單片機原理及接口技術（C51編程）

第1章　單片機概述　1
1.1　什么是單片機　1
1.2　單片機的發(fā)展歷史　2
1.3　單片機的特點　2
1.4　單片機的應用　3
1.5　單片機的發(fā)展趨勢　4
1.6　MCS-51系列與AT89S5x系列單片機　5
1.6.1　MCS-51系列單片機　5
1.6.2　AT89系列單片機　6
1.6.3　AT89系列單片機的型號說明　7
1.7　各種衍生品種的51單片機　8
1.7.1　STC系列單片機　9
1.7.2　C8051F×××單片機　10
1.7.3　ADμC812單片機　10
1.7.4　華邦W77系列、W78系列單片機　10
1.8　PIC系列單片機與AVR系列單片機　10
1.8.1　PIC系列單片機　11
1.8.2　AVR系列單片機　12
1.9　其他的嵌入式處理器簡介　12
1.9.1　嵌入式DSP處理器　13
1.9.2　嵌入式微處理器　13
思考題及習題　14第2章　AT89S51單片機硬件結構　15
2.1　AT89S51單片機的硬件組成　15
2.2　AT89S51的引腳功能　17
2.2.1　電源及時鐘引腳　17
2.2.2　控制引腳　18
2.2.3　并行I/O口引腳　18
2.3　AT89S51的CPU　19
2.3.1　運算器　19
2.3.2　控制器　21
2.4　AT89S51單片機存儲器的結構　21
2.4.1　程序存儲器空間　22
2.4.2　數(shù)據(jù)存儲器空間　23
2.4.3　特殊功能寄存器　23
2.4.4　位地址空間　26
2.5　AT89S51單片機的并行I/O端口　27
2.6　時鐘電路與時序　29
2.6.1　時鐘電路設計　29
2.6.2　機器周期、指令周期與指令時序　30
2.7　復位操作和復位電路　31
2.7.1　復位操作　31
2.7.2　復位電路設計　31
2.8　低功耗節(jié)電模式　33
2.8.1　空閑模式　33
2.8.2　掉電運行模式　34
2.8.3　掉電和空閑模式下的WDT　34
思考題及習題　35第3章　C51語言編程基礎　37
3.1　編程語言Keil C51簡介　37
3.1.1　Keil C51簡介　37
3.1.2　C51與標準C的比較　38
3.2　Keil C51的開發(fā)工具　39
3.2.1　集成開發(fā)環(huán)境Keil μVision3簡介　39
3.2.2　Keil μVision3軟件的安裝、啟動和運行　40
3.3　C51語言程序設計基礎　40
3.3.1　C51語言中的數(shù)據(jù)類型與存儲類型　41
3.3.2　C51語言的特殊功能寄存器及位變量定義　45
3.3.3　C51語言的絕對地址訪問　47
3.3.4　C51的基本運算　48
3.3.5　C51的分支與循環(huán)程序結構　50
3.3.6　C51的數(shù)組　57
3.3.7　C51的指針　58
3.4　C51語言的函數(shù)　60
3.4.1　函數(shù)的分類　60
3.4.2　函數(shù)的參數(shù)與返回值　61
3.4.3　函數(shù)的調用　62
3.4.4　中斷服務函數(shù)　63
3.4.5　變量及存儲方式　63
3.4.6　宏定義與文件包含　64
3.4.7　庫函數(shù)　65
3.5　軟件仿真開發(fā)工具Proteus與Keil μVision3的聯(lián)調　65
3.5.1　軟件仿真開發(fā)工具Proteus簡介　65
3.5.2　Proteus與Keil μVision3的聯(lián)調　66
思考題及習題　67第4章　AT89S51片內并行端口的原理及編程　68
4.1　AT89S51的并行I/O端口的結構及工作原理　68
4.1.1　P0口　68
4.1.2　P1口　70
4.1.3　P2口　70
4.1.4　P3口　71
4.1.5　P1～P3口驅動LED發(fā)光二極管的問題　72
4.2　并行I/O端口的C51編程舉例　73
4.2.1　從左到右的流水燈的制作　73
4.2.2　左右來回循環(huán)的流水燈的制作　73
4.2.3　開關量檢測指示器1　76
4.2.4　開關量檢測指示器2　76
思考題及習題　77第5章　AT89S51單片機的中斷系統(tǒng)　79
5.1　AT89S51中斷技術概述　79
5.2　AT89S51中斷系統(tǒng)結構　79
5.2.1　中斷請求源　80
5.2.2　中斷請求標志寄存器　80
5.3　中斷允許與中斷優(yōu)先級的控制　81
5.3.1　中斷允許寄存器IE　82
5.3.2　中斷優(yōu)先級寄存器IP　82
5.4　響應中斷請求的條件　84
5.5　外部中斷的響應時間　85
5.6　外部中斷的觸發(fā)方式選擇　86
5.6.1　電平觸發(fā)方式　86
5.6.2　跳沿觸發(fā)方式　86
5.7　中斷請求的撤銷　86
5.8　中斷函數(shù)　87
5.9　C51編程舉例　88
5.9.1　單一外中斷的應用　88
5.9.2　兩個外中斷的應用　89
5.9.3　中斷嵌套　91
5.9.4　多外部中斷源系統(tǒng)設計　92
思考題及習題　93第6章　AT89S51單片機的定時器/計數(shù)器　95
6.1　定時器/計數(shù)器的結構　95
6.1.1　工作方式控制寄存器TMOD　96
6.1.2　定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON　96
6.2　定時器/計數(shù)器的4種工作方式　97
6.2.1　方式0　97
6.2.2　方式1　98
6.2.3　方式2　98
6.2.4　方式3　99
6.3　對外部輸入的計數(shù)信號的要求　100
6.4　定時器/計數(shù)器的編程和應用　101
6.4.1　P1口外接的8只LED每0.5s閃亮一次　101
6.4.2　計數(shù)器的應用　102
6.4.3　擴展一個外部中斷源　103
6.4.4　P1.0上產生周期為2ms的方波　104
6.4.5　P1.1上產生周期為1s的方波　104
6.4.6　T1控制發(fā)出1kHz的音頻信號　105
6.4.7　測量脈沖寬度——門控位GATEx的應用　106
6.4.8　實時時鐘的設計　107
思考題及習題　108第7章　AT89S51單片機的串行口　110
7.1　串行口的結構　110
7.1.1　串行口控制寄存器SCON　110
7.1.2　特殊功能寄存器PCON　112
7.2　串行口的4種工作方式　112
7.2.1　方式0　112
7.2.2　方式1　116
7.2.3　方式2　117
7.2.4　方式3　118
7.3　多機通信　119
7.4　波特率的制定方法　120
7.4.1　波特率的定義　120
7.4.2　定時器T1產生波特率的計算　120
7.5　串行通信的應用設計　122
7.5.1　各種串行通信接口標準　122
7.5.2　方式1的應用　124
7.5.3　方式2和方式3的應用　127
7.5.4　主從式多機通信的應用　129
7.5.5　單片機與PC的串行通信　133
7.5.6　PC與單片機或與多個單片機的串行通信接口設計　135
思考題及習題　136第8章　AT89S51單片機外部存儲器的擴展　138
8.1　系統(tǒng)擴展結構　138
8.2　地址空間分配和外部地址鎖存器　139
8.2.1　存儲器地址空間分配　139
8.2.2　外部地址鎖存器　142
8.3　程序存儲器EPROM的擴展　144
8.3.1　常用的EPROM芯片　144
8.3.2　程序存儲器的操作時序　146
8.3.3　AT89S51單片機與EPROM的接口電路設計　148
8.4　靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器RAM的擴展　149
8.4.1　常用的靜態(tài)RAM(SRAM)芯片　149
8.4.2　外擴數(shù)據(jù)存儲器的讀寫操作時序　150
8.4.3　AT89S51單片機與RAM的接口電路設計　151
8.5　EPROM和RAM的綜合擴展　153
8.5.1　綜合擴展的硬件接口電路　153
8.5.2　外擴存儲器電路的編程　155
8.6　片內Flash存儲器的編程　155
8.6.1　通用編程器編程　157
8.6.2　ISP編程　157
思考題及習題　158第9章　AT89S51單片機的I/O擴展　160
9.1　I/O接口擴展概述　160
9.1.1　擴展的I/O接口功能　160
9.1.2　I/O端口的編址　160
9.1.3　I/O數(shù)據(jù)的傳送方式　161
9.1.4　I/O接口電路　161
9.2　AT89S51擴展I/O接口芯片82C55的設計　162
9.2.1　82C55芯片簡介　162
9.2.2　工作方式選擇控制字及端口PC置位/復位控制字　163
9.2.3　82C55的3種工作方式　165
9.2.4　AT89S51單片機與82C55的接口設計　169
9.3　利用74LSTTL電路擴展并行I/O口　171
9.4　用AT89S51單片機的串行口擴展并行口　172
9.4.1　用74LS165擴展并行輸入口　172
9.4.2　用74LS164擴展并行輸出口　173
9.5　用I/O口控制的聲音報警接口　174
9.5.1　揚聲器報警接口　174
9.5.2　音樂報警接口　176
思考題及習題　176第10章　AT89S51單片機與輸入/輸出外設的接口　178
10.1　LED數(shù)碼管顯示器的接口設計　178
10.1.1　LED數(shù)碼管的工作原理　178
10.1.2　LED數(shù)碼管顯示器接口設計舉例　179
10.2　鍵盤的接口設計　183
10.2.1　鍵盤接口應解決的問題　183
10.2.2　鍵盤接口設計舉例　184
10.2.3　鍵盤掃描方式的選取　188
10.3　鍵盤/顯示器接口的設計實例　188
10.3.1　利用并行I/O芯片82C55實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口　188
10.3.2　利用串行口實現(xiàn)的鍵盤/顯示器接口　191
10.3.3　專用接口芯片HD7279實現(xiàn)的鍵盤/顯示器控制　193
10.4　AT89S51單片機與液晶顯示器的接口　204
10.4.1　LCD顯示器的分類　204
10.4.2　點陣字符型液晶顯示模塊介紹　204
10.4.3　AT89S51單片機與LCD的接口及軟件編程　208
10.5　AT89S51單片機與微型打印機TP(P-40A/16A的接口　211
10.6　AT89S51單片機與BCD碼撥盤的接口設計　215
思考題及習題　216第11章　AT89S51單片機與D/A、A/D轉換器的接口　217
11.1　AT89S51單片機與DAC的接口　217
11.1.1　D/A轉換器簡介　217
11.1.2　AT89S51單片機與8位D/A轉換器0832的接口設計　218
11.2　AT89S51單片機與ADC的接口　225
11.2.1　A/D轉換器簡介　225
11.2.2　AT89S51與逐次比較型8位A/D轉換器ADC0809的接口　226
11.2.3　AT89S51與逐次比較型12位A/D轉換器AD1674的接口　230
11.3　AT89S51單片機與V/F轉換器的接口　234
11.3.1　用V/F轉換器實現(xiàn)A/D轉換的原理　235
11.3.2　常用V/F轉換器LMX31簡介　235
11.3.3　V/F轉換器與MCS-51單片機接口　236
11.3.4　LM331應用舉例　237
思考題及習題　238第12章　單片機的串行擴展技術　239
12.1　單總線串行擴展　239
12.2　SPI總線串行擴展　240
12.2.1　SPI總線的擴展結構　241
12.2.2　擴展帶SPI串口的A/D轉換器TLC2543　242
12.3　I2C總線的串行擴展　243
12.3.1　I2C串行總線系統(tǒng)的基本結構　244
12.3.2　I2C總線的數(shù)據(jù)傳送規(guī)定　244
12.3.3　AT89S51的I2C總線擴展系統(tǒng)　247
12.3.4　I2C總線數(shù)據(jù)傳送的模擬　248
12.3.5　I2C總線在IC卡中的應用　251
思考題及習題　255第13章　AT89S51單片機的應用設計與調試　256
13.1　單片機應用系統(tǒng)的設計步驟　256
13.2　單片機應用系統(tǒng)設計　257
13.2.1　硬件設計應考慮的問題　257
13.2.2　典型的單片機應用系統(tǒng)　258
13.2.3　系統(tǒng)設計中的地址空間分配與總線驅動　259
13.2.4　應用設計例1——最小應用系統(tǒng)設計　261
13.2.5　應用設計例2——數(shù)字電壓表的設計　262
13.2.6　應用設計例3——帶有報警功能的溫度測量儀的設計　264
13.3　單片機應用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調試　266
13.3.1　仿真開發(fā)系統(tǒng)的種類與基本功能　267
13.3.2　仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介　267
13.3.3　用戶樣機的仿真調試　270
13.4　單片機應用系統(tǒng)的抗干擾與可靠性設計　272
13.4.1　AT89S51片內看門狗定時器的使用　273
13.4.2　軟件濾波　273
13.4.3　開關量輸入/輸出軟件抗干擾設計　274
13.4.4　過程通道干擾的抑制措施——隔離　275
13.4.5　印刷電路板抗干擾布線的基本原則　276
思考題及習題　278參考文獻　280