單片機原理及應用

第1章　初識單片機 1

1.1 什麼是單片機 1

1.2 單片機的歷史 2

1.3 單片機的特點和應用 2

1.3.1 單片機的應用特點 2

1.3.2 單片機的應用領域 3

1.4 單片機應用系統的組成 4

1.5 典型單片機性能概述 5

1.6 各類嵌入式處理器簡介 10

1.6.1 嵌入式微控制器（單片機） 10

1.6.2 嵌入式數字信號處理器 10

1.6.3 嵌入式微處理器 11

1.6.4 嵌入式片上系統 12

1.7 計算機中的數制與編碼 12

1.7.1 無符號數的表示及運算 12

1.7.2 帶符號數的表示及運算 16

1.7.3 二進制數編碼 20

1.7.4 計算機中數的定點表示和浮點表示 21

習題 22

第2章 單片機的基本結構 23

2.1 單片機的結構概述 23

2.2 中央處理器 24

2.2.1 運算器 24

2.2.2 控制器 25

2.2.3 專用寄存器 27

2.2.4 振盪器 29

2.3 單片機的引腳功能 30

2.3.1 電源及時鐘引腳 31

2.3.2 控制引腳 31

2.3.3 並行I/O接口 32

2.4 存儲器 35

2.4.1 程序存儲空間 36

2.4.2 數據存儲空間 36

2.5 MCS-51單片機的工作方式 40

2.5.1 復位方式 40

2.5.2 程序執行方式 41

2.5.3 低功耗方式 41

習題 41

第3章 單片機的指令系統 43

3.1 彙編指令的格式 43

3.2 尋址方式 44

3.3 指令系統 47

3.3.1 數據傳送類指令 48

3.3.2 算術運算類指令 52

3.3.3 邏輯操作類指令 57

3.3.4 控制轉移類指令 59

3.3.5 位操作類指令 64

習題 65

第4章 彙編語言程序設計 67

4.1 彙編語言程序的格式 67

4.2 偽指令 68

4.3 彙編語言程序的基本結構 71

4.3.1 順序結構 71

4.3.2 分支結構 71

4.3.3　循環結構 73

4.4 系統編程的步驟、方法和技巧 78

4.4.1 擬定系統的工作流程圖 79

4.4.2 子功能模塊程序或子程序的分解與分析 79

4.4.3 子功能模塊程序或子程序的設計與調試 80

4.4.4 系統程序的連接與調試 81

4.5 實驗 81

習題 84

第5章 單片機的C語言程序設計 85

5.1 C51語言概述 85

5.1.1 C51語言與彙編語言的比較 85

5.1.2 C51語言與標準C語言的比較 86

5.1.3 使用C51語言編制程序的步驟 86

5.2 C51語言對標準C語言的擴展 87

5.2.1 數據類型 87

5.2.2 存儲類型及存儲區 89

5.2.3 特殊功能寄存器 91

5.2.4 位變量的定義 93

5.2.5 存儲模式 94

5.2.6 函數的使用 94

5.2.7 C51語言的指針 97

5.2.8 訪問地址 98

5.3 C51和彙編語言的混合編程 100

5.3.1 命名規則 100

5.3.2 參數傳遞規則 100

5.3.3 在C51語言中直接插入彙編語言指令 101

5.4 使用C51語言編程的技巧 102

5.5 實驗 104

習題 108

第6章 單片機的功能部件 109

6.1 中斷系統 109

6.1.1 中斷概述 109

6.1.2 單片機的中斷系統 110

6.1.3 中斷控制 112

6.1.4 中斷響應過程 113

6.1.5 中斷系統應用實例 115

6.1.6 中斷程序舉例 117

6.2 定時/計數器 118

6.2.1 定時/計數器概述 118

6.2.2 定時/計數器的結構 119

6.2.3 定時/計數器的工作方式寄存器 120

6.2.4 定時/計數器的控制寄存器 121

6.2.5 定時/計數器的工作方式 121

6.2.6 定時/計數器應用舉例 123

6.3 串行接口 125

6.3.1 數據通信概述 125

6.3.2 單片機的串行接口 131

6.3.3 控制串行接口的寄存器 131

6.3.4 串行接口的4種工作方式 133

6.3.5 多機系統通信 137

6.3.6 波特率計算 137

6.3.7 單片機與PC通信技術 138

6.4 實驗 141

習題 142

第7章 單片機的系統擴展 144

7.1 單片機小系統 144

7.1.1 8051/8751單片機小系統 144

7.1.2 8031單片機小系統 144

7.1.3 小系統的工作時序 145

7.2 並行擴展概述 146

7.2.1 總線 146

7.2.2 擴展總線的實現 147

7.3 程序存儲器擴展 149

7.3.1 常用程序存儲器和地址鎖存器簡介 149

7.3.2 典型EPROM擴展電路 150

7.4 數據存儲器擴展 152

7.4.1 數據存儲器的讀/寫控制與時序 152

7.4.2 常用SRAM芯片簡介 154

7.4.3 典型SRAM芯片擴展電路 154

7.5 I/O接口擴展 157

7.5.1 用鎖存器擴展輸出接口 157

7.5.2 用三態門擴展輸入接口 158

7.6 可編程並行I/O接口擴展 160

7.6.1 可編程並行I/O接口芯片8255A 160

7.6.2 可編程多功能接口芯片8155 166

習題 173

第8章 單片機的接口技術 175

8.1 單片機與鍵盤的接口 175

8.1.1 鍵盤的工作原理 175

8.1.2 獨立式鍵盤與單片機的接口 176

8.1.3 矩陣式鍵盤與單片機的接口 178

8.2 單片機與LED顯示器的接口 182

8.2.1 LED顯示器 182

8.2.2 LED顯示器接口技術 183

8.3 單片機與字符型LCD的接口 187

8.3.1 液晶顯示概述 187

8.3.2 1602字符型LCD簡介 188

8.4 單片機與ADC的接口 197

8.4.1 ADC概述 197

8.4.2 ADC0809芯片 198

8.4.3 ADC0809芯片與單片機的接口設計 201

8.5 單片機與DAC的接口 205

8.5.1 DAC的主要特點與技術指標 205

8.5.2 DAC0832芯片 206

8.5.3 DAC0832芯片與單片機的接口設計 207

8.5.4 DAC0832芯片的應用 209

8.6 單片機與I2C總線芯片的接口 210

8.6.1 I2C總線的功能和特點 210

8.6.2 I2C總線的構成及工作原理 210

8.6.3 I2C總線的工作方式 211

8.6.4 具有I2C總線接口的E2PROM 212

8.7 單片機與DS18B20芯片的接口 224

8.7.1 DSl8B20芯片的特點 224

8.7.2 DS18B20芯片封裝形式及引腳功能 224

8.7.3 DS18B20芯片的內部結構 224

8.7.4 DS18B20芯片的測温原理 226

8.7.5 DS18B20芯片的ROM指令 227

8.7.6 DS18B20芯片的工作時序 228

8.7.7 DS18B20芯片與單片機的典型接口設計 229

習題 232

第9章 單片機應用系統的開發 233

9.1 開發系統 233

9.1.1 開發系統的功能 233

9.1.2 開發系統的分類 233

9.1 Keil μVision2概述 234

9.2 Keil μVision2的界面組成 235

9.3 Keil μVision2的設置 235

9.4 Keil μVision2集成開發系統的使用 241

9.4.1 單片機的仿真過程 241

9.4.2 程序的調試過程 241

9.4.3 生成HEX文件 247

9.5 Proteus電路設計快速入門 247

9.6 Proteus與Keil聯調 257

第10章 課程設計—温度反饋控制系統 259

附錄A ASCII表 263

附錄B MCS-51單片機指令表 264

附錄C C51庫函數 268

參考文獻 273

莊俊華，北京建築大學副教授，北京理工大學 控制科學與工程專業博士，出版教材及著作、譯作11部。主持校級教研項目1項，參與教研項目多項。講授課程：單片機原理及應用，檢測技術與儀表，過程控制。