單片機原理及應(yīng)用
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叢 書 名:電子信息科學與工程類專業(yè)規(guī)劃教材
《單片機原理及應(yīng)用》以MCS-51系列單片機為主要對象,全面介紹單片機的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、系統(tǒng)擴展和接口技術(shù),重點闡述單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法,并給出大量應(yīng)用實例。全書結(jié)構(gòu)規(guī)范、系統(tǒng)性強、實例豐富,注重邏輯思維的培養(yǎng),突出工程實踐和實際應(yīng)用,對應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試以及開發(fā)工具的使用都進行了深入的討論,并給出大量例題和多種解題思路,較好地體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。為了方便教學,本書配有電子課件。
進入21世紀,許多人不是在研究計算機便是在使用計算機。在這些人當中,只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人才真正地進入到計算機系統(tǒng)的內(nèi)部軟、硬件體系中,才能真正領(lǐng)會計算機的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計技術(shù)。從學習單片機原理及應(yīng)用技術(shù)入手是當今培養(yǎng)計算機軟、硬件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)人才的最經(jīng)濟、實用、簡便易行的途徑之一。 單片機是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片,已成為電子系統(tǒng)中最重要的智能化核心部件,是微型計算機的一個重要分支。目前,單片機技術(shù)在通信、電子信息、工業(yè)檢測控制、機電一體化、電力電子、智能儀器儀表、汽車電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,其中MCS-51系列單片機以其特有的簡單、易學、易用和高性價比的優(yōu)勢,占有單片機市場的大部分份額,MCS-51系列單片機是初學單片機的首選機型。為了幫助大中專學生和科技人員盡快掌握單片機的基本知識和編程方法,在應(yīng)用方面打下良好基礎(chǔ),特編寫本書作為教材和自學參考書。 學習單片機應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟效益上,更重要的意義還在于單片機的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能,現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件(編程序)方法實現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù),稱之為微控制技術(shù),微控制技術(shù)是一種全新的概念。單片機的應(yīng)用導致傳統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)生了巨大變革。換而言之,單片機的應(yīng)用是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一場革命。因此,學習單片機的原理,掌握單片機的應(yīng)用技術(shù),具有非常重要的意義。 參加本書編寫的人員均為長期從事單片機技術(shù)教學的一線教師,具有豐富的教學經(jīng)驗,同時這些教師均參加過智能化電子產(chǎn)品的開發(fā)和研制。本書以編者多年來從事單片機課程教學和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)驗為基礎(chǔ),并參考的大量的同類書籍和的單片機發(fā)展的最新技術(shù)資料編寫而成。具有如下特點: 1、深入淺出。針對本門課程實踐性強的特點,突出例題的多角度講解,在不同的思路下給出編程例子。 2、突出重點。針對多年來教學實踐中學生遇到的問題和課外電子實踐活動中學生重點需要,在書中加以強調(diào)和突出,起到事半功倍的效果。 3、強調(diào)編程思想和邏輯思維的訓練。通過多年教學經(jīng)驗總結(jié),可以說較大一部分學生缺乏分析問題能力和邏輯思維能力,需要加強這方面的訓練,本書以這一點作為切入點,重點展開。 4、注重實際能力培養(yǎng)。單片機課程是一個和實踐密切相關(guān)的課程,應(yīng)培養(yǎng)學生實際動手能力,在這方面本書注重硬件電路和軟件編程的結(jié)合,增加電子設(shè)計制作工具應(yīng)用的內(nèi)容。 本書以MCS-51系列單片機為中心,介紹單片機原理及應(yīng)用。全書共分8章。第1章單片機基礎(chǔ)知識;第2章單片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理;第3章單片機指令系統(tǒng);第4章單片機匯編語言程序設(shè)計;第5章單片機中斷和定時器/計數(shù)器;第6章單片機串行接口;第7章單片機系統(tǒng)擴展;第8章應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用實例。全書具有較強的系統(tǒng)性、先進性和實用性,內(nèi)容選材精煉,論述簡明,利于理解和自學。 本書由大連交通大學李桂林、馬馳、王新屏和張春光編著,其中李桂林負責編寫第1章,第4章,第8章,并負責全書的組織和統(tǒng)稿,馬馳負責編寫第2章,王新屏負責編寫第3章,第5章,張春光負責編寫第6章,第7章,陳少華參與了第8章部分實例的編寫。張麗芳、宋時光、于毅、劉佳、劉揚等整理了部分資料,在此表示感謝,同時對本書所用參考文獻的作者表示誠摯的謝意。 由于編者水平有限,難免書中有錯漏和不妥之處,懇請讀者批評指正,以便不斷改進。
第1章 單片機基礎(chǔ)知識1.1 單片機概述1.1.1 微型計算機和微處理器1.1.2 微型計算機的應(yīng)用形態(tài)1.1.3 單片機和單片機系統(tǒng)1.2 單片機的歷史和發(fā)展1.2.1 單片機的歷史1.2.2 單片機的發(fā)展趨勢1.3 單片機的分類和特點1.3.1 單片機的分類1.3.2 單片機的特點1.4 典型單片機簡介1.4.1 MCS-51系列單片機1.4.2 AT89系列單片機1.4.3 PIC系列單片機1.4.4 MSP430系列單片機1.5 單片機的應(yīng)用1.5.1 學習單片機的必要性1.5.2 單片機的應(yīng)用特點1.5.3 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域1.6 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具1.6.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程1.6.2 單片機的開發(fā)工具概述第2章 單片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.1 單片機的組成2.1.2 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2 單片機外部引腳及功能2.2.1 I/O端口2.2.2 控制引腳2.2.3 電源與晶振引腳2.3 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)2.3.1 程序存儲器2.3.2 數(shù)據(jù)存儲器2.3.3 特殊功能寄存器2.4 單片機的I/O電路2.5 單片機的時鐘電路和時序2.5.1 時鐘電路2.5.2 CPU時序2.5.3 單片機的工作過程2.6 單片機的工作方式2.6.1 復位方式和復位電路2.6.2 掉電工作方式2.6.3 低功耗工作方式思考與練習第3章 單片機指令系統(tǒng)3.1 指令系統(tǒng)概述3.1.1 指令的表達形式3.1.2 指令中的常用符號3.2 MCS-51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 寄存器間接尋址3.2.5 變址尋址3.2.6 相對尋址3.2.7 位尋址3.3 MCS-51指令系統(tǒng)3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令3.3.2 算術(shù)運算類指令3.3.3 邏輯運算類指令3.3.4 控制轉(zhuǎn)移類指令3.3.5 位操作類指令思考與練習第4章 單片機匯編語言程序設(shè)計4.1 匯編語言程序設(shè)計概述4.1.1 匯編語言和高級語言4.1.2 匯編語言的特點4.1.3 匯編語言的語句格式4.1.4 匯編語言程序框架4.1.5 匯編語言的編輯和匯編4.1.6 匯編語言程序設(shè)計方法4.2 偽指令4.3 單片機匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)形式4.3.1 順序程序4.3.2 分支程序4.3.3 循環(huán)程序4.4 子程序4.5 MCS-51單片機匯編語言程序設(shè)計舉例思考與練習第5章 單片機中斷和定時器/計數(shù)器5.1 概述5.2 MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)5.2.1 中斷系統(tǒng)的基本概念和基本結(jié)構(gòu)5.2.2 中斷系統(tǒng)的控制與實現(xiàn)5.2.3 中斷系統(tǒng)的處理過程5.2.4 中斷系統(tǒng)應(yīng)用舉例5.3 MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器5.3.1 定時器/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.2 定時器/計數(shù)器的控制與實現(xiàn)5.3.3 定時器/計數(shù)器應(yīng)用舉例思考與練習第6章 單片機串行口6.1 串行通信的基本概念6.1.1 串行通信的分類6.1.2 串行通信的數(shù)據(jù)傳輸方式6.2 MCS-51串行口的基本結(jié)構(gòu)6.2.1 串行口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)6.2.2 串行口的控制寄存器6.3 串行口的工作方式6.4 串行口波特率的確定及串行口初始化6.5 串行口的應(yīng)用6.5.1 串行口方式0用作擴展并行I/O口6.5.2 雙機通信6.5.3 多機通信6.5.4 單片機與PC間的通信思考與練習第7章 單片機系統(tǒng)擴展7.1 單片機的最小系統(tǒng)7.1.1 80C51/89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)7.1.2 8031最小應(yīng)用系統(tǒng)7.2 總線擴展及編址7.2.1 MCS-51單片機外總線結(jié)構(gòu)7.2.2 MCS-51單片機的擴展能力7.3 存儲器的擴展7.3.1 地址譯碼方式7.3.2 EPROM程序存儲器的擴展7.3.3 E2PROM程序存儲器的擴展7.4 數(shù)據(jù)存儲及其擴展7.5 I/O口的擴展7.5.1 簡單I/O擴展7.5.2 8155接口芯片及應(yīng)用7.5.3 鍵盤接口7.5.4 LED顯示接口7.5.5 A/D轉(zhuǎn)換器7.5.6 D/A轉(zhuǎn)換器思考與練習第8章 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用實例8.1 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的原則和過程8.1.1 確定任務(wù)8.1.2 總體設(shè)計8.1.3 硬件設(shè)計8.1.4 軟件設(shè)計8.1.5 調(diào)試8.1.6 程序固化和運行8.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計8.2.1 硬件抗干擾措施8.2.2 軟件抗干擾措施8.3 實際應(yīng)用案例8.3.1 汽車駕駛操縱信號燈單片機控制系統(tǒng)8.3.2 高精度模擬信號采集和數(shù)值顯示器的設(shè)計8.3.3 單片機順序控制8.3.4 步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計8.3.5 GPRS無線車載系統(tǒng)設(shè)計思考與練習附錄A ASCII表附錄B MCS-51指令表參考文獻