微控制器原理与应用

基础应用篇 第1章 基础知识.........................................................................................................1 1.1 微控制器简介................................................................................................................... 1 1.1.1 微型计算机的组成............................................................................................... 1 1.1.2 微控制器的定义................................................................................................... 2 1.1.3 微控制器的发展历程及应用................................................................................ 2 1.2 计算机中数据的表示........................................................................................................ 5 1.2.1 进位计数制及其转换............................................................................................ 5 1.2.2 常用名词术语及字符的表示................................................................................ 8 1.3 微控制器应用系统........................................................................................................... 9 1.3.1 微控制器的硬件系统............................................................................................ 9 1.3.2 微控制器的软件系统.......................................................................................... 10 1.3.3 微控制器开发时用到的程序设计语言............................................................... 10 1.4 微控制器应用开发软硬件准备...................................................................................... 11 1.4.1 微控制器应用开发硬件准备.............................................................................. 11 1.4.2 微控制器应用开发编程软件 Keil ?Vision4 介绍................................................ 11 小结....................................................................................................................................... 17 自测题.................................................................................................................................... 17 第2章80C51系列微控制器硬件结构和原理..............................................................19 2.1 用 80C51 微控制器控制 LED 灯闪烁............................................................................. 19 2.1.1 80C51的引脚定义及功能................................................................................... 19 2.1.2 实例分析............................................................................................................. 21 2.2 80C51 微控制器的存储器结构....................................................................................... 22 2.2.1 程序存储器......................................................................................................... 23 2.2.2 数据存储器......................................................................................................... 23 2.3 80C51 微控制器的结构.................................................................................................. 26 2.3.1 80C51的结构框图.............................................................................................. 26 2.3.2 CPU 结构 ............................................................................................................ 28 2.3.3 位（布尔）处理器............................................................................................. 30 2.4 延时时间的计算............................................................................................................. 30 2.4.1 振荡电路和时钟电路.......................................................................................... 30 2.4.2 CPU 时序 ............................................................................................................ 31 2.5 80C51 微控制器并行 I/O 接口及设计要求..................................................................... 33 2.5.1 P0口的内部结构与运作..................................................................................... 34 目 录>>>Contents | 2 微控制器原理与应用 >>>2.5.2 P1口的内部结构与运作..................................................................................... 35 2.5.3 P2口的内部结构与运作..................................................................................... 35 2.5.4 P3口的内部结构与运作..................................................................................... 36 2.5.5 并行 I/O接口的应用要求................................................................................... 36 2.6 微控制器的复位电路及*小系统................................................................................... 37 2.6.1 微控制器的复位电路.......................................................................................... 37 2.6.2 80C51微控制器*小系统的构成....................................................................... 38 2.7 微控制器的运行模式...................................................................................................... 38 2.7.1 微控制器低功耗运行模式.................................................................................. 38 2.7.2 一款微控制器的掉电保护电路.......................................................................... 39 小结....................................................................................................................................... 39 自测题.................................................................................................................................... 40 第3章80C51的指令系统...........................................................................................43 3.1 基本概念和指令格式...................................................................................................... 43 3.1.1 基本概念............................................................................................................. 43 3.1.2 汇编语言指令格式............................................................................................. 44 3.2 操作数符号约定和寻址方式.......................................................................................... 44 3.2.1 汇编语言指令中操作数的符号约定................................................................... 44 3.2.2 寻址方式............................................................................................................. 45 3.3 指令系统......................................................................................................................... 49 3.3.1 数据传送类指令................................................................................................. 49 3.3.2 算术运算类指令................................................................................................. 52 3.3.3 逻辑运算类指令................................................................................................. 56 3.3.4 控制转移类指令................................................................................................. 59 3.3.5 位操作类指令..................................................................................................... 62 小结....................................................................................................................................... 63 自测题.................................................................................................................................... 64 第4章MCS-51单片机汇编语言程序设计.................................................................68 4.1 汇编语言程序设计的基本方法...................................................................................... 68 4.1.1 程序设计的步骤................................................................................................. 68 4.1.2 伪指令 ................................................................................................................ 69 4.2 汇编语言程序设计......................................................................................................... 71 4.2.1 顺序程序设计..................................................................................................... 71 4.2.2 分支程序设计..................................................................................................... 73 4.2.3 循环程序设计..................................................................................................... 76 4.2.4 子程序调用设计................................................................................................. 78 4.3 综合程序设计分析......................................................................................................... 79 小结....................................................................................................................................... 84 | 3 >>>目录自测题.................................................................................................................................... 85 第5章80C51中断系统、定时/计数器与串行接口......................................................88 5.1 80C51 微控制器的中断系统........................................................................................... 88 5.1.1 中断的概念......................................................................................................... 88 5.1.2 80C51的中断系统.............................................................................................. 90 5.1.3 中断控制............................................................................................................. 90 5.1.4 中断的响应条件及响应过程.............................................................................. 93 5.2 80C51 微控制器的定时/计数器...................................................................................... 96 5.2.1 定时/计数器的结构和工作原理......................................................................... 96 5.2.2 定时/计数器的工作方式寄存器和控制寄存器.................................................. 97 5.2.3 定时/计数器的工作方式..................................................................................... 98 5.2.4 定时/计数器编程步骤...................................................................................... 100 5.3 80C51 微控制器的串行通信 I/O 接口.......................................................................... 102 5.3.1 串行通信概述................................................................................................... 102 5.3.2 串行通信 I/O 接口 ............................................................................................ 104 5.3.3 串行通信 I/O接口编程要点............................................................................. 109 小结......................................................................................................................................111 自测题.................................................................................................................................. 112 第6章 单片机C51语言程序设计基础..................................................................... 114 6.1 C51程序的结构............................................................................................................ 114 6.1.1 C51程序的结构特点........................................................................................ 114 6.1.2 C51函数的一般格式........................................................................................ 116 6.2 C51数据类型、常量和变量的定义............................................................................. 117 6.2.1 C51数据类型.................................................................................................... 117 6.2.2 常量的定义....................................................................................................... 117 6.2.3 变量的定义....................................................................................................... 118 6.2.4 C51 定义 SFR字节和位单元............................................................................ 119 6.3 C51程序的运算符、表达式及其语法规则.................................................................. 120 6.3.1 C51算术运算符及其表达式............................................................................. 120 6.3.2 C51关系运算符、表达式及优先级................................................................. 122 6.3.3 C51逻辑运算符、表达式及优先级................................................................. 122 6.3.4 C51位操作及其表达式.................................................................................... 123 6.3.5 自增减运算符、复合运算符及其表达式......................................................... 126 6.4 C51程序设计特点........................................................................................................ 128 6.4.1 C51函数的分类................................................................................................ 128 6.4.2 中断子程序的设计........................................................................................... 130 6.4.3 C51与汇编混合编程........................................................................................ 131 6.5 C51程序设计举例........................................................................................................ 135 | 4 微控制器原理与应用 >>>小结..................................................................................................................................... 140 自测题.................................................................................................................................. 140 扩展提高篇 第7章 单片机常用接口技术及应用..........................................................................142 7.1 LED 数码管接口原理及应用........................................................................................ 142 7.1.1 LED数码管结构和工作原理............................................................................ 142 7.1.2 LED数码管的控制方式.................................................................................... 144 7.1.3 多色 LED 显示器 .............................................................................................. 146 7.2 LED 点阵显示原理及应用............................................................................................ 147 7.2.1 8×8 LED 点阵简介............................................................................................ 147 7.2.2 8×8 LED 点阵的显示原理................................................................................ 148 7.3 LCD 显示器接口电路................................................................................................... 150 7.3.1 LCD 显示器结构和工作原理............................................................................ 150 7.3.2 HS1602A LCD 显示模块及接口电路................................................................ 150 7.4 键盘接口电路............................................................................................................... 159 7.4.1 独立式键盘....................................................................................................... 159 7.4.2 矩阵式键盘....................................................................................................... 162 7.5 D/A、A/D 转换器及其接口.......................................................................................... 164 7.5.1 D/A 转换器 ....................................................................................................... 164 7.5.2 DAC0832接口技术........................................................................................... 165 7.5.3 A/D 转换器 ....................................................................................................... 170 7.5.4 ADC0809接口技术........................................................................................... 171 7.6 步进电动机及驱动接口................................................................................................ 177 7.6.1 步进电动机的结构及原理................................................................................ 177 7.6.2 步进电动机与 80C51 的接口技术.................................................................... 178 7.7 输入/输出通道.............................................................................................................. 182 7.7.1 输入通道........................................................................................................... 182 7.7.2 输出通道........................................................................................................... 183 7.8 光电隔离接口............................................................................................................... 184 7.8.1 光耦合器概述................................................................................................... 184 7.8.2 常用的光耦合器件........................................................................................... 185 7.8.3 光耦合器接口电路........................................................................................... 185 小结..................................................................................................................................... 186 自测题.................................................................................................................................. 187 第8章 微控制器应用开发技术.................................................................................188 8.1 微控制器应用系统的设计原则与过程......................................................................... 188 8.1.1 微控制器应用系统的设计原则........................................................................ 188 8.1.2 微控制器应用系统的设计过程........................................................................ 189 | 5 >>>目录8.2 微控制器应用系统的抗干扰设计................................................................................. 193 8.2.1 硬件抗干扰设计............................................................................................... 194 8.2.2 软件抗干扰设计............................................................................................... 194 8.3 微控制器应用实例....................................................................................................... 196 8.3.1 简易计算器设计............................................................................................... 196 8.3.2 数字时钟设计................................................................................................... 207 小结..................................................................................................................................... 226 自测题.................................................................................................................................. 226 附录A ACSII码表...................................................................................................228 附录B 51微控制器指令表.......................................................................................229 附录C 常用IC引脚图.............................................................................................231 附录D 仿真软件中的图形符号与国家标准图形符号对照表........................................234 参考文献....................................................................................................................234信息