單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐

前言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們的計(jì)算需求更為廣泛，各種各樣的新型嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用計(jì)算機(jī)，小到MP3、手機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)等微型數(shù)字化產(chǎn)品，大到智能家電、車(chē)載電子設(shè)備和工業(yè)控制等領(lǐng)域，已經(jīng)成為嵌入式產(chǎn)品的主要應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)象。區(qū)別于PC機(jī)，我們將非PC的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)（embeddedsys—tern）。計(jì)算機(jī)技術(shù)也開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)被稱(chēng)為后PC（PersonalComputer。）技術(shù)的時(shí)代。目前，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了最熱門(mén)的技術(shù)之一，吸引了大批的優(yōu)秀人才投入其中。那么什么稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)技術(shù)呢？一般認(rèn)為，嵌入式系統(tǒng)就是“以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積及功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。作為系統(tǒng)核心的嵌入式計(jì)算機(jī)包括微控制器（MCU）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和嵌入式微處理器（MPU）等。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為最典型且相對(duì)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)，極具性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能收到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。實(shí)際上，以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是電子工程師將一堆器件搭在一起，注入程序，所有器件在單片機(jī)軟件的有序組織下協(xié)調(diào)工作，完成原來(lái)這些器件分離時(shí)無(wú)法完成的功能。其根據(jù)市場(chǎng)需求，按照一定的構(gòu)思原則（成本低，可靠性高，體積小，功能強(qiáng)和易于升級(jí)等）在最短的時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，采用的技術(shù)越成熟、先進(jìn)，功能越強(qiáng)大，成本越低，市場(chǎng)上相對(duì)需求就越大，產(chǎn)品就越成功，這就是電子工程師的自身價(jià)值。單片機(jī)及應(yīng)用技術(shù)原理的初學(xué)者最關(guān)心的問(wèn)題就是“如何學(xué)好單片機(jī)？”。學(xué)好單片機(jī)及應(yīng)用技術(shù)是電氣信息和儀表類(lèi)工程師的必備素質(zhì)。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門(mén)技術(shù)，可以說(shuō)“單片機(jī)技術(shù)是玩出來(lái)的”，只有多“玩”，也就是多練習(xí)、多實(shí)際操作，才能真正掌握它。請(qǐng)不要做浮躁的單片機(jī)愛(ài)好者，把時(shí)髦的技術(shù)掛在嘴邊，不按部就班地把基本的技術(shù)學(xué)到手；不要被一些流行詞匯所迷惑，最根本的是要先了解最基礎(chǔ)的知識(shí)，不要觀望，防止徘徊不前，一事無(wú)成。掌握單片機(jī)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，入門(mén)并不難，難的是長(zhǎng)期堅(jiān)持、探索和不遺余力地學(xué)習(xí)與實(shí)踐。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)立足于51單片機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，以廣泛應(yīng)用的AT89S52單片機(jī)為應(yīng)用對(duì)象，深入淺出地講述單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐。書(shū)中51單片機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容采用匯編與C51并行的撰寫(xiě)方式，便于對(duì)比學(xué)習(xí)，應(yīng)用則以C51為藍(lán)本，深入淺出，符合工程應(yīng)用需求?！　?shū)中深度融合了微機(jī)原理課程中的核心知識(shí)，尤其是在匯編指令的深入剖析、中斷系統(tǒng)的分析和存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法等方面講解細(xì)致，可以繞過(guò)微機(jī)原理課程直接學(xué)習(xí)本書(shū)的內(nèi)容?！　∪珪?shū)以電子測(cè)量和智能儀器為應(yīng)用目標(biāo)，符合單片機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)，充分發(fā)揮單片機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并能抓住單片機(jī)應(yīng)用的共性問(wèn)題，深入剖析和整合知識(shí)脈絡(luò)，構(gòu)建實(shí)例典型而又完整。力圖在說(shuō)明單片機(jī)原理的同時(shí)，講述單片機(jī)應(yīng)用原理，并通過(guò)單片機(jī)應(yīng)用來(lái)講述單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域，使讀者建立起嵌入式系統(tǒng)的概念，從而構(gòu)架電氣信息和儀器儀表類(lèi)工程領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)應(yīng)用的橋梁?！　”緯?shū)可作為電氣信息和儀表類(lèi)專(zhuān)業(yè)單片機(jī)及儀器儀表類(lèi)課程的教材或參考書(shū)，也可供工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 計(jì)算機(jī)原理與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用1.1.1 微型計(jì)算機(jī)發(fā)展及評(píng)價(jià)1.1.2 嵌入式系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)中的常用數(shù)制及編碼1.2.1 計(jì)算機(jī)中的常用數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換1.2.2 字符的表示及編碼1.3 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算基礎(chǔ)1.3.1 帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼表示與加減法運(yùn)算1.3.2 數(shù)的定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示1.4 計(jì)算機(jī)組成及工作模型1.4.1 存儲(chǔ)器1.4.2 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.4.3 總線與接口1.4.4 模型機(jī)的工作過(guò)程1.5 51系列單片機(jī)1.5.1 單片機(jī)及應(yīng)用概述1.5.2 51經(jīng)典型架構(gòu)單片機(jī)1.5.3 51單片機(jī)的發(fā)展及典型產(chǎn)品1.5.4 51單片機(jī)最小系統(tǒng)1.6 51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)1.6.1 51單片機(jī)存儲(chǔ)器構(gòu)成1.6.2 51單片機(jī)特殊功能寄存器習(xí)題與思考題第2章 51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)2.1 51系列單片機(jī)匯編指令格式及標(biāo)識(shí)21.1 指令格式21.2 指令中用到的標(biāo)識(shí)符2.2 51系列單片機(jī)的尋址方式2.2.1 立即（數(shù)）尋址2.2.2 寄存器尋址2.2.3 直接尋址2.2.4 寄存器間接尋址2.2.5 變址尋址2.2.6 位尋址2.2.7 指令尋址2.3 51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)2.3.1 數(shù)據(jù)傳送指令2.3.2 算術(shù)運(yùn)算指令2.3.3 邏輯操作指令2.3.4 位操作指令2.3.5 控制轉(zhuǎn)移指令2.4 51系列單片機(jī)匯編程序常用的偽指令2.5 51系列單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì)2.5.1 延時(shí)程序設(shè)計(jì)2.5.2 數(shù)值大小條件判斷設(shè)計(jì)2.5.3 數(shù)學(xué)運(yùn)算程序2.5.4 數(shù)據(jù)的拼拆和轉(zhuǎn)換2.5.5 多分支轉(zhuǎn)移(散轉(zhuǎn))程序2.5.6 排序習(xí)題與思考題第3章 單片機(jī)KeilC51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與開(kāi)發(fā)調(diào)試3.1 C語(yǔ)言與51系列單片機(jī)3.1.1 C語(yǔ)言的特點(diǎn)及程序結(jié)構(gòu)3.1.2 C51程序結(jié)構(gòu)3.2 C51的數(shù)據(jù)類(lèi)型3.3 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類(lèi)型和存儲(chǔ)模式3.3.1 C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)類(lèi)型3.3.2 C51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類(lèi)型3.3.3 C51的存儲(chǔ)模式3.4 C51對(duì)SFR、可尋址位、存儲(chǔ)器和I/O口的定義3.4.1 C51中絕對(duì)地址的訪問(wèn)3.4.2 特殊功能寄存器SFR的定義3.4.3 對(duì)位變量的定義3.5 C51的運(yùn)算符及表達(dá)式3.5.1 賦值運(yùn)算符3.5.2 算術(shù)運(yùn)算符3.5.3 關(guān)系運(yùn)算符3.5.4 邏輯運(yùn)算符3.5.5 位運(yùn)算符3.5.6 復(fù)合賦值運(yùn)算符3.5.7 逗號(hào)運(yùn)算符3.5.8 條件運(yùn)算符3.5.9 指針與地址運(yùn)算符3.6 C51應(yīng)用小結(jié)3.7 μVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境3.8 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具與調(diào)試3.8.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具3.8.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試3.8.3 基于SST89E564自制51系列單片機(jī)仿真器習(xí)題與思考題第4章 51系列單片機(jī)內(nèi)部資源及編程4.1 51單片機(jī)的輸入／輸出(I／O)接口4.1.1 51單片機(jī)的I／O口結(jié)構(gòu)4.1.2 I／O口與上／下拉電阻4.1.3 開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入與輸出4.2 中斷系統(tǒng)4.2.1 中斷的基本概念4.2.2 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)4.2.3 中斷程序的編制4.2.4 51單片機(jī)多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器TO和T14.3.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器的主要特性4.3.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)及工作原理4.3.3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的方式和控制寄存器4.3.4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式4.3.5 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的初始化編程及應(yīng)用4.3.6 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1小結(jié)4.4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T24.4.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2的寄存器4.4.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T2的工作方式4.5 串行接口4.5.1 通信的基本概念4.5.2 51系列單片機(jī)串行口功能與結(jié)構(gòu)4.5.3 串行口的工作方式4.5.4 串行口的初始化編程及應(yīng)用4.5.5 用51系列單片機(jī)的串行口擴(kuò)展并行口4.5.6 利用方式1實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙機(jī)UART通信與RS－232接口4.5.7 多機(jī)通信與RS－485總線系統(tǒng)習(xí)題與思考題第5章 單片機(jī)系統(tǒng)總線與系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)5.1 單片機(jī)系統(tǒng)總線和系統(tǒng)擴(kuò)展方法5.1.1 單片機(jī)系統(tǒng)總線信號(hào)5.1.2 51系列單片機(jī)讀外部程序存儲(chǔ)器及讀／寫(xiě)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(I／O口)時(shí)序5.1.3 基于系統(tǒng)總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展的總線連接方法5.2 系統(tǒng)存儲(chǔ)器擴(kuò)展5.2.1 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展5.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展5.2.3 程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展5.3 雙口RAM、異步FIFO及其擴(kuò)展5.3.1 雙口RAM5.3.2 雙口RAM與單片機(jī)的接口5.3.3 異步FIFO5.3.4 異步FIFO與單片機(jī)的接口5.4 輸入／輸出口及設(shè)備擴(kuò)展5.4.1 簡(jiǎn)單I／O接口擴(kuò)展5.4.2 并行日歷時(shí)鐘芯片DS12C887與單片機(jī)接口5.5 并行接口擴(kuò)展技術(shù)及應(yīng)用小結(jié)習(xí)題與思考題第6章 串行擴(kuò)展技術(shù)第7章 人機(jī)接口技術(shù)第8章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)第9章 時(shí)間和頻率測(cè)量及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)第10章 A/D、D/A、PWM與測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)第11章 電阻的測(cè)量與應(yīng)用第12章 阻抗特性測(cè)量與線性網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)及應(yīng)用附錄A 51系列單片機(jī)指令速查表附錄B ASCII表附錄C C51的庫(kù)函數(shù)附錄D C8051F系列51單片機(jī)及編程應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)2.1 51系列單片機(jī)匯編指令格式及標(biāo)識(shí)指令是使計(jì)算機(jī)完成基本操作的命令。我們知道計(jì)算機(jī)工作時(shí)是通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)解決問(wèn)題的，而程序是由一條條指令按一定的順序組成的，計(jì)算機(jī)內(nèi)部只能直接識(shí)別二進(jìn)制代碼指令。以二進(jìn)制代碼指令形成的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言。為了閱讀和書(shū)寫(xiě)的方便，常把它寫(xiě)成十六進(jìn)制形式，通常稱(chēng)這樣的指令為機(jī)器指令?，F(xiàn)在一般的計(jì)算機(jī)都有幾十甚至幾百種指令。顯然即便用十六進(jìn)制去書(shū)寫(xiě)、記憶、理解和使用也是不容易的，因此給每條機(jī)器語(yǔ)言指令賦予一個(gè)助記符號(hào)，這就形成了匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言指令是機(jī)器語(yǔ)言指令的符號(hào)化，它和機(jī)器語(yǔ)言指令一一對(duì)應(yīng)。機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)硬件密切相關(guān)，不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，其機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言指令不一樣。一種計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的全部指令的集合，稱(chēng)為這種計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。單片機(jī)的指令系統(tǒng)與微型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)不同。51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)共有111條指令，42種指令助記符，其中有49條單字節(jié)指令，45條雙字節(jié)指令和17條三字節(jié)指令；有64條為單機(jī)器周期指令，45條為雙機(jī)器周期指令，只有乘、除法兩條指令為四機(jī)器周期指令。在存儲(chǔ)空間和運(yùn)算速度上，效率都比較高。51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)功能強(qiáng)、指令短、執(zhí)行快。從功能上可分為5大類(lèi)：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令和位操作指令。下面將分別進(jìn)行介紹。

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《單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》是由北京航空航天大學(xué)出版社出版的。

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