單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言

　　單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。因此，單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。各高等院校電子與通信類相關(guān)專業(yè)都將單片機(jī)課程列為其教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分?！　∧壳?，雖然有關(guān)單片機(jī)技術(shù)的教材比較多，但隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)日新月異的發(fā)展，有的教材內(nèi)容顯得有些陳舊，所介紹的單片機(jī)也已經(jīng)被淘汰，學(xué)生很難再對(duì)其進(jìn)行開發(fā)實(shí)踐，有的教材實(shí)踐性不強(qiáng)，只有原理講解而缺少實(shí)際應(yīng)用方面的內(nèi)容或這方面內(nèi)容不系統(tǒng)，學(xué)生學(xué)完這門課后達(dá)不到進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的程度。基于以上原因，作者根據(jù)多年在單片機(jī)教學(xué)、項(xiàng)目開發(fā)及培訓(xùn)等方面的經(jīng)驗(yàn)編寫了本書。本書針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的MCS-51系列中的AT89S52單片機(jī)和最流行的程序設(shè)計(jì)語言-C語言，使用Keil C51集成開發(fā)環(huán)境，以單片機(jī)原理講解為基礎(chǔ)，以應(yīng)用設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，系統(tǒng)全面地介紹了單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，還對(duì)單片機(jī)仿真軟件Proteus進(jìn)行了介紹，使學(xué)生通過對(duì)本書的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)從單片機(jī)原理-單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)-軟件仿真-硬件實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)過程，為進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！　”緯碚撀?lián)系實(shí)際，易教易學(xué)。書中除列舉大量典型事例來闡釋基本理論知識(shí)外，還單獨(dú)設(shè)立了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，既有利于學(xué)生理解和掌握理論知識(shí)，又提高了學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力?！　”緯谝唬?.2、1.3）、二、三章由蘭州交通大學(xué)胡亞琦編寫，第四、五章由西北師范大學(xué)劉遠(yuǎn)聰編寫，第六章由西安工程大學(xué)張龍編寫，第七章由西北師范大學(xué)劉艷慧編寫，第一（1.1）、八章由蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校翟廣宇編寫，由胡亞琦負(fù)責(zé)全書的組織編排及統(tǒng)稿工作。在本書編寫過程中，得到了杭州電子工業(yè)大學(xué)教授尚群立博士、西北師范大學(xué)厲樹忠教授的大力幫助，并提出了許多寶貴意見。在此，向他們一并表示衷心的感謝?！　”緯勺鳛楦叩仍盒ｋ娮有畔⒐こ?、通信、電氣工程、自動(dòng)化、自動(dòng)控制等電類本科專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)工程設(shè)計(jì)人員的參考用書?！　∮捎诰幷咚剿蓿瑫须y免存在疏漏和不妥，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書是作者根據(jù)多年在單片機(jī)教學(xué)、教材編寫、項(xiàng)目開發(fā)及培訓(xùn)等方面的經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。本書針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的MCS-51系列AT89S52單片機(jī)和最流行的程序設(shè)計(jì)語言——C語言，以單片機(jī)原理講解為基礎(chǔ)，以應(yīng)用設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，深入淺出、系統(tǒng)全面地介紹了單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本書共八章，內(nèi)容包括：單片機(jī)概述及基本結(jié)構(gòu)、AT89S52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、AT89S52單片機(jī)指令系統(tǒng)、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語言、C51程序設(shè)計(jì)語言、單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)例及單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。本書具有系統(tǒng)性強(qiáng)、淺顯易懂、容易上手、即學(xué)即用等特點(diǎn)。
本書可作為高等院校電子信息工程、通信、電氣工程、自動(dòng)化、自動(dòng)控制等電類本科專業(yè)教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第一章  單片機(jī)概述及基本結(jié)構(gòu)
  1.1  單片機(jī)概述
    1.1.1  單片機(jī)的定義
    1.1.2  單片機(jī)的發(fā)展
    1.1.3  單片機(jī)的分類
    1.1.4  單片機(jī)的特點(diǎn)
    1.1.5  單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域
  1.2  51系列單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
    1.2.1  內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要組成部分
    1.2.2  單片機(jī)的引腳功能
    1.2.3  控制器、時(shí)鐘電路和基本時(shí)序周期
    1.2.4  復(fù)位狀態(tài)及復(fù)位電路
    1.2.5  省電方式
  1.3  AT89系列單片機(jī)型號(hào)的編碼說明及封裝形式
  習(xí)題一
第二章  AT89S52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)
  2.1  AT89S52存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
    2.1.1  程序存儲(chǔ)器
    2.1.2  片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器操作
    2.1.3  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
    2.1.4  特殊功能寄存器SFR
  2.2  并行I/O接口
    2.2.1  P0口
    2.2.2  P1口
    2.2.3  P2口
    2.2.4  P3口
  2.3  AT89S52的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1和T2
    2.3.1  定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本原理
    2.3.2  定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0/T1的控制與狀態(tài)寄存器
    2.3.3  T0/T1的四種工作模式
    2.3.4  定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的控制與狀態(tài)寄存器
    2.3.5  T2的工作模式
  2.4  AT89S52的中斷系統(tǒng)
    2.4.1  中斷的基本概念
    2.4.2  中斷源
    2.4.3  AT89S52的中斷標(biāo)志與控制
    2.4.4  中斷響應(yīng)的條件、過程與時(shí)間
  2.5  AT89S52的串行通信
    2.5.1  串行通信概述
    2.5.2  RS232C標(biāo)準(zhǔn)總線及通信設(shè)計(jì)
    2.5.3  AT89S52串行通信接口
  習(xí)題二
第三章  AT89S52單片機(jī)指令系統(tǒng)
  3.1  單片機(jī)指令系統(tǒng)概述
    3.1.1  指令、指令系統(tǒng)的概念
    3.1.2  單片機(jī)指令系統(tǒng)及其指令格式
  3.2  尋址方式
    3.2.1  立即尋址
    3.2.2  寄存器尋址
    3.2.3  寄存器間接尋址
    3.2.4  直接尋址
    3.2.5  基址寄存器加變址寄存器間接尋址
    3.2.6  相對(duì)尋址
    3.2.7  位尋址
  3.3  數(shù)據(jù)傳送類指令
    3.3.1  訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一般數(shù)據(jù)傳送指令
    3.3.2  片內(nèi)特殊傳送指令
    3.3.3  片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送指令
    3.3.4  訪問程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送指令
  3.4  算術(shù)運(yùn)算類指令
    3.4.1  加、減法指令
    3.4.2  十進(jìn)制調(diào)整指令
    3.4.3  乘、除法指令
  3.5  邏輯運(yùn)算及移位指令
  3.6  控制轉(zhuǎn)移類指令
    3.6.1  無條件轉(zhuǎn)移指令
    3.6.2  條件轉(zhuǎn)移指令
  3.7  子程序調(diào)用和返回指令
    3.7.1  子程序調(diào)用指令
    3.7.2  返回指令
    3.7.3  空操作指令
  3.8  位操作類指令
  3.9  匯編程序格式與偽指令
  習(xí)題三
第四章  單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語言
  4.1  匯編語言程序設(shè)計(jì)
    4.1.1  匯編語言程序設(shè)計(jì)步驟
    4.1.2  匯編語言程序結(jié)構(gòu)
    4.1.3  匯編語言程序設(shè)計(jì)方法
    4.1.4  匯編語言編程規(guī)范
  4.2  C51語言程序設(shè)計(jì)
  習(xí)題四
第五章  C51程序設(shè)計(jì)語言
  5.1  C51基本語法規(guī)則
    5.1.1  C51數(shù)據(jù)類型
    5.1.2  常量與變量
    5.1.3  運(yùn)算符與表達(dá)式
    5.1.4  程序控制語句
    5.1.5  函數(shù)
    5.1.6  指針
    5.1.7  構(gòu)造數(shù)據(jù)類型
    5.1.8  C51位操作及其表達(dá)式
    5.1.9  自增減運(yùn)算符、復(fù)合運(yùn)算符及其表達(dá)式
  5.2  C51程序設(shè)計(jì)技巧
    5.2.1  存取AT89S52單片機(jī)特殊功能寄存器
    5.2.2  位的控制
    5.2.3  中斷子程序的設(shè)計(jì)
    5.2.4  內(nèi)存應(yīng)對(duì)式I/O
    5.2.5  C51程序設(shè)計(jì)舉例
  5.3  匯編語言與C語言的混合編程
    5.3.1  C51和A51接口所涉及的幾個(gè)主要問題
    5.3.2  C51程序中嵌入?yún)R編
    5.3.3  C51與匯編函數(shù)的相互調(diào)用
  5.4  C51與匯編語言的對(duì)照
    5.4.1  實(shí)例描述
    5.4.2  硬件電路
    5.4.3  程序設(shè)計(jì)
    5.4.4  匯編語言編寫的代碼
    5.4.5  C語言編寫的代碼
    5.4.6  實(shí)例小結(jié)
  5.5  C51程序設(shè)計(jì)小結(jié)
  習(xí)題五
第六章  單片機(jī)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展技術(shù)
  6.1  系統(tǒng)擴(kuò)展概述
  6.2  總線擴(kuò)展及地址分配
    6.2.1  總線擴(kuò)展
    6.2.2  地址分配
  6.3  外部存儲(chǔ)器及其訪問
    6.3.1  外部程序存儲(chǔ)器及其訪問
    6.3.2  外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其訪問
  6.4  外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展
    6.4.1  常用EPROM芯片
    6.4.2  典型EPROM擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)
  6.5  外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    6.5.1  RAM(SRAM)的擴(kuò)展
    6.5.2  并行E2PRC)M的擴(kuò)展
  6.6  并行I/O接口的擴(kuò)展
    6.6.1  簡單I/O接口的擴(kuò)展
    6.6.2  可編程8155的并行I/O擴(kuò)展
    6.6.3  8255A可編程并行I/O接口擴(kuò)展
  6.7  A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口的擴(kuò)展
    6.7.1  8位并行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的擴(kuò)展
    6.7.2  12位并行A/D轉(zhuǎn)換器AD574的擴(kuò)展
    6.7.3  8位并行D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的擴(kuò)展
  6.8  串行總線擴(kuò)展技術(shù)
    6.8.1  SPI和I2C串行總線接口
    6.8.2  鍵盤/顯示器串行擴(kuò)展技術(shù)
    6.8.3  E2PROM串行擴(kuò)展技術(shù)
    6.8.4  D/A和A/D轉(zhuǎn)換器串行擴(kuò)展技術(shù)
    6.8.5  串行總線單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板
  習(xí)題六
第七章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)例
  7.1  匯編源程序的建立與編譯
    7.1.1  Proteus中的源程序設(shè)計(jì)與編譯
    7.1.2  KeilμVision中的源程序設(shè)計(jì)與編譯
  7.2  Proteus與單片機(jī)電路的交互式仿真與調(diào)試
    7.2.1  加載目標(biāo)代碼
    7.2.2  單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus交互仿真
    7.2.3  調(diào)試菜單與調(diào)試窗口
    7.2.4  觀察窗口
  7.3  I/O口應(yīng)用
    7.3.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.3.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.3.3  總結(jié)與提示
  7.4  4×4矩陣式鍵盤識(shí)別技術(shù)
    7.4.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.4.2  源程序設(shè)計(jì)
    7.4.3  Proteus調(diào)試與仿真
    7.4.4  總結(jié)與提示
  7.5  動(dòng)態(tài)掃描顯示
    7.5.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.5.2  源程序設(shè)計(jì)
    7.5.3  Proteus調(diào)試與仿真
    7.5.4  總結(jié)與提示
  7.6  8×8點(diǎn)陣LED顯示
    7.6.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.6.2  Proteus設(shè)計(jì)與仿真
    7.6.3  總結(jié)與提示
  7.7  I/O口的擴(kuò)展
    7.7.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.7.2  源程序設(shè)計(jì)
    7.7.3  Proteus調(diào)試與仿真
    7.7.4  總結(jié)與提示
  7.8  定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
    7.8.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.8.2  Proteus設(shè)計(jì)與仿真
    7.8.3  總結(jié)與提示
  7.9  外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展
    7.9.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.9.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.9.3  總結(jié)與提示
  7.10  外部中斷實(shí)驗(yàn)
    7.10.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.10.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.10.3  總結(jié)與提示
  7.11  單片機(jī)與PC機(jī)間的串行通信
    7.11.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.11.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.11.3  總結(jié)與提示
  7.12  單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口技術(shù)
    7.12.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.12.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.12.3  總結(jié)與提示
  7.13  單片機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的接口技術(shù)
    7.13.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.13.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.13.3  總結(jié)與提示
  7.14  基于DAC0832數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的數(shù)控電源
    7.14.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.14.2  Proteus調(diào)試與仿真
    7.14.3  總結(jié)與提示
  7.15  基于ADC0808模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電壓表
    7.15.1  Proteus電路設(shè)計(jì)
    7.15.2 源程序設(shè)計(jì)
    7.15.3  Proteus調(diào)試與仿真
    7.15.4  總結(jié)與提示
第八章  單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
  實(shí)驗(yàn)1  閃爍燈
  實(shí)驗(yàn)2  模擬開關(guān)燈
  實(shí)驗(yàn)3  多路開關(guān)狀態(tài)指示
  實(shí)驗(yàn)4  廣告燈設(shè)計(jì)
  實(shí)驗(yàn)5  廣告燈(利用取表方式)
  實(shí)驗(yàn)6  報(bào)警器
  實(shí)驗(yàn)7  I/O并行口直接驅(qū)動(dòng)LED顯示
  實(shí)驗(yàn)8  按鍵識(shí)別方法之一
  實(shí)驗(yàn)9  00～99計(jì)數(shù)器
  實(shí)驗(yàn)10  動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)
附錄A  指令系統(tǒng)中常用符號(hào)說明
附錄B  影響標(biāo)志位設(shè)置的指令
附錄C  AT89S52指令表
附錄D  片內(nèi)RAM中20H～2FH共128位位地址表
附錄E  特殊功能寄存器地址表
附錄F  Keil C51軟件使用
附錄G  AT89S52單片機(jī)下載器軟件使用
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　與通用微機(jī)相比較，單片機(jī)在結(jié)果、指令設(shè)置上均有其獨(dú)特之處，其主要特點(diǎn)如下：　　（1）單片機(jī)的ROM和RAM存儲(chǔ)器是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序儲(chǔ)存器，用于存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存放用戶數(shù)據(jù)。這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)在控制系統(tǒng)中有較大的程序儲(chǔ)存空間，可把開發(fā)成功的程序固化在ROM中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在RAM中。　?。?）采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力及微處理能力。　?。?）單片機(jī)的I／O引腳通常是多功能的。由于單片機(jī)芯片主引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線的矛盾，采用引腳功能復(fù)用的方法。引腳的功能可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分?！　。?）單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng)。在內(nèi)部的各種功能部分不能滿足應(yīng)用需求時(shí)，均可進(jìn)行外部擴(kuò)展（如擴(kuò)展ROM、RAM、I／O接口、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等），可與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的方便和靈活性。

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