單片機原理與應(yīng)用開發(fā)教程

基 礎(chǔ) 篇
第1章 單片機基礎(chǔ)知識 2
1．1 單片機概述 2
1．1．1 單片機的組成 2
1．1．2 單片機的特點 3
1．1．3 單片機系統(tǒng) 4
1．1．4 單片機的程序設(shè)計語言 4
1．2 單片機的歷史和發(fā)展 5
1．2．1 單片機的發(fā)展歷史 5
1．2．2 單片機的發(fā)展趨勢 6
1．3 典型單片機簡介 7
1．3．1 MCS-51系列單片機 7
1．3．2 AT89系列單片機 8
1．3．3 PIC系列單片機 9
1．3．4 MSP430系列單片機 9
1．4 單片機的應(yīng)用 10
1．4．1 單片機的應(yīng)用特點 10
1．4．2 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 11
知識結(jié)構(gòu)圖 12
思考與練習(xí) 13
第2章 單片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理 14
2．1 單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 14
2．1．1 單片機的組成 14
2．1．2 單片機的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 15
2．1．3 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15
2．1．4 單片機其他結(jié)構(gòu)模塊 17
2．2 單片機的外部引腳及功能 18
2．2．1 I/O端口 19
2．2．2 控制引腳 19
2．2．3 電源與晶振引腳 19
2．3 單片機的存儲器結(jié)構(gòu) 19
2．3．1 程序存儲器 20
2．3．2 數(shù)據(jù)存儲器 21
2．3．3 特殊功能寄存器 23
2．4 單片機的I/O電路 26
2．4．1 P0口 26
2．4．2 P1口 27
2．4．3 P2口 28
2．4．4 P3口 29
2．5 單片機的輔助電路 30
2．5．1 時鐘電路 30
2．5．2 復(fù)位方式和復(fù)位電路 31
2．5．3 單片機最小系統(tǒng) 33
2．6 單片機的工作時序和工作方式 34
2．6．1 時序的基本概念 34
2．6．2 單片機的工作時序 35
2．6．3 單片機的工作方式 36
知識結(jié)構(gòu)圖 38
思考與練習(xí) 39
第3章 指令系統(tǒng)和匯編程序設(shè)計 40
3．1 指令系統(tǒng)概述 40
3．1．1 指令的表達形式 40
3．1．2 指令中的常用符號 41
3．2 單片機的尋址方式 42
3．2．1 立即尋址 43
3．2．2 直接尋址 43
3．2．3 寄存器尋址 44
3．2．4 寄存器間接尋址 45
3．2．5 變址尋址 46
3．2．6 相對尋址 47
3．2．7 位尋址 48
3．3 單片機的指令系統(tǒng) 49
3．3．1 數(shù)據(jù)傳送類指令 49
3．3．2 算術(shù)運算類指令 55
3．3．3 邏輯運算類指令 59
3．3．4 控制轉(zhuǎn)移類指令 63
3．3．5 位操作類指令 66
3．4 匯編語言程序的設(shè)計基礎(chǔ) 69
3．4．1 匯編語言的語句格式 70
3．4．2 偽指令 70
3．4．3 匯編語言程序結(jié)構(gòu) 72
3．4．4 匯編語言的編輯和匯編 73
3．4．5 匯編語言程序設(shè)計方法 73
3．5 匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)形式 74
3．5．1 順序程序 75
3．5．2 分支程序 76
3．5．3 循環(huán)程序 80
3．5．4 子程序 84
3．6 常用程序設(shè)計舉例 85
3．6．1 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序 85
3．6．2 定時子程序 88
3．6．3 均值濾波子程序 88
3．6．4 數(shù)據(jù)極值查找子程序 90
3．6．5 算術(shù)運算子程序 91
知識結(jié)構(gòu)圖 94
思考與練習(xí) 95
第4章 單片機內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)功能單元 98
4．1 單片機的中斷系統(tǒng) 98
4．1．1 中斷系統(tǒng)的基本概念和基本結(jié)構(gòu) 98
4．1．2 中斷系統(tǒng)的控制與實現(xiàn) 100
4．1．3 中斷系統(tǒng)的處理過程 104
4．1．4 中斷系統(tǒng)的應(yīng)用 108
4．2 單片機的定時器/計數(shù)器 113
4．2．1 定時器/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 113
4．2．2 定時器/計數(shù)器的控制與狀態(tài) 115
4．2．3 定時器/計數(shù)器的工作方式 116
4．2．4 定時器/計數(shù)器初值計算和初始化 119
4．2．5 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用 119
4．3 單片機的串行通信接口 128
4．3．1 串行通信基礎(chǔ)知識 128
4．3．2 串行口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 130
4．3．3 串行口的控制與狀態(tài) 132
4．3．4 串行口的工作方式 133
4．3．5 串行口波特率的確定和初始化 135
4．3．6 串行口的應(yīng)用 136
4．3．7 單片機與PC機之間的通信 142
知識結(jié)構(gòu)圖 149
思考與練習(xí) 150
第5章 單片機外部擴展技術(shù) 151
5．1 并行總線擴展及編址 151
5．1．1 單片機外總線的結(jié)構(gòu) 151
5．1．2 單片機外總線的擴展規(guī)則 153
5．1．3 常用擴展器件 153
5．1．4 地址譯碼方法 157
5．2 存儲器及其擴展 160
5．2．1 半導(dǎo)體存儲器簡介 160
5．2．2 EPROM程序存儲器的擴展 162
5．2．3 E2PROM程序存儲器的擴展 164
5．2．4 數(shù)據(jù)存儲器及其擴展 164
5．3 人機交互接口及其擴展 169
5．3．1 鍵盤接口 169
5．3．2 LED顯示接口 177
5．4 并行I/O端口擴展及應(yīng)用 183
5．4．1 簡單I/O擴展 183
5．4．2 接口芯片8155及擴展 185
5．4．3 I/O接口芯片8255及擴展 191
5．5 模擬量I/O通道擴展及應(yīng)用 196
5．5．1 A/D轉(zhuǎn)換器基本知識 196
5．5．2 A/D轉(zhuǎn)換接口芯片ADC0809 197
5．5．3 D/A轉(zhuǎn)換器基本知識 202
5．5．4 D/A轉(zhuǎn)換接口芯片DAC0832 204
知識結(jié)構(gòu)圖 208
思考與練習(xí) 209
第6章 單片機串行總線擴展技術(shù) 211
6．1 串行總線概述 211
6．2 單總線接口及其擴展 211
6．2．1 單總線基礎(chǔ)知識 211
6．2．2 單總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 213
6．2．3 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 214
6．3 I2C總線接口及其擴展 220
6．3．1 I2C總線基礎(chǔ)知識 220
6．3．2 I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 221
6．3．3 I2C總線的時序模擬 223
6．3．4 串行程序存儲器AT24C04 224
6．4 SPI總線接口及其擴展 230
6．4．1 SPI總線基礎(chǔ)知識 230
6．4．2 SPI總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 231
6．4．3 E2PROM芯片X25045 232
6．4．4 A/D轉(zhuǎn)換器芯片TLC549 237
知識結(jié)構(gòu)圖 239
思考與練習(xí) 240
開 發(fā) 篇
第7章 快速開發(fā)入門知識 242
7．1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) 242
7．1．1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程 242
7．1．2 單片機開發(fā)工具 244
7．2 Keil集成開發(fā)平臺 247
7．2．1 創(chuàng)建一個應(yīng)用程序 248
7．2．2 應(yīng)用程序的編輯、編譯和鏈接 252
7．2．3 應(yīng)用程序的仿真和調(diào)試 253
7．2．4 應(yīng)用程序調(diào)試的常用窗口 256
7．2．5 調(diào)試實例 258
思考與練習(xí) 262
第8章 單片機C51程序設(shè)計基礎(chǔ) 263
8．1 C51的概述 263
8．1．1 C51程序結(jié)構(gòu)概述 263
8．1．2 C51對標(biāo)準(zhǔn)C的擴展 264
8．2 C51的編譯和編譯預(yù)處理 265
8．2．1 編譯 265
8．2．2 編譯預(yù)處理 266
8．3 C51的基本語法 267
8．3．1 常量 267
8．3．2 變量 268
8．3．3 常用運算符與表達式 273
8．4 C51的程序結(jié)構(gòu) 275
8．4．1 分支語句 275
8．4．2 循環(huán)語句 277
8．5 C51的函數(shù) 280
8．5．1 函數(shù)的定義和分類 280
8．5．2 函數(shù)的調(diào)用 281
8．6 C51的庫函數(shù) 283
8．6．1 字符函數(shù)CTYPE．H 283
8．6．2 內(nèi)部函數(shù)INTRINS．H 284
8．6．3 標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出函數(shù)STDIO．H 285
8．6．4 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)STDLIB．H 285
8．6．5 字符串處理函數(shù)STRING．H 286
8．6．6 絕對地址訪問函數(shù)ABSACC．H 286
8．6．7 專用寄存器REGxx．H 287
8．7 C51的數(shù)組 287
8．7．1 數(shù)組的定義 287
8．7．2 數(shù)組的應(yīng)用 288
8．8 C51的指針 289
8．8．1 指針與地址 289
8．8．2 指針的定義 290
8．8．3 指針的引用 291
8．9 C51編程舉例 291
8．9．1 讀寫I/O端口的C51編程 292
8．9．2 中斷系統(tǒng)的C51編程 292
8．9．3 定時器/計數(shù)器的C51編程 293
8．9．4 串行接口通信的C51編程 295
8．9．5 I2C總線的C51編程 298
思考與練習(xí) 302
第9章 單片機學(xué)習(xí)板及功能模塊 304
9．1 單片機學(xué)習(xí)板的用途和特點 304
9．2 單片機學(xué)習(xí)板的整體設(shè)計 305
9．3 STC-ISP燒錄軟件的使用方法 306
9．4 單片機學(xué)習(xí)板的功能模塊 307
9．4．1 流水燈控制單元 307
9．4．2 數(shù)碼管顯示單元 309
9．4．3 蜂鳴器單元 310
9．4．4 獨立按鍵單元 312
9．4．5 矩陣鍵盤單元 313
9．4．6 液晶顯示單元 315
9．4．7 I2C總線單元 320
9．4．8 A/D和D/A單元 320
9．4．9 溫度測量單元 325
9．4．10 串口通信單元 326
第10章 電子萬年歷設(shè)計 328
10．1 功能要求 328
10．2 總體設(shè)計 328
10．2．1 時間的獲取方法 328
10．2．2 電子萬年歷的設(shè)計說明 329
10．3 硬件電路設(shè)計 329
10．4 軟件設(shè)計 330
10．4．1 延時程序 330
10．4．2 液晶初始化及顯示程序 331
10．4．3 定時器中斷初始化和工作程序 334
10．4．4 鍵盤設(shè)置程序 337
10．4．5 鬧鐘設(shè)置與啟動程序 342
第11章 超聲波測距儀設(shè)計 345
11．1 功能要求 345
11．2 總體設(shè)計 345
11．2．1 超聲波簡介 345
11．2．2 超聲波測距原理 345
11．3 硬件電路設(shè)計 346
11．3．1 HC-SR04超聲波模塊電路 346
11．3．2 電源電路 348
11．4 軟件設(shè)計 349
11．4．1 超聲波發(fā)送程序和超聲波接收中斷程序 349
11．4．2 距離計算程序 350
11．4．3 LCD1602液晶顯示程序 351
第12章 智能循跡小車設(shè)計 354
12．1 功能要求 354
12．2 總體設(shè)計 354
12．3 硬件電路設(shè)計 355
12．3．1 紅外檢測模塊電路 356
12．3．2 穩(wěn)壓電源電路 357
12．3．3 電機驅(qū)動電路 357
12．4 軟件設(shè)計 359
12．4．1 各端口及變量定義 359
12．4．2 相關(guān)子函數(shù)定義 359
12．4．3 循跡小車主函數(shù) 362
第13章 數(shù)據(jù)采集和無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計 364
13．1 功能要求 364
13．2 總體設(shè)計 364
13．3 硬件電路設(shè)計 365
13．3．1 nRF24L01無線收發(fā)模塊單元 366
13．3．2 A/D轉(zhuǎn)換單元 368
13．4 軟件設(shè)計 368
13．4．1 相關(guān)參數(shù)定義 368
13．4．2 相關(guān)函數(shù)設(shè)計 370
13．4．3 數(shù)據(jù)采集及無線傳輸系統(tǒng)主函數(shù) 373
附錄A ASCII表 375
附錄B MCS-51指令表 378
附錄C 學(xué)習(xí)板電路圖 381
參考文獻 382