單片機(jī)原理及應(yīng)用

  單片機(jī)原理及應(yīng)用是一門技術(shù)性和實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，其理論與實踐是高等院校、特別是應(yīng)用型本科學(xué)生不可缺少的知識和技能。教材是課程內(nèi)容的依據(jù)，選擇恰當(dāng)?shù)慕滩挠兄�于學(xué)生更好地理解、掌握知識，進(jìn)而把握整個課程知識體系。近年來，專業(yè)課教材如何滿足課程的需要，符合應(yīng)用型本科教育的要求和學(xué)生就業(yè)的實際需求，已成為進(jìn)一步深化開展課程建設(shè)的一道難題。

  但是，目前沒有完全針對應(yīng)用型本科學(xué)生的應(yīng)用型培養(yǎng)模式的適用教材。我們根據(jù)高等院校應(yīng)用型本科培養(yǎng)人才的指導(dǎo)思想，編寫出了這本適合本層次學(xué)生的實用性教材。在本教材的編寫過程中，我們研究了市場上國內(nèi)外同類教材的長處和不足，取長舍短，用新的方法處理了現(xiàn)有國內(nèi)外教材未能解決或解決得不好的問題，體現(xiàn)出自己的特色。國內(nèi)單片機(jī)課程教材對于實際設(shè)計原理講解較多，而有些內(nèi)容在其他課程中已經(jīng)講授，造成內(nèi)容重復(fù)敘述，這種教材對于應(yīng)用型本科學(xué)生并不適用，學(xué)生在對內(nèi)容的理解掌握上感到比較困難。本教材在總體結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上與其他教材都有所不同，刪減不必要的煩瑣內(nèi)容，避免將寶貴的時間和精力浪費在不重要的、非本質(zhì)的東西上，每章節(jié)以具體實例為落腳點，便于學(xué)生對本章內(nèi)容的消化理解，提高學(xué)習(xí)效率，簡單而精彩。與市場上同類教材相比，本教材目標(biāo)明確，重點突出，內(nèi)容編寫有利于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。

  本教材以MCS-51系列單片機(jī)和匯編語言等經(jīng)典內(nèi)容為主，注重歸納共性和總結(jié)規(guī)律，結(jié)構(gòu)以人的認(rèn)識規(guī)律為導(dǎo)向，較好地處理了經(jīng)典內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的關(guān)系，針對單片機(jī)課程教學(xué)實踐性強(qiáng)的特點，從應(yīng)用型本科學(xué)生教育的要求出發(fā)，充分體現(xiàn)本課程的“實踐技術(shù)性”教學(xué)特色。從應(yīng)用的角度出發(fā)，由淺入深、突出重點來編排單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容，打破傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，章節(jié)編排更趨于合理，通用性、系統(tǒng)性和實用性更好。

  教材內(nèi)容基本上是為應(yīng)用型本科學(xué)生的應(yīng)用型培養(yǎng)模式而設(shè)計。本書以常用的MCS-51系列單片機(jī)為核心，共分10章，主要包括單片機(jī)概述、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、存儲器擴(kuò)展、并行I/O接口擴(kuò)展、串行通信技術(shù)、測控接口等內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，以培養(yǎng)學(xué)生在工程應(yīng)用中解決實際問題的能力。

  本教材編寫力求簡而精，突出重點和要點，既保持了知識的系統(tǒng)性，又注重以淺顯易懂的方式切入主題透析難點，使學(xué)生花不多的時間就能對單片機(jī)的相關(guān)知識要素有一個較全面的了解，適應(yīng)現(xiàn)代快節(jié)奏的學(xué)習(xí)需要。

  全書由李英順擔(dān)任主編，沈懷洋、李桂君、張冬梅、徐毅擔(dān)任副主編。本書是集體勞動成果，是作者多年來從事教學(xué)科研的經(jīng)驗積累。在本書的編寫過程中，得到了沈陽工業(yè)大學(xué)工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持，更得到了中國水利水電出版社的鼓勵和幫助，本書才得以順利出版。

  感謝讀者閱讀本書，由于時間倉促及作者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

前言
第1章  MCS-51系列單片機(jī)基礎(chǔ) 1
1.1  單片機(jī)的發(fā)展歷程 1
1.2  單片機(jī)的應(yīng)用 2
1.3  單片機(jī)的發(fā)展趨勢 3
1.4  單片機(jī)的分類 3
1.5  MCS-51系列單片機(jī) 4
本章總結(jié) 6
習(xí)題 6
第2章  MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 7
2.1  單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7
2.2  單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu) 11
2.3  單片機(jī)引腳功能 16
2.4  時鐘電路與時序 19
2.4.1  時鐘信號的產(chǎn)生 19
2.4.2  時鐘周期、機(jī)器周期與指令周期 20
2.4.3  單片機(jī)指令時序 20
2.5  復(fù)位及復(fù)位電路 22
本章總結(jié) 23
習(xí)題 24
第3章  MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng) 25
3.1  單片機(jī)指令系統(tǒng)概述 25
3.1.1  指令與指令系統(tǒng)的概念 25
3.1.2  指令格式 26
3.1.3  指令系統(tǒng)說明 27
3.2  尋址方式 27
3.2.1  寄存器尋址 27
3.2.2  直接尋址 27
3.2.3  寄存器間接尋址 28
3.2.4  立即尋址 28
3.2.5  變址尋址 29
3.2.6  相對尋址指令 29
3.2.7  位尋址 30
3.3  數(shù)據(jù)傳送指令 30
3.3.1  片內(nèi)數(shù)據(jù)傳送指令 30
3.3.2  片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令 34
3.3.3  片外ROM數(shù)據(jù)傳送指令 34
3.4  算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令 35
3.4.1  算術(shù)運(yùn)算指令 35
3.4.2  邏輯運(yùn)算指令 39
3.5  控制轉(zhuǎn)移類指令 42
3.5.1  無條件轉(zhuǎn)移指令 42
3.5.2  條件轉(zhuǎn)移指令 43
3.5.3  子程序調(diào)用及返回指令 45
3.5.4  空操作指令 47
3.6  位操作指令 47
3.6.1  位傳送指令 47
3.6.2  位置1、位清0指令 48
3.6.3  位邏輯運(yùn)算指令 48
3.6.4  位控制轉(zhuǎn)移指令 48
本章總結(jié) 49
習(xí)題 50
第4章  匯編語言程序設(shè)計 53
4.1  匯編語言程序設(shè)計概述 53
4.1.1  程序設(shè)計語言 53
4.1.2  匯編語言程序設(shè)計步驟 54
4.1.3  匯編語言格式與偽指令 54
4.2  順序程序設(shè)計 57
4.2.1  順序程序設(shè)計方法 57
4.2.2  程序舉例 57
4.3  分支程序設(shè)計 58
4.3.1  分支程序設(shè)計方法 58
4.3.2  程序舉例 58
4.4  循環(huán)程序設(shè)計 59
4.4.1  循環(huán)程序設(shè)計方法 59
4.4.2  程序舉例 60
4.5  子程序的設(shè)計 63
4.5.1  子程序設(shè)計方法 63
4.5.2  程序舉例 64
4.6  常用程序設(shè)計 65
4.6.1  查表程序設(shè)計 65
4.6.2  運(yùn)算程序設(shè)計 67
4.6.3  碼制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 68
本章總結(jié) 69
習(xí)題 69
第5章  MCS-51單片機(jī)定時系統(tǒng)與中斷系統(tǒng) 71
5.1  中斷系統(tǒng)及應(yīng)用 71
5.1.1  中斷的概念 71
5.1.2  中斷源 71
5.1.3  中斷系統(tǒng)控制 72
5.1.4  中斷處理過程 74
5.2  定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 77
5.2.1  定時器/計數(shù)器的的結(jié)構(gòu)及功能 78
5.2.2  定時器/計數(shù)器的控制 79
5.2.3  定時器/計數(shù)器的四種工作方式 81
5.3  MCS-51單片機(jī)外部中斷源的擴(kuò)展 83
5.4  中斷系統(tǒng)的應(yīng)用 85
本章總結(jié) 87
習(xí)題 88
第6章  MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展與接口技術(shù) 90
6.1  概述 90
6.1.1  外部系統(tǒng)總線的構(gòu)成 90
6.1.2  地址空間的分配 92
6.1.3  I/O接口電路 93
6.2  外部存儲器的擴(kuò)展 94
6.2.1  外部程序存儲器的擴(kuò)展 95
6.2.2  外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 103
6.3  并行I/O口擴(kuò)展 106
6.3.1  簡單I/O口擴(kuò)展電路 106
6.3.2  利用可編程并行接口芯片8255A擴(kuò)展I/O口 109
6.3.3  利用可編程接口芯片8155擴(kuò)展I/O口 116
6.4  鍵盤接口 121
6.4.1  鍵盤的工作原理 121
6.4.2  獨立式鍵盤 122
6.4.3  矩陣式鍵盤 124
6.5  顯示器接口 127
6.5.1  LED顯示器與接口 128
6.5.2  液晶顯示技術(shù) 134
6.6  功率驅(qū)動接口技術(shù) 136
6.6.1  光電耦合器輸出接口電路 136
6.6.2  繼電器輸出接口電路 137
6.6.3  晶閘管接口電路 138
本章總結(jié) 140
習(xí)題 140
第7章  MCS-51單片機(jī)測控接口 142
7.1  D/A轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用 142
7.1.1  D/A轉(zhuǎn)換器概述 143
7.1.2  DAC0832芯片及與單片機(jī)接口 144
7.2  A/D轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用 151
7.2.1  A/D轉(zhuǎn)換器概述 151
7.2.2  ADC0809芯片及其與單片機(jī)的接口 152
7.3  開關(guān)量接口 156
7.3.1  開關(guān)量輸入接口 156
7.3.2  開關(guān)量輸出接口 157
本章總結(jié) 159
習(xí)題 159
第8章  MCS-51單片機(jī)串行通信 162
8.1  串行通信基礎(chǔ) 162
8.1.1  串行通信的基本原理 163
8.1.2  串行通信的數(shù)據(jù)通信形式 166
8.1.3  串行通信的傳送速率 167
8.1.4  串行通信的錯誤校驗 167
8.1.5  串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn) 168
8.2  MCS-51單片機(jī)串行接口 173
8.2.1  MCS-51單片機(jī)串行接口的結(jié)構(gòu) 173
8.2.2  串行接口的控制寄存器 174
8.2.3  串行接口的工作方式 176
8.3  單片機(jī)串行接口應(yīng)用 182
本章總結(jié) 186
習(xí)題 186
第9章  MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性及抗干擾設(shè)計 188
9.1  干擾的來源及影響 188
9.1.1  干擾的來源 188
9.1.2  干擾產(chǎn)生的后果 188
9.2  單片機(jī)系統(tǒng)中的硬件抗干擾設(shè)計 189
9.2.1  干擾的耦合方式 189
9.2.2  常用硬件抗干擾技術(shù) 190
9.3  軟件抗干擾措施 192
9.3.1  模擬輸入信號抗干擾 192
9.3.2  克服系統(tǒng)“死機(jī)”的現(xiàn)象 192
9.3.3  系統(tǒng)復(fù)位特征 193
9.4  “看門狗”技術(shù)和掉電保護(hù) 194
9.4.1  “看門狗”技術(shù) 194
9.4.2  掉電保護(hù)電路 200
習(xí)題 202
第10章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 204
10.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計內(nèi)容 204
10.1.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般硬件組成 204
10.1.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 207
10.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法 207
10.2.1  確定系統(tǒng)的功能與性能 207
10.2.2  確定系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 208
10.2.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計原則 209
10.2.4  硬件設(shè)計 210
10.2.5  軟件設(shè)計 211
10.2.6  資源分配 212
10.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā) 213
10.3.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真 213
10.3.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的制版 213
10.3.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試 213
10.3.4  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的編程、下載與運(yùn)行 214
10.4  單片機(jī)在溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 214
10.4.1  系統(tǒng)硬件設(shè)計 214
10.4.2  系統(tǒng)軟件設(shè)計 218
本章總結(jié) 224
習(xí)題 224
附錄A  MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)表 225
附錄B  ASCII（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）表 230
參考文獻(xiàn) 233

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3. 單片機(jī)實用技術(shù)項目教程 [主編 周威 熊輝]
4. 單片機(jī)原理及應(yīng)用項目化教程（C語言版） [主編 謝四連　王善偉　李石林]
5. 單片機(jī)控制技術(shù) [李美菊 劉敏 許艷梅]
6. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項目教程（C語言版）（第二版） [主編 郭志勇]
7. 單片機(jī)技術(shù)實驗實訓(xùn)教程（第二版） [周越 鄭棣]
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10. 單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計（第二版） [主編 胡輝 ]
11. 單片機(jī)原理及典型應(yīng)用接口技術(shù) [劉甫 陳健美 編著]
12. 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程（C語言版） [主編 周國運(yùn)]
13. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與訓(xùn)練 [胡輝 主編]
14. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項目教程（C語言版） [郭志勇]
15. 單片機(jī)原理及應(yīng)用（C語言版） [周國運(yùn) 主編]
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17. 16位單片機(jī)及語音嵌入式系統(tǒng) [趙定遠(yuǎn) 馬洪江 主編]
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19. 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [金龍國 主編]
20. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) [秦實宏 周龍 肖忠 等編著]
21. 單片機(jī)接口技術(shù)（C51版） [張道德 編著]
22. 單片機(jī)原理及基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 [蔡方凱 主編]
23. 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [胡輝 主編]
24. 單片機(jī)技術(shù)實驗實訓(xùn)教程 [周越 等編著]
25. 單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [李云鋼 等編著]
26. 計算機(jī)硬件技術(shù)實驗教程 [張志勇 戴金波 主編]