单片机原理与应用

第1章　单片机概述 1

1.1　单片机的历史及发展概况 1

目录 1

1.2　单片机的发展趋势 2

1.2.1　CPU的改进 2

1.2.2　存储器的发展 2

1.2.3　片内I/O口的改进 2

1.2.4　集成更多的外围电路 3

1.2.5　引脚的多功能 3

1.2.6　低功耗 3

1.2.7　专用型单片机发展加快 4

1.3　单片机的应用 4

1.3.1　单片机在各类仪器仪表中的应用 4

1.3.2　单片机在工业测控中的应用 4

1.3.3　单片机在计算机网络与通信技术中的应用 4

1.4　8位单片机的主要生产厂商和机型 5

1.4.1　单片机主要厂商 5

1.3.4　单片机在日常生活及家电中的应用 5

1.4.2　单片机主要产品 6

第2章　MCS-51单片机的结构与原理 8

2.1 MCS-51单片机的硬件功能 8

2.2 MCS-51硬件系统结构 10

2.2.1 运算部件 11

2.2.2 控制部件 12

2.3 存储器结构 12

2.3.2 数据存储器 13

2.3.1 程序存储器 13

2.4 I/O端口 19

2.4.1 P0口 19

2.4.2 P1口 21

2.4.3 P2口 21

2.4.4 P3口 21

2.4.5 I/O的接口要求与负载能力 21

2.4.6 I/O口的读—修改—写特性 22

2.5 复位电路 22

2.5.2 复位电路 23

2.5.1 复位时片内各寄存器的状态 23

2.6 CPU时序 24

2.6.1 时钟电路 24

2.6.2 时序 25

2.7 CPU引脚功能 27

2.8 单片机的工作方式 30

2.8.1 复位方式 31

2.8.2 程序执行方式 31

2.8.3 CHMOS型单片机低功耗工作方式 32

2.8.4 编程和校验方式 33

习题 33

第3章 MCS-51单片机指令系统 34

3.1 MCS-51指令系统简介 34

3.1.1 汇编指令 35

3.1.2 指令代码的格式 35

3.1.3 指令中的常用符号 35

3.2 寻址方式 36

3.2.1 寄存器寻址方式 36

3.2.2 寄存器间接寻址 37

3.2.3 立即寻址 38

3.2.4 直接寻址 38

3.2.5 基址寄存器＋变址寄存器的间接寻址 39

3.2.6 相对寻址 39

3.2.7 位寻址 40

3.3 指令系统 40

3.3.1 数据传送指令 41

3.3.2 算术运算指令 47

3.3.3　逻辑运算指令 53

3.3.4　控制转移指令 57

3.3.5　位操作指令 63

习题 65

第4章　汇编语言及程序设计 68

4.1　汇编语言及格式 68

4.1.1　汇编语言的特点 68

4.1.2　汇编语言的语句格式 69

4.1.3　伪指令 69

4.1.4　汇编语言程序的汇编 72

4.2.2　程序的基本结构 73

4.2　汇编语言程序设计 73

4.2.1　汇编语言程序设计的基本步骤 73

4.2.3　简单程序设计 74

4.2.4　分支程序设计 75

4.2.5　循环程序设计 79

4.2.6　子程序设计 83

4.3　汇编语言程序设计举例 87

4.3.1　查表程序 87

4.3.3　算术运算程序 89

4.3.2　数制转换程序 89

4.3.4　数字滤波程序 93

4.3.5　排序与检索程序 94

4.3.6　布尔处理程序 94

4.4　浮点数运算程序设计 95

4.4.1　浮点数的表示 95

4.4.2　浮点数的运算 99

习题 100

5.1.1　定时方法概述 102

5.1　定时器／计数器的结构 102

第5章　定时器／计数器 102

5.1.2　定时器／计数器的结构 103

5.2　定时器／计数器的工作方式 105

5.2.1　工作方式0 105

5.2.2　工作方式1 106

5.2.3　工作方式2 107

5.2.4　工作方式3 108

5.3.1 T2的特殊功能寄存器 109

5.3　定时器／计数器T2 109

5.3.2 T2的工作方式 110

5.4 定时器／计数器的编程和应用 113

5.4.1 定时器／计数器对输入信号的要求 113

5.4.2 定时器／计数器初值的求法 114

5.4.3 运行中读定时器／计数器 115

5.4.4 门控制位GATE的功能和使用方法 115

5.4.5 定时器／计数器的应用 116

习题 118

6.1.1 基本通信方式 120

6.1 串行通信基础 120

第6章 串行通信接口 120

6.1.2 异步通信和同步通信 122

6.1.3 串行接口芯片 124

6.2 串行通信总线标准及其接口 125

6.3 MCS-51的串行接口 126

6.3.1 串行口的结构 126

6.3.2 串行口的工作方式0 129

6.3.3 串行口的工作方式1 131

6.3.4 串行口的工作方式2 132

6.3.5 串行口的工作方式3 134

6.3.6 MCS-51串行通信的波特率 134

6.4 串行口应用举例 136

6.4.1 利用串行口工作方式0扩展I/O口 136

6.4.2 用串行口进行异步单工通信 138

6.5 多机通信 142

习题 144

7.1 中断的定义和作用 146

第7章 中断系统 146

7.1.1 中断的作用 147

7.1.2　中断源 147

7.1.3　中断系统的功能 148

7.2　MCS-51单片机中断系统 149

7.2.1　MCS-51单片机的中断系统结构 149

7.2.2　中断管理 152

7.2.3　外部中断方式的选择 153

7.2.4　中断响应时间 154

7.2.6　MCS-51中断系统的初始化 155

7.2.5　中断请求的撤除 155

7.3　扩充外中断源 156

7.3.1　利用定时器扩充中断源 156

7.3.2　中断和查询相结合 157

7.3.3　用优先级编码器扩展外部中断源 158

7.3.4　采用8259扩展外部中断源 159

7.4　中断系统应用举例 159

习题 161

8.1　系统接口技术概述 163

第8章　单片机系统扩展设计 163

8.1.1　并行接口设计基础 164

8.1.2　串行接口设计基础 165

8.2　存储器扩展技术 169

8.2.1　存储器扩展概述 169

8.2.2　存储器的并行扩展 171

8.2.3　存储器的串行扩展 177

8.3　输入输出（I/O）和中断扩展技术 184

8.3.1　并行扩展I/O接口 184

8.3.2　串行扩展I/O接口 186

习题 190

第9章　键盘和显示器接口设计 191

9.1　I/O接口技术概述 191

9.1.1 I/O接口电路的功能 191

9.1.2 I/O数据传送的控制方式 192

9.2 键盘接口技术 193

9.2.1 键盘的特点和常用接口设计 193

9.2.2　独立式按键接口设计 196

9.2.3　矩阵式键盘接口设计 198

9.3　显示器接口技术 205

9.3.1 LED显示器接口设计 205

9.3.2 LCD显示器接口设计 210

习题 218

第10章 DAC、ADC和其他接口设计 220

10.1 数模转换器（DAC）接口技术 220

10.1.1 DAC的构成和特性参数 220

10.1.2 DAC芯片的选择 222

10.1.3 DAC并行接口设计 225

10.1.4 DAC串行接口设计 230

10.2 模数转换器（ADC）接口技术 233

10.2.1 ADC基本构成和特性参数 233

10.2.2 ADC并行接口设计 235

10.2.3 ADC串行接口设计 240

10.3 其他常用接口技术 244

10.3.1 串行通信接口 244

10.3.2 开关量和功率接口 248

10.3.3 程控量程转换接口 250

10.3.4 电源电路接口 252

习题 254

第11章 C51语言及嵌入式实时操作系统基础 256

11.1 C51语言基础 256

11.1.1 C51语言概述 256

11.1.2 C51的数据类型及存储模式 257

11.1.3 C51变量 258

11.1.4 C51对中断的支持 260

11.2.2 μVision2集成开发环境 261

11.2.1 概述 261

11.2 开发工具Keil Software简介 261

11.2.3 工具套件 262

11.2.4 开发流程 263

11.2.5 程序应用与编写优化代码 264

11.2.6 C51编译器指示参数 265

11.3 嵌入式实时操作系统 266

11.3.1 实时操作系统的概念 266

11.3.2 实时操作系统的特点 267

11.3.3 多任务实时系统的基本特征 268

11.3.4 MCS-51的实时操作系统RTX51 269

11.3.5 MCS-51的RTX51简单应用 269

11.4 实时系统应用——交通灯控制器 272

11.4.1 交通灯控制器命令 272

11.4.2 应用程序 273

11.4.3 实时系统仿真 279

习题 281

12.1 电路外观 282

第12章 ZKS-03单片机实验仪简介及使用说明 282

12.2 系统组成 283

12.3 实验仪功能与特点 283

12.4 实验仪结构 284

12.4.1 应用接口 284

12.4.2 I/O地址分配 286

12.4.3 跳线选择器 287

12.4.4 DP-51单元器件简介 289

12.4.5 基本实验电路单元简介 290

12.5.1 Keil C51简介 292

12.5 实验仪使用说明 292

12.5.2 建立第一个Keil C51应用程序 293

12.5.3 程序文件的编译、连接 294

12.5.4 下载 296

12.5.5 调试功能 298

12.5.6 全速运行 304

12.5.7 操作步骤 307

12.5.8 注意的问题 308

习题 309

第13章 MCS-51单片机实验 310

实验一 交通信号灯控制实验 310

实验目的 310

实验内容及步骤 310

实验电路 310

程序框图 310

实验目的 311

实验内容与步骤 311

实验二　P1口输入、输出实验 311

实验电路 312

实验说明 312

程序框图 313

实验原理 314

实验内容与步骤 314

实验电路 314

实验目的 314

实验三　外部中断实验 314

实验四　定时器／计数器实验 315

实验目的 315

实验原理 315

实验内容与步骤 315

实验电路 315

实验五　8155并行接口实验 316

实验目的 316

实验原理 316

实验目的 317

实验六　LED数码显示实验 317

实验内容与步骤 317

实验电路 317

实验原理 318

实验内容与步骤 318

实验电路 318

实验七　键盘扫描实验 319

实验目的 319

实验原理 319

实验参考流程图 320

实验内容 320

实验参考电路 320

实验八　步进电机控制实验 321

实验目的 321

步进电机简介 321

实验原理 322

实验内容 322

实验原理 323

实验目的 323

实验九　电子音调实验 323

实验电路 323

实验内容 324

实验电路 324

实验十　串行数／模转换实验 325

实验目的 325

实验内容 325

TLC 5620使用简介 325

编程提示 327

实验电路 327

实验十一　串行模／数转换实验 328

实验目的 328

实验内容 328

TLC 0834使用简介 328

实验参考电路 330

编程提示 331

附录A ASCII码（美国标准信息交换码） 333

附录B MCS-51指令功能简述表 335

参考文献 339