单片机原理及接口技术

　　内容简介目录本书以目前国内使用最广泛的MCS-51系列单片机为对象，针对应用型人才培养的特点，系统地介绍了MCS-51系列单片机的内部结构、工作原理及软、硬件设计等内容，突出了教材的基本性、典型性、逻辑性、实践性及先进性，在编写过程中注重实用新技术的应用，内容涉及到液晶显示器的接口设计、I2C总线的虚拟接口设计及编程方法。本书列举了大量的应用实例，是一本适合于高校单片机课程的教科书，也可作为工程技术人员和单片机爱好者自学的参考书。前言单片机的诞生标志着计算机正式形成了两大系统，即通用计算机系统和嵌入式系统。通用计算机系统的主要特点是速度快、容量大，可广泛应用于数据处理、人工智能、多媒体及网络通信等方面。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而微型计算机的体积、价位及可靠性都无法满足嵌入式应用系统的要求，因此嵌入式系统必须走独立发展的道路。这条道路就是芯片化道路，将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。探索单片机的发展道路有过两种模式，即"Σ模式"与"创新模式"。"Σ模式"本质上是通用计算机直接芯片化的模式。它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机。"创新模式"则完全按嵌入式应用要求设计全新的、满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式及管理模式等。Intel公司的MCS-48和MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48的基础上经过了全面完善的嵌入式系统。历史证明，"创新模式"是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。单片机的出现至今已经有30多年的历史了，嵌入式技术也历经了几个发展阶段。进入20世纪90年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发展，不仅广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。多媒体技术与Internet的应用迅速普及，消费类电子产品（Consumptive Electron）、计算机（Computer）、通信（Communication），即3C一体化趋势日趋明显，单片机技术再度成为一个研究热点。学习、研究、应用、推广单片机非常必要，各高等院校也非常重视这门技术的教学，纷纷开设有关单片机课程，所以我们编写了本教材。本教材介绍了当今世界上单片机技术应用的现状及发展趋势，以MCS-51系列单片机为主，注意原理介绍和应用并重，并且从实用新型的角度介绍了单片机应用方面的内容。我们精心组织了多年从事单片机应用系统技术教学和研究的教师、专家编写了这本教材，试图向读者较好地解答"什么是单片机？如何学好单片机？如何应用单片机？"这三个问题，使读者在学习完本教材后，既能掌握单片机的一般原理，又能掌握单片机的设计技巧、接口技术、应用系统的设计方法，使读者在工作岗位上能很快进入开发单片机应用系统的角色。为了便于组织教学，本教材在编排顺序上采用了循序渐进的策略。本书共分12章，第1章绪论，讲述了单片机基础知识；第2章讲述了单片机的组成与工作原理；第3章讲述了MCS-51指令系统；第4章讲述了MCS-51的汇编语言程序设计；第5章讲述了MCS-51定时器/计数器及其应用；第6章讲述了MCS-51中断系统；第7章讲述了MCS-51串行通信及其应用；第8章讲述了存储器扩展技术；第9章讲述了并行和串行口扩展技术；第10章讲述了键盘和显示接口；第11章讲述了定时器和A/D、D/A扩展技术；第12章讲述了单片机应用系统的设计。本教材由徐煜明、韩雁主编。第1、2、3章由王文宁编写；第4、5、6、9章由徐煜明编写；第7、8、10、11章由韩雁编写；第12章由芮国新编写。本书由徐煜明主稿、审核，韩雁进行了全文的校对和审阅，在此一并表示感谢。本教材内容丰富、深入浅出，每章均附有例题和习题。因而，本教材十分适合于应用型计算机专业、通信专业、电子信息专业及其他相关专业的读者学习，同时也是一本技术人员的参考书。限于作者水平，书中错误和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正！作 者 第1章绪论1.1单片机基础知识1.1.1什么是单片机1.1.2单片机主流系列1.1.3单片机芯片技术的发展趋势1.2单片机的应用1.2.1单片机的应用1.2.2单片机应用系统的分类1.3MCS-51系列单片机1.3.1MCS-51系列单片机分类1.3.2MCS-51单片机的结构特点习题第2章单片机的组成与工作原理2.1MCS-51单片机的内部结构及信号引脚2.1.18051单片机结构2.1.2信号引脚2.1.3CPU结构2.1.4存储器2.1.5I/O口及相应的特殊功能寄存器2.2时钟电路与CPU时序2.2.1时钟电路2.2.2CPU时序2.3MCS-51单片机的复位2.4CHMOS型单片机的节电方式2.4.1空闲方式2.4.2掉电方式习题第3章MCS-51指令系统3.1指令的格式及标识3.1.1汇编指令3.1.2指令中的符号标识3.1.3关于注释3.2寻址方式3.2.1寄存器寻址3.2.2直接寻址3.2.3寄存器间接寻址3.2.4立即寻址3.2.5变址寻址3.2.6相对寻址3.2.7位寻址3.2.8MCS-51寻址方式小结3.3指令类型3.4数据传送指令3.4.1内部数据传送指令3.4.2累加器A与外部数据存储器传送指令3.4.3查表指令3.5算术操作指令3.5.1加法指令3.5.2减法指令3.5.3乘法指令3.5.4除法指令3.6逻辑操作及移位类指令3.6.1两个操作数的逻辑操作指令3.6.2累加器A的逻辑操作指令3.7控制转移指令3.7.1无条件转移指令3.7.2条件转移指令3.7.3子程序调用和返回指令3.8位操作类指令3.8.1位传送指令3.8.2位修改指令3.8.3位逻辑运算操作指令3.9访问I/O口指令的使用说明习题第4章MCS-51汇编语言程序设计4.1程序设计语言概述4.1.1机器语言4.1.2汇编语言4.1.3高级语言4.2汇编语言程序设计的特点及伪指令4.2.1汇编语言程序设计的特点4.2.2伪指令4.3单片机汇编语言程序设计4.3.1程序设计的步骤4.3.2结构化程序设计4.3.3子程序设计4.4单片机汇编语言程序设计举例4.4.1算术运算程序4.4.2数制转换程序4.4.3查表程序4.4.4数据排序程序4.4.5散转程序4.4.6软件定时程序4.4.7其他程序习题第5章MCS-51定时器/计数器及其应用5.1定时器的结构及工作原理5.2定时器的工作方式寄存器和控制寄存器5.2.1工作方式寄存器TMOD5.2.2控制寄存器TCON5.3定时器的工作方式5.3.1方式05.3.2方式15.3.3方式25.3.4方式35.4定时器的编程和应用举例5.4.1编程说明5.4.2应用举例习题第6章MCS-51中断系统6.1概述6.1.1中断的概念6.1.2中断的好处6.1.3常用的中断源6.1.4中断的功能6.2MCS-51中断系统6.2.1MCS-51中断源6.2.2中断控制6.2.3中断响应与中断处理6.3中断程序设计及举例6.3.1中断初始化程序6.3.2中断服务程序6.3.3中断应用举例6.4外部中断源的扩展6.4.1用定时器T0、T1作为外部中断扩展6.4.2用中断与查询相结合的方法扩展外部中断习题第7章MCS-51串行通信及其应用7.1概述7.1.1串行通信的字符格式7.1.2 串行通信的数据通路形式7.1.3串行通信的传送速率7.2通用的异步接收器/发送器UART7.3MCS-51的串行通信接口7.3.1串行口的控制寄存器7.3.2串行接口的工作方式7.3.3波特率设计7.3.4主从式多机通信的原理7.4串行通信应用举例7.4.1移位寄存器方式（串行口方式0）应用实例7.4.2双机、多机通信应用习题第8章存储器扩展技术8.1系统扩展概述8.2程序存储器ROM的扩展8.2.1常用程序存储器的介绍8.2.2MCS-51程序存储器的扩展8.3数据存储器RAM的扩展8.3.1常用的静态数据存储器（SRAM）介绍8.3.2MCS-51数据存储器的扩展8.3.3用E2PROM作为外部数据存储器习题第9章并行和串行口扩展技术9.1并行I/O口的扩展9.1.18255通用可编程并行接口电路9.1.28155可编程并行I/ORAM接口9.1.3用数据总线和中规模集成电路扩展I/O接口9.2串行口的扩展技术9.2.1可编程通信接口82519.2.28251A的应用举例9.3I2C总线的串行扩展技术9.3.1串行总线和串行接口概述9.3.2I2C总线特性9.3.3I2C总线虚拟技术习题第10章键盘和显示接口10.1键盘设计10.1.1键盘的基本工作原理10.1.2键的识别10.1.3抖动和重键问题的解决10.1.4键盘工作方式10.2七段码LED显示器及其接口10.2.1七段码LED显示器的结构10.2.2七段码LED显示器的工作方式和显示程序10.3LCD液晶显示器及其接口10.3.1LCD液晶显示器的结构10.3.2LCD液晶显示器的驱动方式和工作原理10.3.3mPD7225可编程LCD驱动器及其应用习题第11章定时器和A/D、 D/A扩展技术11.1定时器/计数器的扩展11.1.18253可编程定时器/计数器介绍11.1.28253的接口和应用举例11.2D/A、A/D的扩展11.2.1D/A转换器接口11.2.2A/D转换器接口习题第12章单片机应用系统的设计12.1单片机应用系统的开发过程12.1.1技术方案论证12.1.2硬件系统的设计12.1.3应用软件的设计12.1.4硬件、软件系统的调试12.1.5EPROM的固化12.2单片机硬件系统的设计12.2.1元件的选取12.2.2硬件电路的设计原则12.2.3单片机资源的分配12.2.4印制电路板的设计12.2.5硬件可靠性的设计12.3单片机软件系统的设计12.3.1任务的确定12.3.2软件结构的设计12.4单片机应用系统的调试12.4.1硬件的调试方法12.4.2软件的调试12.4.3系统联调12.4.4现场调试12.5单片机的开发工具及选择12.5.1仿真器的种类简介12.5.2仿真器的选择12.5.3其他工具的选择12.6单片机系统抗干扰技术12.6.1硬件抗干扰措施12.6.2软件抗干扰措施附录AMCS-51指令表附录BASCII码表参考文献

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