單片機原理及應用

前言

　　單片機技術(shù)發(fā)展迅猛，其應用已滲透到社會生活的各個領(lǐng)域。單片機的應用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。因此，學習單片機的原理并掌握其應用技術(shù)，應用前景十分廣闊。 　　本書以應用廣泛的80C51系列單片機為例，系統(tǒng)地介紹了80C51系列單片機的結(jié)構(gòu)、原理及應用技術(shù)。本書的主要特點是： 　?。?）內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理，循序漸進，深入淺出。結(jié)合高職教育的特點，首先介紹了電子計算機的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的相關(guān)知識，特別是條理清晰地講述了數(shù)制轉(zhuǎn)換以及信息在計算機中的表示方法；接下來詳細介紹了80C51的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、內(nèi)部資源、片外功能擴展以及單片機C語言程序設計；最后結(jié)合實例介紹了單片機應用系統(tǒng)的設計方法。 　?。?）理論聯(lián)系實際，實例豐富，突出應用。在介紹理論知識的同時，書中列舉了大量的應用實例，并給出了相應的分析，畫出了程序流程圖。在本書的附錄部分，詳細介紹了Keil μVision2集成開發(fā)軟件的使用方法，同時給出了步驟詳盡的實訓內(nèi)容以及完善的課程設計實施計劃，圖文并茂，加強了實踐教學環(huán)節(jié)。 　　（3）突破傳統(tǒng)教材的框架，匯編語言和C語言和諧共存。大多數(shù)教材只講匯編語言及其程序設計，不涉及C語言。的確，對于單片機應用系統(tǒng)來說，采用匯編語言編程能直接操作硬件，指令的執(zhí)行速度快，學習匯編語言有助于理解單片機原理。但當需要解決的問題較為復雜時，C語言的優(yōu)勢就更為突出，如可以較大程度上縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，開發(fā)出的系統(tǒng)易于維護、可靠性高、可移植性好等，即使在代碼的使用效率上，使用Keil C51編譯器對C程序編譯后所得到的機器代碼程序也完全可以和匯編語言程序相比。因此，本書在匯編語言程序設計的基礎(chǔ)上增加了單片機C語言程序設計部分，并介紹了兩種語言的混合編程技術(shù)，以利于優(yōu)勢互補。為了便于對比學習，書中的許多實例都給出了兩種語言的程序版本。 　　（4）實訓內(nèi)容安排合理，步驟詳盡，實訓開展不受實驗器材的限制。許多教材都有配套的實驗指導，但一般都是針對某種特定的實驗器材，如果沒有這種器材，實驗指導發(fā)揮不了應有的作用。Keil C51集成開發(fā)環(huán)境支持純軟件仿真與硬件仿真，本書對它的用法作了深入的介紹。本書實訓內(nèi)容不僅給出了匯編語言和C語言的兩種程序版本，還包括軟件仿真與硬件仿真詳細的調(diào)試步驟。只要有一臺PC機，沒有其它實驗器材，也可以開展單片機實訓，進行程序的仿真調(diào)試，方便了教學和自學。 　　本書可作為高職高專院校自動化、應用電子、計算機、機電一體化、數(shù)控、通信工程等相關(guān)專業(yè)的教材，特別便于教學和自學，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。 　　本書有配套電子教案，可贈送給用本書作為授課教材的院校和老師，如有需要，可發(fā)郵件索取。 　　由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書共分10章，全面系統(tǒng)地介紹了80C51系列單片機的結(jié)構(gòu)、原理及應用技術(shù)。內(nèi)容包括：單片機基礎(chǔ)，80C51的結(jié)構(gòu)與功能，80C51的指令系統(tǒng)，80C51匯編語言程序設計，80C51的中斷系統(tǒng)及定時/計數(shù)器，80C51的并行接口與串行接口，單片機系統(tǒng)功能擴展，80C51單片機C語言程序設計基礎(chǔ)，80C51單片機C語言程序設計，單片機應用系統(tǒng)的設計方法。在本書的附錄部分，詳細介紹了Keil μVision2集成開發(fā)軟件的使用方法，同時給出了步驟詳盡的實訓內(nèi)容以及完善的課程設計實施計劃，圖文并茂，實例豐富。     本書針對高職教學的特點，循序漸進，深入淺出，兼具系統(tǒng)性和實用性，突出應用。為了便于教學和自學，書中列舉了大量的應用實例。由于單片機C語言巨大的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)的教材相比，本書在匯編語言程序設計的基礎(chǔ)上增加了單片機C語言程序設計部分。為了便于對比學習，書中的許多實例都給出了兩種語言的程序版本。實訓內(nèi)容不僅包括兩種語言的程序版本，還包括軟件仿真與硬件仿真詳細的程序調(diào)試步驟。另外，本書有配套電子教案。     本書可作為高職高專院校自動化、應用電子、計算機、機電一體化、數(shù)控等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章　單片機基礎(chǔ) 　1.1　電子計算機的硬件結(jié)構(gòu) 　1.2　計算機系統(tǒng)的組成 　1.3　微型計算機的組成及應用形態(tài) 　1.4　單片機的發(fā)展及產(chǎn)品簡介 　1.5　數(shù)制 　1.6　信息在計算機內(nèi)的表示 　復習與思考題 第2章　80C51的結(jié)構(gòu)與功能 　2.1　概述 　2.2　80C51的微處理器 　2.3　80C51的存儲器結(jié)構(gòu) 　2.4　80C51的時鐘與時序 　2.5　80C51單片機的工作方式 　2.6　80C51單片機的應用模式 　復習與思考題 第3　章80C51的指令系統(tǒng) 　3.1　概述 　3.2　尋址方式 　3.3　指令系統(tǒng) 　復習與思考題 第4章　80C51匯編語言程序設計 　4.1　概述 　4.2　程序設計的基本步驟 　4.3　匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu) 　4.4　實用程序舉例 　復習與思考題 第5章　80C51的中斷系統(tǒng)及定時/計數(shù)器 　5.1　80C51的中斷系統(tǒng) 　5.2　80C51的定時/計數(shù)器 　復習與思考題 第6章　80C51的并行接口與串行接口 　6.1　80C51的內(nèi)部并行I/O口 　6.2　80C51的串行接口 　復習與思考題 第7章　80C51單片機系統(tǒng)功能擴展 　7.1　外部存儲器擴展 　7.2　并行I/O接口擴展 　7.3　A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的接口 　7.4　鍵盤/顯示器接口 　復習與思考題 第8章　80C51單片機C語言程序設計基礎(chǔ) 　8.1　C程序的結(jié)構(gòu)特點 　8.2　Keil C51的數(shù)據(jù)類型 　8.3　Keil C51變量的存儲類型及其支持的主要編譯模式 　8.4　Keil C51變量的作用范圍類型 　8.5　運算符與表達式 　8.6　Keil C51的數(shù)組 　8.7　Keil C51的選擇語句 　8.8　Keil C51的循環(huán)控制 　8.9　Keil C51的函數(shù) 　復習與思考題 第9章　80C51單片機C語言程序設計 　9.1　并行輸入/輸出端口的C語言程序設計 　9.2　定時器/計數(shù)器的C語言程序設計 　9.3　中斷應用的C語言程序設計 　9.4　串行口應用的C語言程序設計 　9.5　C51與ASM混合編程技術(shù) 　復習與思考題 第10章　單片機應用系統(tǒng)的設計方法 　10.1　單片機應用系統(tǒng)的設計過程 　10.2　提高應用系統(tǒng)可靠性的方法 　10.3　單片機應用系統(tǒng)設計舉例 　復習與思考題 附錄 　附錄A　Keil μVision2仿真軟件的使用說明 　　A.1　主要菜單項及其功能簡介 　　A.2　項目的創(chuàng)建、設置及編譯 　　A.3　Keil的調(diào)試命令 　　A.4　Keil常用的程序調(diào)試窗口 　附錄B　單片機實訓 　　實訓1　Keil C51項目的創(chuàng)建、設置及編譯 　　實訓2　基于Keil C51集成開發(fā)環(huán)境的純軟件仿真與調(diào)試 　　實訓3　P1口輸入/輸出實訓 　　實訓4　80C51單片機匯編指令及程序設計訓練 　　實訓5　80C51單片機計數(shù)器的應用 　　實訓6　80C51單片機定時器的應用 　　實訓7　80C51單片機外部中斷的應用 　　實訓8　80C51與PC機串行通訊實驗 　附錄C　單片機課程設計 　　課程設計概述 　　課程設計1　單片機報警系統(tǒng) 　　課程設計2　基于單片機的交通信號燈控制系統(tǒng) 　　課程設計3　基于單片機的數(shù)字電子鐘 　　課程設計4　基于單片機的電子密碼鎖 　附錄D　ASCII碼 　附錄E　80C51系列單片機匯編語言指令速查表 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 單片機基礎(chǔ)　　1.1 電子計算機的硬件結(jié)構(gòu)　　1946年2月15日，美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼課題組研制成功第一臺電子數(shù)字計算機（ENIAC），ENIAC是電子管計算機，時鐘頻率僅有l(wèi)00kHz，但能在1s的時間內(nèi)完成5000次加法運算?！　?946年6月，馮·諾依曼提出了“程序存儲”和“二進制運算”的思想，進一步構(gòu)建了計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成的經(jīng)典結(jié)構(gòu)（見圖1-1）。也就是說，人們采用計算機指令編制相應的程序并將其存儲起來，計算機即可按照指令對各種數(shù)據(jù)和信息進行自動加工和處理并輸出結(jié)果?！　∽裱@種結(jié)構(gòu)框架，到目前為止，計算機的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計算機幾個時代。當前計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，但計算機的結(jié)構(gòu)依然是采用馮·諾依曼提出的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。對五大部件的說明如下：　　1．運算器　　運算器的主要功能是算術(shù)運算、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳遞。計算機中最主要的工作是運算，大量的數(shù)據(jù)運算任務是在運算器中進行的?！　∵\算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic and Logic Unit，簡稱ALU）?！　≡谟嬎銠C中，算術(shù)運算是指加、減、乘、除（早期的ALU并無乘、除功能）等基本運算，邏輯運算是指邏輯判斷、邏輯比較以及其它的基本邏輯運算。但不管是算術(shù)運算還是邏輯運算，都只是基本運算。也就是說，運算器只能做這些最簡單的運算，復雜的計算只能通過基本運算一步一步實現(xiàn)。由于運算器的運算速度快得驚人，因而計算機才有高速的信息處理功能?！　∵\算器中的數(shù)據(jù)取自內(nèi)部存儲器，運算的結(jié)果又送回部存儲器。運算器對存儲器的讀寫操作是在控制器的控制之下進行的。

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