程序設計、系統(tǒng)擴展以及單片機各功能部件的組成，并對應用系統(tǒng)設計、開發(fā)、調試以及開發(fā)工具的使用作了較深入的討論。主要內容包括單片機基礎知識、單片機的基本結構及工作原理、單片機指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、定時器／計數器原理及應用、中斷系統(tǒng)、單片機串行接口及應用、單片機系統(tǒng)擴展技術、單片機與鍵盤顯示接口技術、A／D及D／A轉換器的接口技術、單片機應用系統(tǒng)設計技術和C51語言應用基礎，共12章。書中給出了大量的例題和習題，書后給出了附錄，以便于學生自學?！　　秵纹瑱C原理與應用》適合普通高等院校本?？齐娮印㈦姎?、信息技術及自動化等專業(yè)作為“單片機原理與應用”課程教材使用，也適合高職高專相關專業(yè)作為教材以及工程技術人員作為技術參考書使用。

書籍目錄

第1章 單片機基礎知識1.1 微型機概述1.1.1 微處理器和微型計算機1.1.2 微型計算機系統(tǒng)MCS（MicroComputerSystem）1.1.3 計算機中數值的表示1.1.4 非數值數據信息的表示1.2 單片機和單片機系統(tǒng)1.2.1 單片機的基本概念1.2.2 單片機的基本結構1.2.3 單片機的特點1.2.4 單片機應用系統(tǒng)1.3 單片機技術的發(fā)展和應用1.3.1 單片機的產生與發(fā)展過程1.3.2 單片機技術的發(fā)展方向1.3.3 單片機的應用領域1.4 單片機的分類1.4.1 4位單片機1.4.2 8位單片機1.4.3 16位單片機1.4.4 32位單片機1.4.5 模糊單片機1.5 典型單片機產品介紹1.5.1 Intel公司的MCS-51系列單片機1.5.2 AT89系列單片機1.5.3 學習51系列單片機的原因及單片機系統(tǒng)的開發(fā)介紹思考與練習第2章 51單片機的基本結構及工作原理2.1 51單片機的內部結構和信號引腳2.1.1 51單片機內部組成2.1.2 51的CPU結構2.1.3 MCS-51單片機引腳及功能2.2 51單片機的定時控制部件與時序2.2.1 振蕩器和時鐘電路2.2.2 CPU的時序2.2.3 單片機的工作過程2.3 51單片機的并行輸入／輸出端口2.3.1 I／O端口的結構2.3.2 I／O端口的功能2.3.3 I／O端口的負載能力和接口要求2.4 51單片機的存儲器結構及寄存器2.4.1 51單片機存儲器的分類及配置2.4.2 程序存儲器2.4.3 數據存儲器2.4.4 專用功能寄存器SFR2.5 51單片機的工作方式2.5.1 單片機復位方式2.5.2 掉電操作方式2.5.3 CHMOS低功耗工作方式2.6 51單片機的最小應用系統(tǒng)思考與練習第3章 MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)3.1 指令系統(tǒng)概述3.1.1 指令的表達形式3.1.2 指令格式3.2 MCS-51單片機的尋址方式3.2.1 立即尋址3.2.2 直接尋址3.2.3 寄存器尋址3.2.4 寄存器間接尋址3.2.5 變址尋址3.2.6 相對尋址3.2.7 位尋址3.3 常用指令系統(tǒng)及應用舉例3.3.1 指令的符號說明3.3.2 數據傳送類指令3.3.3 算術運算類指令3.3.4 邏輯運算類指令3.3.5 位操作類指令3.3.6 控制轉移類指令3.3.7 偽指令思考與練習第4章 匯編語言程序設計4.1 計算機程序設計語言概述4.2 匯編程序設計方法4.3 順序結構程序設計4.4 分支程序設計4.5 循環(huán)程序設計4.6 子程序思考與練習第5章 定時器／計數器原理及應用5.1 定時器／計數器的結構和工作原理5.1.1 單片機定時器／計數器的結構5.1.2 定時器／計數器工作原理5.2 定時器／計數器的控制5.3 定時器／計數器的工作方式5.4 定時器／計數器的編程和應用思考與練習第6章 中斷系統(tǒng)6.1 中斷系統(tǒng)概述6.2 MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)6.3 MCS-51單片機中斷控制6.3.1 中斷請求標志寄存器6.3.2 中斷開放和屏蔽6.3.3 中斷優(yōu)先級設定6.3.4 中斷管理6.3.5 中斷處理過程..1 6.4 外部中斷擴充方法6.4.1 利用定時器擴充外部中斷源法6.4.2 中斷和查詢結合法6.4.3 矢量中斷擴充法6.5 中斷系統(tǒng)的應用舉例思考與練習第7章 51單片機串行接口及應用7.1 串行通信概述7.1.1 串行通信的分類7.1.2 串行通信的制式7.1.3 信號的調制和解調7.1.4 串行通信的接口電路7.2 串行通信總線標準及其接口7.2.1 RS232C接口7.2.2 RS449.RS422A.RS423A標準接口7.2.3 20mA電流環(huán)路串行接口7.3 51單片機的串行接口7.3.1 串行接口的結構7.3.2 串行接口的工作方式7.3.3 各種方式波特率的設置7.4 單片機串行接口的應用7.4.1 方式0的I／O端口擴展應用7.4.2 串行接口在雙機通信中的應用7.4.3 串行接口在多機通信中的應用7.4.4 單片機和PC機之間的通信思考與練習第8章 51單片機系統(tǒng)擴展技術8.1 51單片機系統(tǒng)擴展概述8.1.1 系統(tǒng)總線及其結構8.1.2 MCS-51系列單片機的擴展規(guī)則8.1.3 MCS-51系列單片機擴展時的地址譯碼方法8.1.4 常用的擴展器件8.1.5 半導體存儲器簡介8.2 51單片機程序存儲器的擴展技術8.2.1 訪問外部程序存儲器的時序8.2.2 EPROM程序存儲器的擴展8.2.3 E2PROM程序存儲器的擴展8.3 51單片機數據存儲器的擴展技術8.3.1 典型SRAM介紹8.3.2 片外數據存儲器單元的訪問指令及擴展時的讀.寫操作時序8.3.3 數據存儲器的擴展方法8.3.4 存儲器綜合擴展8.4 51單片機I／O端口的擴展技術8.4.1 I／O端口的擴展概述8.4.2 簡單的I／O端口擴展8.4.3 并行I／O接口8255A的擴展8.4.4 并行I／O接口RAM8155的擴展思考與練習第9章 單片機與鍵盤顯示接口技術9.1 鍵盤接口技術9.1.1 鍵盤工作原理9.1.2 獨立式按鍵9.1.3 矩陣式鍵盤9.2 顯示接口技術9.2.1 LED接口技術9.2.2 LCD接口技術9.2.3 LED大屏幕顯示技術思考與練習第10章 A／D及D／A轉換器的接口技術10.1 A／D轉換器的接口技術10.1.1 A／D轉換器概述10.1.2 ADC0809的接口及應用10.1.3 AD574A接口及應用10.1.4 MCl4433接口及應用10.2 D／A轉換器的接口技術10.2.1 D／A轉換器概述10.2.2 DAC0832的接口及應用思考與練習第11章 單片機應用系統(tǒng)設計技術11.1 單片機應用系統(tǒng)設計的基本原則11.2 單片機應用系統(tǒng)設計的一般過程11.2.1 確定任務11.2.2 總體設計11.2.3 硬件設計11.2.4 軟件設計11.2.5 單片機應用系統(tǒng)的調試11.2.6 程序固化11.3 模塊化軟件設計11.3.1 模塊化結構的基本組成11.3.2 各模塊數據緩沖區(qū)的建立11.3.3 模塊化程序設計方法11.3.4 系統(tǒng)監(jiān)控程序設計11.4 單片機開發(fā)系統(tǒng)11.4.1 單片機開發(fā)系統(tǒng)的類型和組成11.4.2 單片機開發(fā)系統(tǒng)的功能11.4.3 開發(fā)軟件簡介11.5 單片機應用系統(tǒng)設計舉例11.5.1 音樂門鈴的設計11.5.2 數據采集與顯示電路的設計11.6 單片機應用系統(tǒng)的抗干擾技術11.6.1 干擾及其危害11.6.2 硬件抗干擾措施11.6.3 軟件抗干擾措施思考與練習第12章 C51語言應用基礎12.1 C51程序設計基礎及KeilC51編譯器的使用12.1.1 KeilC51對標準C語言的擴展12.1.2 C51的數據類型12.1.3 存儲器類型及存儲區(qū)12.1.4 C51對51單片機特殊功能寄存器（SFR）的定義12.1.5 KeilC51函數12.1.6 絕對地址訪問12.1.7 KeilC51與匯編的接口12.1.8 幾類重要庫函數簡介12.1.9 一個簡單的C51例子12.2 KeilμVision2集成開發(fā)編程環(huán)境12.3 C語言編程的應用12.3.1 讀寫I／O端口C語言編程的應用12.3.2 中斷系統(tǒng)C語言編程的應用12.3.3 定時器／計數器C語言編程的應用12.3.4 串行接口通信C語言編程的應用12.3.5 訪問外部數據存儲器C語言編程的應用思考與練習附錄A 常用集成芯片型號附錄B MCS-51指令表附錄C 常用實驗程序參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：4.現場保護和堆棧設置（1）在轉入子程序時。特別是進入中斷服務子程序時，要特別注意現場保護問題主程序使用的內部RAM內容、各工作寄存器內容、累加器A內容和DPTR以及PSW等寄存器內容，都不應因為轉子程序而改變。如果子程序使用的寄存器和主程序使用的寄存器有沖突，則在轉入子程序后首先要采取措施保護現場；方法是將要保護的單元推入堆棧，而空出這些單元供子程序使用。返回主程序之前要彈出到原工作單元，恢復主程序原來的狀態(tài)，即恢復現場。推人堆棧和彈出的順序應按照“先進后出”或“后進先出”的次序，才能保證現場的恢復。對于一個具體的子程序是否要進行現場保護以及哪些單元需要保護，要具體情況具體分析，不能一概而論。（2）恰當地設置堆棧指針sP的初值是十分必要的調用子程序時，主程序的斷點將自動入棧，轉子程序后，現場的保護都要占用堆棧工作單元，尤其多重子程序或子程序嵌套，需要使堆棧區(qū)域有一定的深度。MCS-51堆棧是SP指針組織的內部RAM區(qū)，只有128個單元。堆棧并非越深越好，深度要適當。（3）中斷響應和中斷返回中斷響應和中斷返回與子程序的返回具有相同的過程。所不同的是子程序調用指令是編程人員在程序中安排的，斷點為已知固定的；而中斷響應是隨機的，因而中斷的斷點地址也是隨機的。有了堆棧技術，無論斷點是固定的還是隨機的，都可以得到有效地保護和恢復。（4）堆棧操作與RAM操作的比較堆棧作為內部RAM的一個特殊區(qū)域，因有其獨特性，為匯編語言程序設計提供了更多的方便。同內部RAM的操作相比較，使用堆棧有以下優(yōu)點：①使用內部RAM必須知道單元具體地址，而堆棧只需設置好棧底地址，就可放心使用，無需再記住單元具體地址。②當我們需要重新分配內存工作單元時，程序中使用內部RAM的地方，都要修改單元地址，而堆棧只需修改棧底地址就行了。③堆棧所特有的先進后出特點，使得數據彈出之后，存儲單元自動回收、再次使用，充分提高了內存的利用率；而內部RAM的操作是不可能實現自動回收再利用的，必須通過編程員的重新分配，才能再次使用。5.子程序調用中應注意的問題由于子程序調用過程中，CPU自動使用了堆棧，因此，容易出現以下幾種錯誤：①忘記給堆棧指針SP賦棧底初值，堆棧初始化位置與第1組工作寄存器重合，如果以不同的方式使用了同一個內存區(qū)域，會導致程序混亂。②程序中的PUSH和POP沒有配對使用，使RET指令執(zhí)行時不能彈出正確的斷點地址，造成返回錯誤。③堆棧設置太小，棧操作增長太大，使棧區(qū)與其他內存單元重合。

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