單片機原理及應用

本書分為兩部分共9章，前面5章介紹標準MCS?51單片機的基本原理、內部結構、指令系統和C51程序設計；後4章重點介紹Silabs 公司推出的高集成度、高性能的RISC單片機C8051F410，包括單片機硬件結構和常用片內資源的工作原理、程序設計等，最後1章給出應用實例。本書重在原理與實踐，從標準51開始由淺入深出詳細介紹C8051F410，旨在培養讀者的單片機基礎知識和系統實用開發技能，讓讀者逐步掌握單片機的工作原理、電路設計與程序編寫能力。本書為浙江省省級精品課程建設成果。本書適合各類本科高等院校、高等職業技術學院、中等技術學校電氣類、電子信息類、自動化類、計算機類及機械電子工程專業單片機課程教材，也可供剛剛接觸單片機的初學者自學閲讀和從事單片機應用設計的工程技術人員參考。

主編吳桂初，温州大學教授，浙江省低壓電器重點實驗室主任、“單片機原理及應用”精品課程負責人、“智能電網用低壓電器技術”重點科技創新團隊帶頭人。浙江省浙重大科技專項專家組專家，中國電工技術學會電工產品可靠性研究會常務理事。主持浙江省重大科技專項多項，發表學術論文60餘篇。

前言

第1章 緒論 1

1.1 單片機的發展概況 1

1.1.1 單片機的發展歷史 1

1.1.2 單片嵌入式系統 2

1.2 單片機的應用及發展趨勢 3

1.2.1 單片機應用系統結構 3

1.2.2 單片嵌入式系統的應用領域 4

1.2.3 單片機的發展趨勢 5

1.3 SoC單片機簡介 7

1.3.1 C8051F系列單片機簡介 7

1.3.2 C8051F系列單片機的特點 7

1.3.3 C8051F系列單片機的應用 9

1.4 思考與練習 9

第2章 標準單片機硬件結構與指令系統 11

2.1 標準51單片機的基本結構及信號引腳 11

2.1.1 標準51單片機的基本結構 11

2.1.2 標準51單片機的內部結構 12

2.1.3 標準51單片機的引腳及其功能 14

2.2 標準51單片機的存儲器結構 15

2.2.1 標準51單片機的數據存儲器 16

2.2.2 標準51單片機的程序存儲器 18

2.2.3 標準51單片機的特殊功能寄存器 19

2.3 標準51單片機並行輸入/輸出口電路結構 21

2.3.1 標準51單片機的P1接口、P3接口的結構 21

2.3.2 標準51單片機的P0接口、P2接口的結構 23

2.3.3 標準51單片機並行接口的負載能力 24

2.4 標準51單片機指令系統和尋址方式 24

2.4.1 標準51單片機指令格式及常用符號 25

2.4.2 標準51單片機的尋址方式 27

2.5 標準51單片機指令分類介紹 30

2.5.1 數據傳送類指令（30條） 31

2.5.2 算術運算類指令（24條） 35

2.5.3 邏輯運算與循環類指令（25條） 39

2.5.4 控制轉移類指令（22條） 42

2.5.5 標準51單片機指令長度和週期數規律歸納 45

2.6 標準51單片機彙編語言程序設計舉例 46

2.6.1 程序編制的方法和技巧 46

2.6.2 源程序的編制 49

2.6.3 基本程序結構 51

2.6.4 簡單程序舉例 56

2.7 思考與練習 57

第3章 單片機C51語言程序設計基礎 60

3.1 C51語言程序設計概述 60

3.1.1 C51與彙編語言的區別 60

3.1.2 C51程序設計基礎 62

3.2 C51程序設計實例解析 70

3.2.1 基於C51的程序設計 70

3.2.2 C51程序設計與彙編語言程序設計的比較 71

3.3 Keil C51集成開發環境簡介 76

3.4 思考與練習 84

第4章 標準51單片機的中斷與定時 87

4.1 輸入輸出的基本概念 87

4.1.1 輸入輸出接口 87

4.1.2 輸入輸出方式 88

4.2 標準51單片機中斷系統 92

4.2.1 標準51單片機中斷源 93

4.2.2 標準51單片機中斷控制 93

4.2.3 標準51單片機中斷響應及中斷處理過程 97 ^[1] 

4.3 標準51單片機的定時器/計數器 104

4.3.1 標準51單片機定時器的控制 105

4.3.2 標準51單片機定時器的4種模式及其應用 107

4.4 定時器/計數器與中斷應用舉例 111

4.5 思考與練習 116

第5章 標準51單片機串行通信 118

5.1 串行口結構與工作原理 118

5.1.1 並行和串行通信 118

5.1.2 串行通信的波特率 119

5.1.3 標準51單片機的串行接口 119

5.2 串行通信工作方式 122

5.2.1 串行口方式0 122

5.2.2 串行口方式1 123

5.2.3 串行口方式2和方式3 123

5.2.4 波特率設定 124

5.3 串行口應用舉例 125

5.3.1 雙機通信硬件電路 125

5.3.2 PC和單片機之間的通信 132

5.4 本章小結 136

5.5 思考與練習 136

第6章 C8051F410單片機的結構與原理 137

6.1 C8051F410單片機系統結構 137

6.1.1 系統概述 137

6.1.2 系統內部結構 139

6.1.3 系統引腳 142

6.2 C8051F410存儲器組織 145

6.3 C8051F410端口輸入/輸出 151

6.3.1 端口輸入/輸出 151

6.3.2 優先權交叉開關譯碼器 152

6.3.3 端口I/O 初始化 154

6.3.4 通用端口I/O 157

6.4 C8051F410中斷系統 163

6.4.1 C8051F410中斷系統概述 163

6.4.2 中斷寄存器説明 165

6.4.3 外部中斷 169

6.5 復位與時鐘 171

6.5.1 復位源 171

6.5.2 上電覆位 172

6.5.3 掉電覆位和VDD監視器 172

6.5.4 外部復位 173

6.5.5 時鐘丟失檢測器復位 173

6.5.6 比較器0復位 174

6.5.7 PCA看門狗定時器復位 174

6.5.8 FLASH 錯誤復位 174

6.5.9 smaRTClock（實時時鐘）復位 174

6.5.10 軟件復位 175

6.6 電源管理方式 175

6.6.1 空閒方式 175

6.6.2 停機方式 175

6.6.3 掛起方式 176

6.7 思考與練習 176

第7章 C8051F41x片內定時器/計數器 177

7.1 定時器0和定時器1 177

7.2 定時器2 183

7.3 定時器3 187

7.4 可編程計數器陣列 191

7.4.1 PCA計數器/定時器 192

7.4.2 捕捉/比較模塊 192

7.5 看門狗定時器方式 198

7.5.1 看門狗定時器操作 198

7.5.2 看門狗定時器使用 199

7.6 思考與練習 204

第8章 模數和數模轉換 205

8.1 電壓基準 205

8.2 模數轉換器ADC 207

8.2.1 12位ADC結構 207

8.2.2 ADC工作方式 208

8.2.3 可編程窗口檢測器 211

8.2.4 ADC相關的I/O寄存器 213

8.2.5 ADC應用設計 216

8.2.6 ADC應用設計的深入討論 219

8.3 數模轉換器DAC 219

8.3.1 12位IDAC結構 219

8.3.2 IDA0輸出更新 220

8.3.3 IDAC輸出字格式 221

8.3.4 IDAC相關的I/O寄存器 221

8.3.5 DAC的應用設計 223

8.4 思考與練習 225

第9章 綜合應用 226

9.1 數控交流穩壓電源簡介 226

9.2 硬件電路設計 226

9.2.1 單片機小系統 226

9.2.2 降壓模塊 228

9.2.3 鍵盤模塊 228

9.2.4 顯示模塊 228

9.2.5 直流電機驅動模塊 229

9.3 軟件程序設計 229

9.3.1 變量聲明和初始化設置 229

9.3.2 主程序設計 233

9.3.3 定時器中斷任務程序設計 233

9.3.4 A/D 中斷任務程序設計 234

9.3.5 顯示任務程序設計 235

9.3.6 按鍵任務程序設計 236

9.3.7 電機任務程序設計 238

附錄 80C51單片機指令速查表 240

參考文獻 244 ^[1]