單片機原理及應用

本書以51系列單片機為核心，介紹單片機的原理及應用。內容包括單片機概述，單片機的硬件結構和原理，51單片機指令系統與彙編語言程序設計，單片機的C51程序設計，51單片機的定時器/計數器、串行接口、中斷系統，系統擴展技術與I/O接口技術，以及單片機系統的設計與應用實例。 ^[1] 

本書參考了各種系列單片機的*新資料，收錄了作者在單片機開發應用方面的*新成果，給出了大量的實驗與實訓實例。 全書具有較強的系統性、先進性和實用性。內容選材精練，論述簡明，每章均配有豐富的習題。本書可作為高等院校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、測控技術與儀器等專業的單片機課程教材，也可作為工程技術人員在單片機應用技術方面的參考書。 ^[1] 

序

前言

第1章單片機概述1

1.1什麼是單片機2

1.2單片機的組成3

1.3單片機的特點4

1.4單片機的發展過程與趨勢5

1.4.1單片機的發展過程6

1.4.2單片機的發展趨勢6

1.5單片機的應用領域8

本章小結9

習題10

第2章51系列單片機的硬件結構和原理11

2.151系列單片機的基本結構11

2.1.151系列單片機的內部總體結構13

2.1.251系列單片機的片內資源13

2.251系列單片機的引腳功能15

2.2.151系列單片機的引腳圖與封裝方式15

2.2.251系列單片機的引腳説明15

2.2.351系列單片機的引腳應用特性18

2.351系列單片機的存儲器結構19

2.3.1程序存儲器19

2.3.2數據存儲器20

2.3.3特殊功能寄存器22

2.451系列單片機的並行I/O接口25

2.4.1P0口26

2.4.2P1口27

2.4.3P2口27

2.4.4P3口28

2.4.5I/O端口的操作28

2.5時鐘電路與CPU時序30

2.5.1時鐘電路30

2.5.2CPU時序30

2.5.3典型指令的取指和執行時序31

2.5.4訪問外部ROM的操作時序32

2.5.5訪問外部RAM的操作時序33

2.651系列單片機的復位狀態與復位電路34

2.6.1復位狀態34

2.6.2復位電路35

2.751系列單片機的低功耗運行方式36

2.7.1方式設定36

2.7.2空閒工作方式37

2.7.3掉電保護方式37

2.8實驗與實訓38

2.8.1汽車轉向燈控制器的設計38

2.8.2音頻驅動實驗40

本章小結42

習題42

單片機原理及應用目錄第3章51系列單片機的指令系統和彙編語言程序設計45

3.151系列單片機的指令格式及標識46

3.1.1指令格式46

3.1.2指令中常用的符號47

3.1.3偽指令47

3.251系列單片機指令的尋址方式49

3.2.1直接尋址50

3.2.2立即尋址50

3.2.3寄存器尋址50

3.2.4寄存器間接尋址50

3.2.5基址+變址尋址51

3.2.6相對尋址51

3.2.7位尋址51

3.351系列單片機的指令系統51

3.3.1數據傳送類指令52

3.3.2算術運算類指令56

3.3.3邏輯運算及移位類指令58

3.3.4控制轉移類指令59

3.3.5位操作類指令63

3.4彙編語言程序設計65

3.4.1程序設計方法65

3.4.2順序程序設計66

3.4.3分支程序設計68

3.4.4循環程序設計69

3.4.5查表程序設計70

3.4.6子程序設計72

3.5實驗與實訓73

3.5.1數據傳送指令訓練73

3.5.2多字節十進制加法77

3.5.3拆字程序78

3.5.4二進制轉BCD碼79

3.5.5延時程序的設計80

本章小結81

習題81

第4章C51程序設計87

4.1C51程序設計基礎88

4.1.1C51語言中的數據類型88

4.1.2C51語言中的常量和變量90

4.1.3C51語言中的運算符93

4.1.4C51的存儲模式與絕對地址訪問94

4.2C51程序的基本結構96

4.2.1順序結構96

4.2.2分支結構96

4.2.3循環結構98

4.3硬件資源的C51訪問101

4.4Keil C51集成環境的使用103

4.4.1Keil μ Vision4運行環境介紹103

4.4.2Keil μ Vision4集成開發環境的單片機開發流程106

4.5編程舉例110

4.5.1用C語言實現輸入輸出編程110

4.5.2用C語言實現邏輯運算110

4.5.3用C語言實現數據轉換110

4.5.4用C語言實現公式的編輯111

4.6實驗與實訓112

4.6.1簡單矩陣運算112

4.6.2數據排序114

4.6.3延時程序的設計115

本章小結115

習題116

第5章51系列單片機的定時器/計數器120

5.151系列單片機定時器/計數器的結構及工作原理120

5.1.1定時器/計數器的結構121

5.1.2定時器/計數器的工作原理121

5.251系列單片機定時器/計數器的控制寄存器122

5.2.1控制寄存器（TCON）122

5.2.2方式選擇寄存器(TMOD)122

5.351系列單片機定時器/計數器的工作方式123

5.3.1工作方式0123

5.3.2工作方式1124

5.3.3工作方式2124

5.3.4工作方式3125

5.451系列單片機定時器/計數器的應用舉例125

5.4.1計數初值的計算125

5.4.2定時器/計數器的初始化126

5.4.3應用舉例127

5.5實驗與實訓130

5.5.1用C語言實現定時器/計數器的編程130

5.5.2用定時器/計數器實現軟件“看門狗”的原理131

5.5.3單片機LED亮度控制系統設計134

本章小結138

習題138

第6章51系列單片機的串行接口140

6.1串行通信基礎141

6.1.1通信方式141

6.1.2串行通信方式141

6.1.3波特率143

6.2串行接口的工作原理143

6.2.1串行接口的結構143

6.2.2串行接口的控制144

6.2.3串行接口的4種工作方式146

6.2.4波特率設計150

6.3串行接口應用舉例151

6.3.1方式0應用151

6.3.2方式1應用153

6.3.3方式2和方式3的應用155

6.3.4串行通信接口157

6.4實驗與實訓163

6.4.1用串行接口實現點亮LED163

6.4.274LS164串轉並實驗164

6.4.374LS165並轉串實驗165

6.4.4單片機間的多機通信167

本章小結172

習題173

第7章51系列單片機的中斷系統175

7.1中斷的概念175

7.2中斷系統結構176

7.3中斷的相關寄存器177

7.4中斷響應過程及外部中斷180

7.5利用中斷技術實現單相電動機調速的實例182

7.6實驗與實訓184

7.6.1多中斷源的連接184

7.6.2遊樂設備控制板外部中斷的應用186

本章小結189

習題190

第8章單片機的接口技術與擴展技術192

8.1單片機的最小系統193

8.1.18031單片機的最小系統193

8.1.2芯片上具有程序存儲器的單片機最小系統194

8.2I2C總線EEPROM芯片擴展194

8.2.1器件引腳194

8.2.2I2C總線協議簡述195

8.2.3寫數據操作197

8.2.4讀取操作198

8.2.5編程199

8.3單片機I/O接口的擴展206

8.3.1芯片引腳及功能206

8.3.274LS595與單片機的接口及編程206

8.4鍵盤及數碼管顯示技術208

8.4.1鍵盤208

8.4.2數碼管顯示單元213

8.4.3TM1637的應用217

8.5圖形點陣液晶顯示屏的使用223

8.5.1CM128642液晶屏介紹223

8.5.2顯示控制命令225

8.5.3CM128642應用實例225

8.6時鐘芯片的擴展233

8.6.1DS1302芯片概述234

8.6.2芯片各功能詳解234

8.6.3DS1302應用實例237

8.7串行A/D轉換器的擴展240

8.7.1芯片簡介240

8.7.2引腳排列與引腳功能241

8.7.3TM7705的芯片內寄存器241

8.7.4TM7705內部基準244

8.7.5TM7705的數字接口244

8.8串行接口的D/A轉換器擴展247

8.8.14～20mA電路原理圖248

8.8.2D/A轉換器MCP4821249

8.8.3MCP4821驅動程序251

8.9實驗與實訓252

本章小結256

習題257

第9章單片機應用系統設計259

9.1單片機系統的開發流程259

9.2太陽能路燈控制板的設計261

9.2.1需求分析261

9.2.2硬件設計261

9.2.3軟件設計263

9.3指紋鎖數據採集與傳輸的設計270

9.3.1需求分析270

9.3.2硬件設計270

9.3.3軟件設計271

本章小結290

習題291

參考文獻293 ^[1]