單片機原理與應用

前言

單片機作為微型計算機的一個重要分支，自問世之日起，就開始迅速發(fā)展，以其控制功能強、可靠性高、通用性好、適應性廣、擴展靈活、體積小、重量輕、功耗低、價格便宜、易于嵌入的獨特優(yōu)點深受業(yè)界青睞。目前單片機的應用已普及到了工業(yè)控制、儀器儀表、辦公設備、家用電器等大多數(shù)行業(yè)，滲透到交通、醫(yī)療、商業(yè)、軍事等各個領域。由于單片機技術已成為一門不可或缺的專業(yè)技術，因此，大多數(shù)院校的計算機、電子、通信、自控等專業(yè)都把單片機原理與應用作為一門十分重要的課程來開設。編者在多年的單片機教學過程中，嘗試使用“項目貫穿式”的教學方法，收到了較好的教學效果。因此，本書采用“項目貫穿式”方法來編寫。本書分成兩個部分。第一部分：系統(tǒng)性地介紹最具有代表性的MCS-51系列單片機的內部結構、工作原理、指令系統(tǒng)、程序設計、中斷系統(tǒng)、定時器／計數(shù)器、并行接口、串行接口、A／D與D／A轉換、其他接口與系統(tǒng)擴展等內容。在內容的編排上，通過將應用項目的知識點巧妙地貫穿其中，使學生在每學完一個單片機的知識點后，都能及時地應用到項目中去，不斷地解決探究中產(chǎn)生的問題，不斷地取得學習的成功，待到學完全書，學生便會水到渠成地熟悉一個實際的單片機應用項目。第二部分：在附錄A中詳細介紹一個單片機的應用項目——自動打鈴機的設計，給出了項目的硬件設計、程序流程圖設計、源程序設計、項目實驗步驟、項目仿真軟件、仿真步驟等。應用項目的源程序都加注了詳細的程序功能注釋，所以采用該書作為教材的教師可以輕而易舉地熟悉一個用于教學的實際案例，將項目運用于教學過程中可使課程講得生動翔實、避免空洞乏味。對于學生而言，可將附錄A作為該課程的實驗指導書，學生只要按其中介紹的實驗步驟進行實驗，就能得到應用項目的運行結果。也可運用其中簡介的Proteus仿真軟件，按書中介紹的步驟進行仿真，就能看應用項目的仿真效果，從而激發(fā)學生的學習興趣，主動地進行探究性的學習。

內容概要

　　本書采用“項目貫穿式”的方法編寫，將一個單片機的應用項目巧妙地貫穿在系統(tǒng)性地介紹單片機知識的過程中，體現(xiàn)“探究式”的教學理念，做到理論聯(lián)系實際、學以致用，是一本教師易教、學生易學的特色教材?！　≡摃饕獌热莅ㄗ罹哂写硇缘腗CS-51系列單片機的結構、原理、指令系統(tǒng)、程序設計、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、并行口、串行口、接口技術、系統(tǒng)擴展以及一個單片機應用項目的硬件、軟件設計、調試、仿真等?！　”緯梢宰鳛楸究苹蚋呗毟邔Ｓ嬎銠C、電子、通信、自控等專業(yè)以及需要單片機知識的其他專業(yè)的教材，也可以作為工程技術人員或單片機愛好者學習單片機的參考書。

書籍目錄

第1章　單片機概述　　1.1　緒言　　　1.1.1　什么是單片機　　　1.1.2　單片機的發(fā)展概況　　1.2　單片機的特點和應用　　　1.2.1　單片機的特點　　　1.2.2　單片機的應用　　1.3　單片機的常用系列　　　1.3.1　單片機的主要廠商和機型　　　1.3.2　MCS-51系列單片機　　練習題　第2章　MCS-51單片機的結構與原理　　2.1　MCS-51單片機的外部引腳與內部結構　　　2.1.1　MCS-51的外部引腳　　　2.1.2　MCS-51的內部結構　　2.2　MCS-51單片機的CPU結構　　　2.2.1　CPU的基本結構　　　2.2.2　CPU的工作原理　　　2.2.3　CPU的時鐘和時序　　2.3　MCS-51單片機的存儲器結構　　　2.3.1　程序存儲器ROM　　　2.3.2　數(shù)據(jù)存儲器RAM　　　2.3.3　單片機的復位狀態(tài)　　2.4　MCS-51單片機的并行口結構　　　2.4.1　P0口的結構　　　2.4.2　P1口的結構　　　2.4.3　P2口的結構　　　2.4.4　P3口的結構　　練習題　第3章　MCS-51單片機的指令系統(tǒng)　　3.1　指令系統(tǒng)概述　　　3.1.1　指令格式　　　3.1.2　指令中使用的符號　　3.2　尋址方式　　　3.2.1　立即尋址　　　3.2.2　直接尋址　　　3.2.3　寄存器尋址　　　3.2.4　間接尋址　　　3.2.5　變址尋址　　　3.2.6　相對尋址　　　3.2.7　位尋址　　3.3　數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.1　片內RAM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.2　片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.3　ROM數(shù)據(jù)傳送指令　　　3.3.4　堆棧操作指令　　　3.3.5　數(shù)據(jù)交換指令　　3.4　算術運算指令　　　3.4.1　加法指令　　　3.4.2　減法指令　　　3.4.3　乘法指令　　　3.4.4　除法指令　　3.5　邏輯運算指令和移位指令　　　3.5.1　邏輯與指令　　　3.5.2　邏輯或指令　　　3.5.3　邏輯異或指令　　　3.5.4　累加器清0和取反指令　　　3.5.5　移位指令　　3.6　控制轉移指令　　　3.6.1　無條件轉移指令　　　3.6.2　條件轉移指令　　　3.6.3　子程序調用和返回指令　　　3.6.4　空操作指令　　3.7　位操作指令　　　3.7.1　位傳送指令　　　3.7.2　位設置指令　　　3.7.3　位運算指令　　　3.7.4　位條件轉移指令　　練習題　第4章　單片機的程序設計與調試　　4.1　源程序的設計與匯編　　　4.1.1　偽指令　　　4.1.2　源程序的設計　　　4.1.3　源程序的匯編　　4.2　單片機開發(fā)系統(tǒng)與源程序的調試　　　4.2.1　開發(fā)系統(tǒng)的組成　　　4.2.2　開發(fā)系統(tǒng)的功能　　　4.2.3　源程序的調試　　4.3　順序和分支程序設計　　　4.3.1　順序程序設計　　　4.3.2　分支程序設計　　4.4　循環(huán)和查表程序設計　　　4.4.1　循環(huán)程序設計　　　4.4.2　查表程序設計　　4.5　子程序和中斷程序設計　　　4.5.1　子程序設計　　　4.5.2　中斷程序設計　　練習題　第5章　MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)　　5.1　MCS-51中斷系統(tǒng)概述　　　5.1.1　中斷的概念　　　5.1.2　中斷系統(tǒng)的結構　　　5.1.3　中斷源　　　5.1.4　中斷請求標志　　5.2　MCS-51的中斷控制　　　5.2.1　中斷允許控制　　　5.2.2　中斷優(yōu)先級控制　　　5.2.3　中斷嵌套　　5.3　MCS-51的中斷處理　　　5.3.1　中斷響應條件　　　5.3.2　中斷響應過程　　　5.3.3　中斷響應時間　　　5.3.4　中斷的初始化　　5.4　MCS-51外部中斷源的擴展　　練習題　第6章　MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器　　6.1　定時器/計數(shù)器的結構　　　6.1.1　定時器/計數(shù)器的結構　　　6.1.2　定時器/計數(shù)器的工作原理　　6.2　定時器/計數(shù)器的控制　　　6.2.1　定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON　　　6.2.2　定時器/計數(shù)器方式寄存器TMOD　　6.3　定時器/計數(shù)器的工作方式　　6.3.1　方式0　　6.3.2　方式1　　　6.3.3　方式2　　　6.3.4　方式3　　6.4　定時器/計數(shù)器應用舉例　　　6.4.1　定時器/計數(shù)器用于外部中斷擴展　　　6.4.2　定時器/計數(shù)器在項目中的應用　　練習題　第7章　單片機的I/O接口與存儲器擴展　　7.1　I/O接口概述　　　7.1.1　I/O接口的作用　　　7.1.2　I/O端口的編址　　　7.1.3　I/O接口的數(shù)據(jù)傳送方式　　7.2　存儲器擴展　　　7.2.1　ROM的擴展　　　7.2.2　RAM的擴展　　　7.2.3　存儲器擴展的注意問題　　練習題　第8章　單片機的并行接口　　8.1　并行接口的結構及其操作　　　8.1.1　并行接口的結構　　　8.1.2　并行接口的操作　　8.2　并行接口的擴展　　　8.2.1　并行接口芯片8155　　　8.2.2　利用8155擴展并行接口　　8.3　單片機與外設的接口　　　8.3.1　單片機與鍵盤的接口　　　8.3.2　單片機與LED的接口　　練習題　第9章　單片機的串行接口　　9.1　串行通信基礎知識　　　9.1.1　串行通信的分類　　　9.1.2　串行通信的制式　　　9.1.3　串行通信的標準接口　　9.2　串行接口的結構與控制　　　9.2.1　串行接口的結構　　　9.2.2　串行接口的控制寄存器　　9.3　串行接口的工作方式與波特率　　　9.3.1　串行接口的工作方式　　　9.3.2　串行接口的波特率　　9.4　串行接口的應用舉例　　　9.4.1　串行口方式0的應用　　　9.4.2　串行口方式1的應用　　　9.4.3　串行口方式2和方式3的應用　　練習題　第10章　單片機與其他器件的接口　　10.1　單片機與D/A轉換器的接口　　　10.1.1　D/A轉換器　　　10.1.2　單片機與DAC0832的接口　　10.2　單片機與A/D轉換器的接口　　　10.2.1　/D轉換器　　　10.2.2　單片機與ADC0809的接口　　10.3　單片機與繼電器的接口　　　10.3.1　繼電器　　　10.3.2　單片機與繼電器的接口　　10.4　單片機與光電耦合器件的接口　　　10.4.1　光電耦合器　　　10.4.2　單片機與光電耦合器的接口　　練習題　附錄A　一個單片機的應用項目　　A.1　項目任務　　　A.1.1　基本要求　　　A.1.2　強化要求　　A.2　硬件設計　　　A.2.1　總體設計　　　A.2.2　實時時鐘電路設計　　　A.2.3　顯示電路設計　　　A.2.4　控制電路設計　　A.3　軟件設計　　　A.3.1　程序的總體設計　　　A.3.2　程序流程圖設計　　　A.3.3　源程序設計　　A.4　項目實驗　　　A.4.1　實驗器材　　　A.4.2　實驗步驟　　A.5　項目仿真　　　A.5.1　仿真軟件　　　A.5.2　仿真步驟　附錄B　MCS-51系列單片機指令表　　B.1　按指令功能分類的指令表　　　B.1.1　數(shù)據(jù)傳送指令　　　B.1.2　算術運算指令　　　B.1.3　邏輯運算指令和移位指令　　　B.1.4　控制轉移指令　　　B.1.5　位操作指令　　B.2　按字母順序排列的指令表　參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 單片機概述1.2 單片機的特點和應用1.2.1 單片機的特點單片機自從問世之日起，就開始迅速發(fā)展，以獨特的優(yōu)點、優(yōu)越的性能，得到了廣泛的應用，成為了微型計算機的一個重要分支。其主要特點如下。1.控制功能強單片機是從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口的需要出發(fā)，為滿足工業(yè)控制而設計的。所以單片機的邏輯控制、實時控制功能很強，并且具有功能卓著的位操作能力，十分適合在控制領域中應用。2.可靠性高由于單片機的CPU、存儲器、I/O接口等都集成在一塊芯片上，各組成部件連接緊湊，抗干擾能力強；系統(tǒng)軟件固化在ROM中，不易受到破壞；而且單片機適應溫度范圍寬，能適應各種惡劣的環(huán)境，因而運行穩(wěn)定、可靠。3.通用性好因為單片機的基本結構與通用微型計算機相似，所以對各種應用對象來說都是通用的。根據(jù)不同的控制對象，可以搭建成不同的控制電路，只要配以不同的控制程序，就可以滿足各種被控對象的需要。而且在需要改變功能時，往往只需要對軟件進行升級就可以輕易地達到目的。

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