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單片機(jī)原理與應(yīng)用 第3版 ![]()
以MCS-51系列單片機(jī)芯片為主,按照硬件——軟件——接口——應(yīng)用的脈絡(luò)編寫,由淺入深,內(nèi)容豐富。系統(tǒng)的介紹了MCS-51系列單片機(jī)的工作原理、編程方法、接口電路設(shè)計、系統(tǒng)資源擴(kuò)展等。突出了I/O的應(yīng)用。
第3版前言嵌入式計算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今計算機(jī)發(fā)展的重要方向之一.單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng).被廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、網(wǎng)絡(luò)通信、智能儀器和家用電器等領(lǐng)域.已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是電子信息類學(xué)生以及其他工科學(xué)生應(yīng)掌握的一門應(yīng)用技術(shù).本書第2版是根據(jù)應(yīng)用型本科學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)特點精選內(nèi)容編寫的規(guī)劃教材.第3版亦按照普通高等教育電氣工程與自動化(應(yīng)用型)“十三五”規(guī)劃教材要求編寫.本書仍以MCS ̄51系列單片機(jī)芯片為主.按照硬件—軟件—接口—應(yīng)用的脈絡(luò)編寫.由淺入深地介紹了MCS ̄51系列單片機(jī)的工作原理、編程方法、接口電路設(shè)計、系統(tǒng)資源擴(kuò)展等.注重接口技術(shù)和實例的示范.為了方便教學(xué)和學(xué)習(xí).本書保持了第2版的大體結(jié)構(gòu).在保留原書主體內(nèi)容與特色的前提下.對其內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化、補充和調(diào)整.刪除了當(dāng)前單片機(jī)應(yīng)用較少、較難或一般性技術(shù)說明的內(nèi)容.突出應(yīng)用編程的學(xué)習(xí).增加了單片機(jī)控制等應(yīng)用的實例.在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與項目實例一章中給出了紅外遙控避障小車應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的示范.針對教學(xué)需要和考慮到便于初學(xué)者理解.對一些應(yīng)用實例.本書分別給出了匯編語言程序和C51程序.既便于讀者學(xué)習(xí)和理解硬件知識.又能提高應(yīng)用編程能力.此外.在編寫過程中.編者將在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用、電子產(chǎn)品研發(fā)以及指導(dǎo)學(xué)生課外科技活動等方面的經(jīng)驗和實例寫入教材.用淺顯生動的小型示例貫穿整個知識結(jié)構(gòu).使讀者能迅速理解單片機(jī)各模塊的實際用途和用法.最后以兩個項目設(shè)計為總結(jié).向讀者介紹了一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方法和技巧.使得閱讀此書不再是抽象的理論記憶.而成為通往真實工程研發(fā)的一條便捷渠道.全書共11章.主要內(nèi)容包括:緒論.MCS ̄51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理.MCS ̄51單片機(jī)指令系統(tǒng)與程序設(shè)計.MCS ̄51中斷系統(tǒng)及應(yīng)用示例.MCS ̄51定時器/計數(shù)器及其應(yīng)用.MCS ̄51單片機(jī)的串行接口.單片機(jī)C語言程序設(shè)計與應(yīng)用.單片機(jī)系統(tǒng)總線與資源擴(kuò)展.單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)接口技術(shù).數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換接口.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與項目實例.本書由湖南工程學(xué)院林國漢任主編.長沙理工大學(xué)張靜和湖南工程學(xué)院胡瑛任副主編.由全國高等學(xué)校電氣工程與自動化(應(yīng)用型)規(guī)劃教材編審委員會主任委員劉國榮教授主審.其中第1章由長沙理工大學(xué)張靜編寫.第2章、第4章由湖南工程學(xué)院喬匯東編寫.第3章和附錄由胡瑛編寫.第6章由湘潭大學(xué)張瑩編寫.第7章、第11章由林國漢編寫.第8章、第9章由張靜和湖南工程學(xué)院王迎旭編寫.第5章、第10章由長沙理工大學(xué)楊鑫編寫.全書由林國漢和王迎旭負(fù)責(zé)統(tǒng)稿、修改.本書是在第2版基礎(chǔ)上修訂的.在本書編寫過程中得到許多專家和同行的大力支持和熱情幫助.并提出了寶貴意見.在此一并表示衷心的感謝.由于編者的水平有限.加之單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展.書中難免有些不完善、不足和疏忽之處.希望讀者批評指正.在編寫過程中參考了許多同行的著作.編者已在書后盡可能地列出.如有遺漏.請來函指出.以便修訂時更正.本書既可用作高等工科院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器、計算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)以及機(jī)電一體化等電氣類專業(yè)的教學(xué)用書.也可供參加大學(xué)生電子設(shè)計大賽的院校師生和從事單片機(jī)應(yīng)用與產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考.編者
目 錄
第3 版前言
第1 版前言
第1 章 緒論 1
1. 1 單片機(jī)及其特點概述 1
。 1. 1 微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的
概念 1
1. 1. 2 單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點 2
1. 2 單片機(jī)的發(fā)展與常用系列簡介 2
。. 2. 1 單片機(jī)的發(fā)展概況 2
。. 2. 2 常用單片機(jī)系列簡介 3
1. 3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 7
。. 3. 1 單片機(jī)在實時控制系統(tǒng)中的
應(yīng)用 7
1. 3. 2 單片機(jī)在智能儀器儀表中的
應(yīng)用 7
。. 3. 3 單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用 8
1. 3. 4 單片機(jī)在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用 8
。. 3. 5 單片機(jī)在智能機(jī)器人中的應(yīng)用 8
本章小結(jié) 9
思考題與習(xí)題 9
第2 章。停茫樱担 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與
工作原理 10
2. 1。停茫樱担 系列單片機(jī)的基本組成 10
。. 1. 1 硬件組成 10
2. 1. 2 MCS ̄51 單片機(jī)的引腳功能 12
。. 1. 3 振蕩器、時鐘電路及時序 13
2. 2 存儲器組織與操作 15
。. 2. 1 MCS ̄51 程序存儲器地址
空間 15
。. 2. 2。停茫樱担 數(shù)據(jù)存儲器地址
空間 16
。. 2. 3 特殊功能寄存器地址空間 17
2. 3 并行I/ O 接口 20
。. 3. 1 并行I/ O 接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 20
。. 3. 2 并行I/ O 接口的“讀—改—寫
操作 23
。. 3. 3 并行I/ O 接口的負(fù)載能力 23
2. 4 MCS ̄51 單片機(jī)的復(fù)位 23
本章小結(jié) 25
思考題與習(xí)題 25
第3 章。停茫樱担 單片機(jī)指令系統(tǒng)與
程序設(shè)計 26
3. 1。停茫樱担 單片機(jī)指令概述 26
3. 2 MCS ̄51 單片機(jī)的尋址方式 27
。. 2. 1 立即尋址 27
3. 2. 2 直接尋址 28
。. 2. 3 寄存器尋址 28
。. 2. 4 寄存器間接尋址 28
。. 2. 5 變址尋址 28
。. 2. 6 相對尋址 28
3. 2. 7 位尋址 28
3. 3。停茫樱担 單片機(jī)指令系統(tǒng) 29
3. 3. 1 數(shù)據(jù)傳送與交換類指令 29
。. 3. 2 算術(shù)運算類指令 33
3. 3. 3 邏輯運算類與循環(huán)移位指令 36
。. 3. 4 控制程序轉(zhuǎn)移類指令 38
3. 3. 5 位操作類指令 41
3. 4 程序設(shè)計方法 43
。. 4. 1。停茫樱担 偽指令簡介 43
3. 4. 2 匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu) 44
。. 4. 3 子程序及其調(diào)用程序設(shè)計 48
3. 5 應(yīng)用程序設(shè)計舉例 50
。. 5. 1 非數(shù)值運算程序設(shè)計舉例 50
。. 5. 2 算術(shù)運算程序設(shè)計舉例 52
3. 5. 3。/ O 口控制程序設(shè)計 53
本章小結(jié) 58
思考題與習(xí)題 58
第4 章。停茫樱担 中斷系統(tǒng)及應(yīng)用
示例 60
4. 1。停茫樱担 中斷系統(tǒng)概述 60
。. 1. 1 單片機(jī)系統(tǒng)訪問外部設(shè)備的
方式 60
。. 1. 2。停茫樱担 中斷系統(tǒng)的功能 61
4. 2 MCS ̄51 中斷系統(tǒng) 61
。. 2. 1。停茫樱担 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 61
4. 2. 2。停茫樱担 的中斷源 62
4. 3。停茫樱担 中斷控制 64
。. 3. 1。停茫樱担 中斷控制寄存器 64
。. 3. 2 響應(yīng)中斷的條件及過程 65
4. 4 中斷應(yīng)用示例 67
。. 4. 1 中斷程序設(shè)計的一般方法 67
4. 4. 2。停茫樱担 中斷程序設(shè)計示例 68
本章小結(jié) 70
思考題與習(xí)題 70
第5 章 MCS ̄51 定時器/ 計數(shù)器
及其應(yīng)用 71
5. 1 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理 71
。. 1. 1 定時器/計數(shù)器的邏輯結(jié)構(gòu) 71
5. 1. 2 定時器/計數(shù)器的工作原理 71
5. 2 定時器/計數(shù)器的控制與工作方式 72
。. 2. 1 定時器/計數(shù)器的管理與控制 72
5. 2. 2 定時器/計數(shù)器的工作方式 73
5. 3 定時器/計數(shù)器的應(yīng)用 76
。. 3. 1 定時器/計數(shù)器計數(shù)初始化 76
5. 3. 2 定時器/計數(shù)器計數(shù)應(yīng)用舉例 78
5. 4。担 系列單片機(jī)的定時器/ 計數(shù)器T2
及其應(yīng)用 86
5. 4. 1 定時器/ 計數(shù)器T2 的管理與
控制 86
。. 4. 2 定時器/ 計數(shù)器T2 的三種工作
模式 87
。. 4. 3 可編程時鐘輸出 90
5. 4. 4 定時器/計數(shù)器T2 的應(yīng)用 90
本章小結(jié) 92
思考題與習(xí)題 92
第6 章。停茫樱担 單片機(jī)的串行接口 94
6. 1 串行通信概述 94
6. 1. 1 并行通信與串行通信 94
。. 1. 2 串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向 94
6. 1. 3 同步通信和異步通信 95
。. 1. 4 串行通信的波特率 96
。. 1. 5 串行通信中數(shù)據(jù)的差錯檢測與
校正 96
。. 1. 6 串行通信中常用的接口電路 97
6. 2 MCS ̄51 的串行通信接口 98
。. 2. 1。停茫樱担 串行口結(jié)構(gòu)及
工作原理 98
。. 2. 2。停茫樱担 串行口的控制與
管理 99
6. 3。停茫樱担 串行通信接口的工作方式 100
。. 3. 1 方式0 100
。. 3. 2 方式1 101
。. 3. 3 方式2 和方式3 102
6. 4 串行通信的波特率設(shè)計 104
6. 5 串行口的應(yīng)用程序設(shè)計舉例 106
。. 5. 1 方式0 應(yīng)用舉例 106
6. 5. 2 方式1 應(yīng)用舉例 107
。. 5. 3 用方式2 作雙機(jī)點對點通信 109
6. 5. 4 多機(jī)通信程序設(shè)計 111
本章小結(jié) 117
思考題與習(xí)題 117
第7 章 單片機(jī)C 語言程序設(shè)計與
應(yīng)用 118
7. 1。茫担 的特點及其結(jié)構(gòu) 118
7. 2 C51 語言的編程基礎(chǔ) 119
。. 2. 1 C51 語言中的常用標(biāo)識符和
關(guān)鍵字 119
。. 2. 2 C51 語言中的數(shù)據(jù)類型 120
。. 2. 3。茫担 的常量和變量、存儲器類型
及存儲區(qū) 120
7. 2. 4 絕對地址訪問 122
。. 2. 5。茫担 語言常用運算符 123
7. 3。茫担 語言程序設(shè)計 126
。. 3. 1 C51 語句和程序結(jié)構(gòu) 126
。. 3. 2。茫担 語言中常用庫函數(shù) 128
。. 3. 3 C51 語言程序常用編譯預(yù)處理
命令 129
。. 3. 4。茫担 程序的常用仿真調(diào)試
工具 130
.Ⅷ. 單片機(jī)原理與應(yīng)用 第3 版
7. 4。茫担 程序應(yīng)用舉例 130
7. 4. 1 并行輸入/輸出口 130
。. 4. 2 中斷服務(wù)程序設(shè)計 135
。. 4. 3 定時器/計數(shù)器C51程序設(shè)計 137
7. 4. 4 串行接口C51 程序設(shè)計舉例 141
。. 4. 5 直流電動機(jī)控制 148
7. 4. 6 步進(jìn)電動機(jī)控制 150
本章小結(jié) 154
思考題與習(xí)題 154
第8 章 單片機(jī)系統(tǒng)總線與資源擴(kuò)展 155
8. 1 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的一般方法 155
。. 1. 1 系統(tǒng)擴(kuò)展的基本內(nèi)容與意義 155
。. 1. 2 系統(tǒng)并行擴(kuò)展的三總線構(gòu)造 155
8. 1. 3。桑玻 總線的串行擴(kuò)展技術(shù) 157
8. 2 程序存儲器的擴(kuò)展 160
。. 2. 1 程序存儲器擴(kuò)展的基本方法 160
8. 2. 2 程序存儲器擴(kuò)展實例分析 161
8. 3 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 162
。. 3. 1 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展的基本方法 162
8. 3. 2 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展舉例 164
8. 4 串行EEPROM 的擴(kuò)展與編程方法 165
。. 4. 1 虛擬I2 C 總線擴(kuò)展串行EEPROM
的方法 165
8. 4. 2 串行EEPROM 擴(kuò)展舉例 167
8. 5。/ O 口的擴(kuò)展 170
。. 5. 1 單片機(jī)系統(tǒng)I/ O 口擴(kuò)展的
基本概念 170
。. 5. 2 一般I/ O 口的擴(kuò)展 172
本章小結(jié) 179
思考題與習(xí)題 179
第9 章 單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)接口技術(shù) 181
9. 1 顯示器接口技術(shù) 181
。. 1. 1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的
顯示器 181
9. 1. 2。蹋牛 顯示器及其接口設(shè)計 181
。. 1. 3。蹋茫 及其接口設(shè)計 186
9. 2 鍵盤接口技術(shù) 191
9. 2. 1 鍵盤接口的特點與監(jiān)控管理
程序的任務(wù) 191
。. 2. 2 獨立式鍵盤接口 193
。. 2. 3 矩陣式鍵盤接口 194
本章小結(jié) 201
思考題與習(xí)題 201
第10 章 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換接口 203
10. 1。 A 轉(zhuǎn)換器及其接口電路 203
10. 1. 1。 A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)
參數(shù) 203
。保. 1. 2。 A 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的
接口方法 204
。保. 1. 3 并行D A 轉(zhuǎn)換器接口電路的
設(shè)計與應(yīng)用 205
。保. 1. 4 串行D A 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的
接口與應(yīng)用 212
10. 2。 D 轉(zhuǎn)換器及其接口電路 216
。保. 2. 1 A D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)
參數(shù) 217
。保. 2. 2 A D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的
接口方法 217
。保. 2. 3 并行A D 轉(zhuǎn)換器接口電路的
設(shè)計與應(yīng)用 219
。保. 2. 4 串行A D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的
接口與應(yīng)用 223
本章小結(jié) 232
思考題與習(xí)題 233
第11 章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與
項目實例 234
11. 1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計概述 234
11. 1. 1 明確任務(wù)要求及確定設(shè)計
方案 234
。保. 1. 2 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計 235
11. 1. 3 應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計 235
11. 2 項目設(shè)計示例1———數(shù)字溫度測量
系統(tǒng)設(shè)計 236
。保. 2. 1 系統(tǒng)設(shè)計要求與方案確定 236
11. 2. 2 硬件電路設(shè)計與器件選擇 237
。保. 2. 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 242
11. 3 項目設(shè)計示例2———紅外遙控避障小車
應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 257
11. 3. 1 系統(tǒng)設(shè)計要求與方案確定 257
。保. 3. 2 硬件電路設(shè)計與器件選擇 258
。保. 3. 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 262
11. 4 應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試與運行 271
目 錄.Ⅸ.
11. 4. 1 系統(tǒng)硬件制作及硬件調(diào)試
方法 272
。保. 4. 2 軟件調(diào)試方法 272
11. 5 提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的
方法與措施 274
11. 5. 1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見的
干擾現(xiàn)象及影響 274
。保. 5. 2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾
設(shè)計 274
本章小結(jié) 277
思考題與習(xí)題 277
附錄 278
附錄A。停茫樱担 單片機(jī)指令表 278
附錄B ASCII 碼表 282
附錄C。粒危樱 C 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵字 282
參考文獻(xiàn) 284
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