單片機(jī)原理及應(yīng)用

前言

　　隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨深入，單片機(jī)開發(fā)方法也日趨完善，“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程也隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷改革著教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)都以匯編語言作為教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中的編程工具，雖便于學(xué)生理解與實(shí)驗(yàn)展示，但不利于學(xué)生今后的實(shí)際應(yīng)用，因此本書希望能從一個(gè)新的角度，用C語言作為編程工具對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用進(jìn)行講解，培養(yǎng)學(xué)生用高級(jí)語言完成單片機(jī)項(xiàng)目的素養(yǎng)?！　∽鳛橛?jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)用書，本書以“概念一技術(shù)一應(yīng)用”為主線，系統(tǒng)介紹了單片機(jī)系統(tǒng)的概念、功能、開發(fā)方法和技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)。　　本書共分為14章。第1章介紹了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，講述了單片機(jī)的分類和單片機(jī)系統(tǒng)的基本開發(fā)過程。為了使讀者對(duì)單片機(jī)有個(gè)整體認(rèn)識(shí)，第2章介紹STC89C51的結(jié)構(gòu)、原理和主要特性，并詳細(xì)介紹了STC89C51系列單片機(jī)的主要組成、時(shí)鐘電路與時(shí)序、復(fù)位電路等，最后給出了最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第3～4章對(duì)單片機(jī)的開發(fā)語言及開發(fā)環(huán)境及程序的下載方法進(jìn)行了具體的介紹。第5～7章對(duì)單片機(jī)內(nèi)部資源：定時(shí)器、中斷、串行口的基本原理、工作模式及程序的編制方法進(jìn)行了介紹。第8～9章介紹單片機(jī)如何擴(kuò)展人機(jī)交互接口，詳細(xì)介紹了LED顯示的原理及驅(qū)動(dòng)方式，并介紹了鍵盤接口技術(shù)，結(jié)合}ID7279介紹鍵盤如何與單片機(jī)進(jìn)行接口與編程，并闡述了LCD顯示器的原理及應(yīng)用。單片機(jī)在控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，因此在第10章介紹A／D轉(zhuǎn)換器與D／A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，具體結(jié)合ADC0809、MAXl97及TLC20832介紹A／D轉(zhuǎn)換器，結(jié)合DAC0832、MAX508介紹D／A轉(zhuǎn)換器。針對(duì)I2C總線芯片的普及應(yīng)用，在第11章介紹了I2C總線的原理、數(shù)據(jù)傳送及競(jìng)爭(zhēng)仲裁，并討論了軟件模擬I2C總線編程方法，第12～13章根據(jù)目前單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域介紹時(shí)鐘芯片、溫度傳感芯片、語音芯片、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)的接口形式及編程方法。第14章結(jié)合工程實(shí)際從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面介紹兩個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例：投籃游戲機(jī)控制系統(tǒng)、低壓側(cè)功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)。以期能夠從系統(tǒng)上讓讀者對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)有全面的掌握。　　本書編者長期從事單片機(jī)教學(xué)與研究，并開發(fā)過多個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，多次指導(dǎo)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯和全國電子制作大賽，有較豐富實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，所以書中的應(yīng)用實(shí)例有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。本書可以作為電氣專業(yè)，計(jì)算機(jī)專業(yè)，測(cè)控專業(yè)等學(xué)生的本科教材使用，也可以作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考用書?！　”緯?～4章由李蒙編寫，第5～6章由任波編寫，第7章由劉慶偉編寫，第8章由許慶功編寫，第9～10章由毛建東編寫，第11～12章由丁有軍編寫，第13～14章由馬麗娟編寫，全書由李蒙統(tǒng)一定稿?！　∮捎谧髡咚接邢?，錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，歡迎廣大讀者給予批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　單片機(jī)原理與應(yīng)用是將計(jì)算機(jī)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，著重研究工作原理、設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)與工具，是在計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的一門綜合性的應(yīng)用學(xué)科?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》將介紹單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展、基本開發(fā)過程、開發(fā)工具的使用方法、單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)功能模塊的原理及應(yīng)用方法。深入講解單片機(jī)外圍接口：A／D、D／A、輸入輸出、串口通訊的擴(kuò)展方法和編程方法。還介紹了廣泛應(yīng)用的I2C總線的原理、數(shù)據(jù)傳送及競(jìng)爭(zhēng)仲裁，闡述了時(shí)鐘芯片、溫度傳感芯片、語音芯片、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)的接口形式及編程方法，最后給出了兩個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例，便于讀者全面了解單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)流程。《單片機(jī)原理及應(yīng)用》中每一章都配有實(shí)例程序，讀者可以根據(jù)實(shí)例進(jìn)行編程練習(xí)以全面理解所學(xué)內(nèi)容?！　　秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》可以作為電氣專業(yè)，計(jì)算機(jī)專業(yè)，測(cè)控專業(yè)等學(xué)生的本科教材使用，也可以作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 單片機(jī)開發(fā)概述1.1 單片機(jī)的由來1.2 主要單片機(jī)的分類1.3 單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)過程第2章 STC89C51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理2.1 STC89C51系列單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)2.2 STC89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3 STC89C51系列單片機(jī)的引腳功能2.3.1 電源引腳2.3.2 外接晶體引腳2.3.3 控制引腳2.3.4 輸入／輸出引腳2.4 STC89C51系列單片機(jī)的主要組成部分2.4.1 CPU2.4.2 存儲(chǔ)器2.4.3 I／O接口2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)序2.5.1 時(shí)鐘電路.2.5.2 有關(guān)時(shí)序的概念2.5.3 CPU時(shí)序2.6 單片機(jī)的復(fù)位2.6.1 復(fù)位電路2.6.2 復(fù)位后的狀態(tài)2.7 低功耗設(shè)計(jì)2.7.1 時(shí)鐘停止模式2.7.2 空閑模式2.7.3 掉電模式2.8 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3章 KeilC與ANSIC3.1 數(shù)據(jù)類型3.2 特殊功能寄存器3.3 存儲(chǔ)類型3.3.1 DATA區(qū)3.3.2 BDATA區(qū)3.3.3 IDATA段3.3.4.PDATA和XDATA段3.3.5 CODE段3.4 指針3.4.1 通用指針3.4.2 具體指針3.5 絕對(duì)地址訪問3.5.1 絕對(duì)宏3.5.2 _at_關(guān)鍵字3.6 使用KeilC的注意事項(xiàng)3.7 KeilC程序舉例3.7.1 延時(shí)程序3.7.2 讓單片機(jī)的P2.0口線以大約100ms的頻率輸出方波第4章 Keil開發(fā)環(huán)境與ISP編程4.1 KeilVision2集成開發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)單使用4.1.1 KeilVision2中建立項(xiàng)目的方法4.1.2 KeilVision2中軟件調(diào)試的方法4.2 STC89C51RC系列單片機(jī)的ISP編程4.2.1 ISP編程硬件電路4.2.2 STC_ISP下載軟件第5章 定時(shí)／計(jì)數(shù)器5.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T15.1.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的結(jié)構(gòu)及功能5.1.定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的功能寄存器5.1.3 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的工作模式5.1.4 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1應(yīng)用舉例5.2 定時(shí)／計(jì)數(shù)器T25.2.1 T2控制寄存器T2CON和T2MOD5.2.2 T2的操作模式5.2.3 T2的設(shè)置5.2.4 可編程時(shí)鐘輸出第6章 中斷系統(tǒng)6.1 中斷控制方式6.1.1 中斷的概念6.1.2 中斷處理過程6.2 52系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)6.2.1 中斷源類型6.2.2 中斷請(qǐng)求標(biāo)志6.2.3 中斷請(qǐng)求控制6.2.4 中斷處理過程6.3 中斷的C51編程6.4 外部中斷的擴(kuò)充第7章 串行通信接口7.1 串行通信的基礎(chǔ)知識(shí)7.1.1 串行通信的基本原理7.1.2 RS-232C串行總線7.1.3 串并轉(zhuǎn)換和串行接口7.2 51系列單片機(jī)的串行接口7.2.1 標(biāo)準(zhǔn)UART操作基礎(chǔ)7.2.2 標(biāo)準(zhǔn)UART工作模式7.3 串口通信程序編制7.3.1 單片機(jī)與PC機(jī)通信7.3.2 單片機(jī)雙機(jī)通信第8章 LED顯示器及鍵盤接口技術(shù)8.1 LED顯示器的接口技術(shù)8.1.1 LED顯示原理8.1.2 LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式8.1.3 LED顯示器串行驅(qū)動(dòng)方式8.2 鍵盤接口技術(shù)8.2.1 獨(dú)立式鍵盤接口8.2.2 矩陣式鍵盤接口8.3 鍵盤顯示接口芯片HD72798.3.1 HD7279的特點(diǎn)及引腳8.3.2 控制指令8.3.3 HD7279與單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)第9章 LCD顯示器原理及應(yīng)用9.1 液晶顯示模塊的原理9.2 字符型液晶顯示器RT1602C9.2.1 RT1602C引腳及原理9.2.2 RT1602C控制指令及顯示地址9.2.3 RT1602C與單片機(jī)接口及程序9.3 漢字字模提取9.4 RT12232B漢字液晶顯示器9.4.1 RT12232B引腳說明9.4.2 指令描述9.4.3 RT12232B與單片機(jī)接口及程序9.5 KS0108B液晶控制器9.5.1 KS0108B液晶控制器介紹9.5.2 KS0108B液晶控制器指令系統(tǒng)9.5.3 與內(nèi)置KS0108B的液晶模塊的接口與編程第10章 A／D轉(zhuǎn)換器與D／A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用10.1 A／D轉(zhuǎn)換器接口10.1.1 A／D轉(zhuǎn)換器概述10.1.2 8位并行A／D轉(zhuǎn)換器ADCA080910.1.3 12位A／D轉(zhuǎn)換器MAXl9710.1.4 串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TI.C083210.2 D／A轉(zhuǎn)換器接口10.2.1 D／A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)10.2.2 8位D／A轉(zhuǎn)換器DAC083210.2.3 12位D／A轉(zhuǎn)換器MAX508第11章 12C總線11.1 I2C總線簡(jiǎn)介11.1.1 12C總線的原理11.1.2 I2c總線上的數(shù)據(jù)傳送11.1.3 I2C總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁11.1.4 模擬12C總線11.2 I2C接口的EEPROM存儲(chǔ)器24C0211.2.1 24C02概述11.2.2 24C02的總線特性11.2.3 硬件連接及程序11.3 I2C接口的日歷時(shí)鐘芯片PCF856311.3.1 PCF8563概述11.3.2 PCF8563寄存器11.3.3 PCF8563的操作方式11.3.4 PCF8563的應(yīng)用電路與編程第12章 常用外圍芯片資料與編程12.1 實(shí)時(shí)日歷／時(shí)鐘芯片DS1288712.2 單總線溫度傳感器DS1882012.3 語音芯片ISD4004及其應(yīng)用12.3.1 引腳功能描述12.3.2 工作原理與功能特性12.3.3 放音應(yīng)用第13章 步進(jìn)電機(jī)控制13.1 步進(jìn)電機(jī)概述13.2 步進(jìn)電機(jī)原理13.2.1 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理13.2.2 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)13.3 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用13.3.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇13.3.2 步進(jìn)電機(jī)在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)13.4 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)13.4.1 基于ULN2003的驅(qū)動(dòng)方式13.4.2 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制第14章 單片機(jī)綜合應(yīng)用實(shí)例14.1 投籃游戲機(jī)控制系統(tǒng)14.1.1 系統(tǒng)組成及功能14.1.2 硬件設(shè)計(jì)14.1.3 軟件設(shè)計(jì)14.2 低壓側(cè)功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)14.2.1 系統(tǒng)的硬件組成與功能描述14.2.2 系統(tǒng)的軟件編制附錄附錄1 基本知識(shí)簡(jiǎn)介附錄2 計(jì)算機(jī)總線知識(shí)附錄3 印制電路板設(shè)計(jì)原則和抗干擾措施附錄4 快速識(shí)別色環(huán)電阻附錄5 ASCⅡ碼表與常用庫函數(shù)附錄6 單片機(jī)課題選編參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是集成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)芯片。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPIJ的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)是由INTEL公司最早發(fā)明的，其系列有MCS－48及MCS－51，通常說的51系列單片機(jī)就是MCS－51（micro controller system），它是一種8位的單片機(jī)?！　‰S著INTEL公司把它的核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了世界上其他公司，許多公司就陸續(xù)生產(chǎn)了大量的51系列兼容單片機(jī)，比如飛利浦的87LPC系列、P89C51系列、STC89C51系列、華邦的W78系列、Cygnal公司的C8051系列等?！　≡缙诘膯纹瑱C(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠且性能突出而得到廣泛的應(yīng)用。此后在8031上發(fā)展出了.MCS－51系列單片機(jī)?；贛CS－51的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代后期隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTELi960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也有了飛速提高，處理能力比20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追20世紀(jì)90年代中期的專用處理器，而普通型號(hào)的產(chǎn)品出廠價(jià)格已跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元?，F(xiàn)在的單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)?！　∧壳霸谥袊容^流行的就是美國ATMEL公司的89C51，它是一種帶Flash ROM的單片機(jī)。目前國內(nèi)的單片機(jī)教材都是以8051為藍(lán)本的。本書主要以STC89C51單片機(jī)為例展開介紹，該單片機(jī)的內(nèi)核也是8051，它支持較新的技術(shù)，如內(nèi)部有可用程序讀寫的FLASH存儲(chǔ)器、支持6時(shí)鐘、內(nèi)部含看門狗定時(shí)器、支持ISP程序下載方式等。

圖書封面

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