單片機原理及接口技術

　　內容簡介目錄本書以目前國內使用最廣泛的MCS-51系列單片機為對象，針對應用型人才培養(yǎng)的特點，系統(tǒng)地介紹了MCS-51系列單片機的內部結構、工作原理及軟、硬件設計等內容，突出了教材的基本性、典型性、邏輯性、實踐性及先進性，在編寫過程中注重實用新技術的應用，內容涉及到液晶顯示器的接口設計、I2C總線的虛擬接口設計及編程方法。本書列舉了大量的應用實例，是一本適合于高校單片機課程的教科書，也可作為工程技術人員和單片機愛好者自學的參考書。前言單片機的誕生標志著計算機正式形成了兩大系統(tǒng)，即通用計算機系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)。通用計算機系統(tǒng)的主要特點是速度快、容量大，可廣泛應用于數(shù)據(jù)處理、人工智能、多媒體及網(wǎng)絡通信等方面。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計算機時代，然而微型計算機的體積、價位及可靠性都無法滿足嵌入式應用系統(tǒng)的要求，因此嵌入式系統(tǒng)必須走獨立發(fā)展的道路。這條道路就是芯片化道路，將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。探索單片機的發(fā)展道路有過兩種模式，即"Σ模式"與"創(chuàng)新模式"。"Σ模式"本質上是通用計算機直接芯片化的模式。它將通用計算機系統(tǒng)中的基本單元進行裁剪后，集成在一個芯片上，構成單片微型計算機。"創(chuàng)新模式"則完全按嵌入式應用要求設計全新的、滿足嵌入式應用要求的體系結構、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)（單片微型計算機）。MCS-51是在MCS-48的基礎上經(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)獨立發(fā)展的正確道路，MCS-51的體系結構也因此成為單片嵌入式系統(tǒng)的典型結構體系。單片機的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史了，嵌入式技術也歷經(jīng)了幾個發(fā)展階段。進入20世紀90年代后，以計算機和軟件為核心的數(shù)字化技術取得了迅猛發(fā)展，不僅廣泛滲透到社會經(jīng)濟、軍事、交通、通信等相關行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂、藝術、社會文化等各個領域，并掀起了一場數(shù)字化技術革命。多媒體技術與Internet的應用迅速普及，消費類電子產品（Consumptive Electron）、計算機（Computer）、通信（Communication），即3C一體化趨勢日趨明顯，單片機技術再度成為一個研究熱點。學習、研究、應用、推廣單片機非常必要，各高等院校也非常重視這門技術的教學，紛紛開設有關單片機課程，所以我們編寫了本教材。本教材介紹了當今世界上單片機技術應用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，以MCS-51系列單片機為主，注意原理介紹和應用并重，并且從實用新型的角度介紹了單片機應用方面的內容。我們精心組織了多年從事單片機應用系統(tǒng)技術教學和研究的教師、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？如何學好單片機？如何應用單片機？"這三個問題，使讀者在學習完本教材后，既能掌握單片機的一般原理，又能掌握單片機的設計技巧、接口技術、應用系統(tǒng)的設計方法，使讀者在工作崗位上能很快進入開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的角色。為了便于組織教學，本教材在編排順序上采用了循序漸進的策略。本書共分12章，第1章緒論，講述了單片機基礎知識；第2章講述了單片機的組成與工作原理；第3章講述了MCS-51指令系統(tǒng)；第4章講述了MCS-51的匯編語言程序設計；第5章講述了MCS-51定時器/計數(shù)器及其應用；第6章講述了MCS-51中斷系統(tǒng)；第7章講述了MCS-51串行通信及其應用；第8章講述了存儲器擴展技術；第9章講述了并行和串行口擴展技術；第10章講述了鍵盤和顯示接口；第11章講述了定時器和A/D、D/A擴展技術；第12章講述了單片機應用系統(tǒng)的設計。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，韓雁進行了全文的校對和審閱，在此一并表示感謝。本教材內容豐富、深入淺出，每章均附有例題和習題。因而，本教材十分適合于應用型計算機專業(yè)、通信專業(yè)、電子信息專業(yè)及其他相關專業(yè)的讀者學習，同時也是一本技術人員的參考書。限于作者水平，書中錯誤和不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正！作 者 第1章緒論1.1單片機基礎知識1.1.1什么是單片機1.1.2單片機主流系列1.1.3單片機芯片技術的發(fā)展趨勢1.2單片機的應用1.2.1單片機的應用1.2.2單片機應用系統(tǒng)的分類1.3MCS-51系列單片機1.3.1MCS-51系列單片機分類1.3.2MCS-51單片機的結構特點習題第2章單片機的組成與工作原理2.1MCS-51單片機的內部結構及信號引腳2.1.18051單片機結構2.1.2信號引腳2.1.3CPU結構2.1.4存儲器2.1.5I/O口及相應的特殊功能寄存器2.2時鐘電路與CPU時序2.2.1時鐘電路2.2.2CPU時序2.3MCS-51單片機的復位2.4CHMOS型單片機的節(jié)電方式2.4.1空閑方式2.4.2掉電方式習題第3章MCS-51指令系統(tǒng)3.1指令的格式及標識3.1.1匯編指令3.1.2指令中的符號標識3.1.3關于注釋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相對尋址3.2.7位尋址3.2.8MCS-51尋址方式小結3.3指令類型3.4數(shù)據(jù)傳送指令3.4.1內部數(shù)據(jù)傳送指令3.4.2累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲器傳送指令3.4.3查表指令3.5算術操作指令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控制轉移指令3.7.1無條件轉移指令3.7.2條件轉移指令3.7.3子程序調用和返回指令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位邏輯運算操作指令3.9訪問I/O口指令的使用說明習題第4章MCS-51匯編語言程序設計4.1程序設計語言概述4.1.1機器語言4.1.2匯編語言4.1.3高級語言4.2匯編語言程序設計的特點及偽指令4.2.1匯編語言程序設計的特點4.2.2偽指令4.3單片機匯編語言程序設計4.3.1程序設計的步驟4.3.2結構化程序設計4.3.3子程序設計4.4單片機匯編語言程序設計舉例4.4.1算術運算程序4.4.2數(shù)制轉換程序4.4.3查表程序4.4.4數(shù)據(jù)排序程序4.4.5散轉程序4.4.6軟件定時程序4.4.7其他程序習題第5章MCS-51定時器/計數(shù)器及其應用5.1定時器的結構及工作原理5.2定時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定時器的編程和應用舉例5.4.1編程說明5.4.2應用舉例習題第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中斷響應與中斷處理6.3中斷程序設計及舉例6.3.1中斷初始化程序6.3.2中斷服務程序6.3.3中斷應用舉例6.4外部中斷源的擴展6.4.1用定時器T0、T1作為外部中斷擴展6.4.2用中斷與查詢相結合的方法擴展外部中斷習題第7章MCS-51串行通信及其應用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波特率設計7.3.4主從式多機通信的原理7.4串行通信應用舉例7.4.1移位寄存器方式（串行口方式0）應用實例7.4.2雙機、多機通信應用習題第8章存儲器擴展技術8.1系統(tǒng)擴展概述8.2程序存儲器ROM的擴展8.2.1常用程序存儲器的介紹8.2.2MCS-51程序存儲器的擴展8.3數(shù)據(jù)存儲器RAM的擴展8.3.1常用的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器（SRAM）介紹8.3.2MCS-51數(shù)據(jù)存儲器的擴展8.3.3用E2PROM作為外部數(shù)據(jù)存儲器習題第9章并行和串行口擴展技術9.1并行I/O口的擴展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)模集成電路擴展I/O接口9.2串行口的擴展技術9.2.1可編程通信接口82519.2.28251A的應用舉例9.3I2C總線的串行擴展技術9.3.1串行總線和串行接口概述9.3.2I2C總線特性9.3.3I2C總線虛擬技術習題第10章鍵盤和顯示接口10.1鍵盤設計10.1.1鍵盤的基本工作原理10.1.2鍵的識別10.1.3抖動和重鍵問題的解決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顯示器的結構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液晶顯示器的結構10.3.2LCD液晶顯示器的驅動方式和工作原理10.3.3mPD7225可編程LCD驅動器及其應用習題第11章定時器和A/D、 D/A擴展技術11.1定時器/計數(shù)器的擴展11.1.18253可編程定時器/計數(shù)器介紹11.1.28253的接口和應用舉例11.2D/A、A/D的擴展11.2.1D/A轉換器接口11.2.2A/D轉換器接口習題第12章單片機應用系統(tǒng)的設計12.1單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程12.1.1技術方案論證12.1.2硬件系統(tǒng)的設計12.1.3應用軟件的設計12.1.4硬件、軟件系統(tǒng)的調試12.1.5EPROM的固化12.2單片機硬件系統(tǒng)的設計12.2.1元件的選取12.2.2硬件電路的設計原則12.2.3單片機資源的分配12.2.4印制電路板的設計12.2.5硬件可靠性的設計12.3單片機軟件系統(tǒng)的設計12.3.1任務的確定12.3.2軟件結構的設計12.4單片機應用系統(tǒng)的調試12.4.1硬件的調試方法12.4.2軟件的調試12.4.3系統(tǒng)聯(lián)調12.4.4現(xiàn)場調試12.5單片機的開發(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單片機系統(tǒng)抗干擾技術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

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