單片機(jī)原理及接口技術(shù)

　　內(nèi)容簡介目錄本書以目前國內(nèi)使用最廣泛的MCS-51系列單片機(jī)為對(duì)象，針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹了MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及軟、硬件設(shè)計(jì)等內(nèi)容，突出了教材的基本性、典型性、邏輯性、實(shí)踐性及先進(jìn)性，在編寫過程中注重實(shí)用新技術(shù)的應(yīng)用，內(nèi)容涉及到液晶顯示器的接口設(shè)計(jì)、I2C總線的虛擬接口設(shè)計(jì)及編程方法。本書列舉了大量的應(yīng)用實(shí)例，是一本適合于高校單片機(jī)課程的教科書，也可作為工程技術(shù)人員和單片機(jī)愛好者自學(xué)的參考書。前言單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了兩大系統(tǒng)，即通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是速度快、容量大，可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、人工智能、多媒體及網(wǎng)絡(luò)通信等方面。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，然而微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位及可靠性都無法滿足嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的要求，因此嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展的道路。這條道路就是芯片化道路，將計(jì)算機(jī)做在一個(gè)芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。探索單片機(jī)的發(fā)展道路有過兩種模式，即"Σ模式"與"創(chuàng)新模式"。"Σ模式"本質(zhì)上是通用計(jì)算機(jī)直接芯片化的模式。它將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基本單元進(jìn)行裁剪后，集成在一個(gè)芯片上，構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)。"創(chuàng)新模式"則完全按嵌入式應(yīng)用要求設(shè)計(jì)全新的、滿足嵌入式應(yīng)用要求的體系結(jié)構(gòu)、微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式及管理模式等。Intel公司的MCS-48和MCS-51就是按照創(chuàng)新模式發(fā)展起來的單片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)（單片微型計(jì)算機(jī)）。MCS-51是在MCS-48的基礎(chǔ)上經(jīng)過了全面完善的嵌入式系統(tǒng)。歷史證明，"創(chuàng)新模式"是嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的正確道路，MCS-51的體系結(jié)構(gòu)也因此成為單片嵌入式系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)體系。單片機(jī)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史了，嵌入式技術(shù)也歷經(jīng)了幾個(gè)發(fā)展階段。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，以計(jì)算機(jī)和軟件為核心的數(shù)字化技術(shù)取得了迅猛發(fā)展，不僅廣泛滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事、交通、通信等相關(guān)行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂、藝術(shù)、社會(huì)文化等各個(gè)領(lǐng)域，并掀起了一場數(shù)字化技術(shù)革命。多媒體技術(shù)與Internet的應(yīng)用迅速普及，消費(fèi)類電子產(chǎn)品（Consumptive Electron）、計(jì)算機(jī)（Computer）、通信（Communication），即3C一體化趨勢(shì)日趨明顯，單片機(jī)技術(shù)再度成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用、推廣單片機(jī)非常必要，各高等院校也非常重視這門技術(shù)的教學(xué)，紛紛開設(shè)有關(guān)單片機(jī)課程，所以我們編寫了本教材。本教材介紹了當(dāng)今世界上單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，以MCS-51系列單片機(jī)為主，注意原理介紹和應(yīng)用并重，并且從實(shí)用新型的角度介紹了單片機(jī)應(yīng)用方面的內(nèi)容。我們精心組織了多年從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)教學(xué)和研究的教師、專家編寫了這本教材，試圖向讀者較好地解答"什么是單片機(jī)？如何學(xué)好單片機(jī)？如何應(yīng)用單片機(jī)？"這三個(gè)問題，使讀者在學(xué)習(xí)完本教材后，既能掌握單片機(jī)的一般原理，又能掌握單片機(jī)的設(shè)計(jì)技巧、接口技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，使讀者在工作崗位上能很快進(jìn)入開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的角色。為了便于組織教學(xué)，本教材在編排順序上采用了循序漸進(jìn)的策略。本書共分12章，第1章緒論，講述了單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)；第2章講述了單片機(jī)的組成與工作原理；第3章講述了MCS-51指令系統(tǒng)；第4章講述了MCS-51的匯編語言程序設(shè)計(jì)；第5章講述了MCS-51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用；第6章講述了MCS-51中斷系統(tǒng)；第7章講述了MCS-51串行通信及其應(yīng)用；第8章講述了存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)；第9章講述了并行和串行口擴(kuò)展技術(shù)；第10章講述了鍵盤和顯示接口；第11章講述了定時(shí)器和A/D、D/A擴(kuò)展技術(shù)；第12章講述了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本教材由徐煜明、韓雁主編。第1、2、3章由王文寧編寫；第4、5、6、9章由徐煜明編寫；第7、8、10、11章由韓雁編寫；第12章由芮國新編寫。本書由徐煜明主稿、審核，韓雁進(jìn)行了全文的校對(duì)和審閱，在此一并表示感謝。本教材內(nèi)容豐富、深入淺出，每章均附有例題和習(xí)題。因而，本教材十分適合于應(yīng)用型計(jì)算機(jī)專業(yè)、通信專業(yè)、電子信息專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的讀者學(xué)習(xí)，同時(shí)也是一本技術(shù)人員的參考書。限于作者水平，書中錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正！作 者 第1章緒論1.1單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1什么是單片機(jī)1.1.2單片機(jī)主流系列1.1.3單片機(jī)芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.2單片機(jī)的應(yīng)用1.2.1單片機(jī)的應(yīng)用1.2.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分類1.3MCS-51系列單片機(jī)1.3.1MCS-51系列單片機(jī)分類1.3.2MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)習(xí)題第2章單片機(jī)的組成與工作原理2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳2.1.18051單片機(jī)結(jié)構(gòu)2.1.2信號(hào)引腳2.1.3CPU結(jié)構(gòu)2.1.4存儲(chǔ)器2.1.5I/O口及相應(yīng)的特殊功能寄存器2.2時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序2.2.1時(shí)鐘電路2.2.2CPU時(shí)序2.3MCS-51單片機(jī)的復(fù)位2.4CHMOS型單片機(jī)的節(jié)電方式2.4.1空閑方式2.4.2掉電方式習(xí)題第3章MCS-51指令系統(tǒng)3.1指令的格式及標(biāo)識(shí)3.1.1匯編指令3.1.2指令中的符號(hào)標(biāo)識(shí)3.1.3關(guān)于注釋3.2尋址方式3.2.1寄存器尋址3.2.2直接尋址3.2.3寄存器間接尋址3.2.4立即尋址3.2.5變址尋址3.2.6相對(duì)尋址3.2.7位尋址3.2.8MCS-51尋址方式小結(jié)3.3指令類型3.4數(shù)據(jù)傳送指令3.4.1內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令3.4.2累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送指令3.4.3查表指令3.5算術(shù)操作指令3.5.1加法指令3.5.2減法指令3.5.3乘法指令3.5.4除法指令3.6邏輯操作及移位類指令3.6.1兩個(gè)操作數(shù)的邏輯操作指令3.6.2累加器A的邏輯操作指令3.7控制轉(zhuǎn)移指令3.7.1無條件轉(zhuǎn)移指令3.7.2條件轉(zhuǎn)移指令3.7.3子程序調(diào)用和返回指令3.8位操作類指令3.8.1位傳送指令3.8.2位修改指令3.8.3位邏輯運(yùn)算操作指令3.9訪問I/O口指令的使用說明習(xí)題第4章MCS-51匯編語言程序設(shè)計(jì)4.1程序設(shè)計(jì)語言概述4.1.1機(jī)器語言4.1.2匯編語言4.1.3高級(jí)語言4.2匯編語言程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及偽指令4.2.1匯編語言程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)4.2.2偽指令4.3單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)4.3.1程序設(shè)計(jì)的步驟4.3.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)4.3.3子程序設(shè)計(jì)4.4單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)舉例4.4.1算術(shù)運(yùn)算程序4.4.2數(shù)制轉(zhuǎn)換程序4.4.3查表程序4.4.4數(shù)據(jù)排序程序4.4.5散轉(zhuǎn)程序4.4.6軟件定時(shí)程序4.4.7其他程序習(xí)題第5章MCS-51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用5.1定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理5.2定時(shí)器的工作方式寄存器和控制寄存器5.2.1工作方式寄存器TMOD5.2.2控制寄存器TCON5.3定時(shí)器的工作方式5.3.1方式05.3.2方式15.3.3方式25.3.4方式35.4定時(shí)器的編程和應(yīng)用舉例5.4.1編程說明5.4.2應(yīng)用舉例習(xí)題第6章MCS-51中斷系統(tǒng)6.1概述6.1.1中斷的概念6.1.2中斷的好處6.1.3常用的中斷源6.1.4中斷的功能6.2MCS-51中斷系統(tǒng)6.2.1MCS-51中斷源6.2.2中斷控制6.2.3中斷響應(yīng)與中斷處理6.3中斷程序設(shè)計(jì)及舉例6.3.1中斷初始化程序6.3.2中斷服務(wù)程序6.3.3中斷應(yīng)用舉例6.4外部中斷源的擴(kuò)展6.4.1用定時(shí)器T0、T1作為外部中斷擴(kuò)展6.4.2用中斷與查詢相結(jié)合的方法擴(kuò)展外部中斷習(xí)題第7章MCS-51串行通信及其應(yīng)用7.1概述7.1.1串行通信的字符格式7.1.2 串行通信的數(shù)據(jù)通路形式7.1.3串行通信的傳送速率7.2通用的異步接收器/發(fā)送器UART7.3MCS-51的串行通信接口7.3.1串行口的控制寄存器7.3.2串行接口的工作方式7.3.3波特率設(shè)計(jì)7.3.4主從式多機(jī)通信的原理7.4串行通信應(yīng)用舉例7.4.1移位寄存器方式（串行口方式0）應(yīng)用實(shí)例7.4.2雙機(jī)、多機(jī)通信應(yīng)用習(xí)題第8章存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)8.1系統(tǒng)擴(kuò)展概述8.2程序存儲(chǔ)器ROM的擴(kuò)展8.2.1常用程序存儲(chǔ)器的介紹8.2.2MCS-51程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展8.3.1常用的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）介紹8.3.2MCS-51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8.3.3用E2PROM作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器習(xí)題第9章并行和串行口擴(kuò)展技術(shù)9.1并行I/O口的擴(kuò)展9.1.18255通用可編程并行接口電路9.1.28155可編程并行I/ORAM接口9.1.3用數(shù)據(jù)總線和中規(guī)模集成電路擴(kuò)展I/O接口9.2串行口的擴(kuò)展技術(shù)9.2.1可編程通信接口82519.2.28251A的應(yīng)用舉例9.3I2C總線的串行擴(kuò)展技術(shù)9.3.1串行總線和串行接口概述9.3.2I2C總線特性9.3.3I2C總線虛擬技術(shù)習(xí)題第10章鍵盤和顯示接口10.1鍵盤設(shè)計(jì)10.1.1鍵盤的基本工作原理10.1.2鍵的識(shí)別10.1.3抖動(dòng)和重鍵問題的解決10.1.4鍵盤工作方式10.2七段碼LED顯示器及其接口10.2.1七段碼LED顯示器的結(jié)構(gòu)10.2.2七段碼LED顯示器的工作方式和顯示程序10.3LCD液晶顯示器及其接口10.3.1LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)10.3.2LCD液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式和工作原理10.3.3mPD7225可編程LCD驅(qū)動(dòng)器及其應(yīng)用習(xí)題第11章定時(shí)器和A/D、 D/A擴(kuò)展技術(shù)11.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的擴(kuò)展11.1.18253可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器介紹11.1.28253的接口和應(yīng)用舉例11.2D/A、A/D的擴(kuò)展11.2.1D/A轉(zhuǎn)換器接口11.2.2A/D轉(zhuǎn)換器接口習(xí)題第12章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程12.1.1技術(shù)方案論證12.1.2硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12.1.3應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)12.1.4硬件、軟件系統(tǒng)的調(diào)試12.1.5EPROM的固化12.2單片機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12.2.1元件的選取12.2.2硬件電路的設(shè)計(jì)原則12.2.3單片機(jī)資源的分配12.2.4印制電路板的設(shè)計(jì)12.2.5硬件可靠性的設(shè)計(jì)12.3單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12.3.1任務(wù)的確定12.3.2軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)12.4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試12.4.1硬件的調(diào)試方法12.4.2軟件的調(diào)試12.4.3系統(tǒng)聯(lián)調(diào)12.4.4現(xiàn)場調(diào)試12.5單片機(jī)的開發(fā)工具及選擇12.5.1仿真器的種類簡介12.5.2仿真器的選擇12.5.3其他工具的選擇12.6單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)12.6.1硬件抗干擾措施12.6.2軟件抗干擾措施附錄AMCS-51指令表附錄BASCII碼表參考文獻(xiàn)

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