单片机原理与接口技术

前言

单元1单片机概述1

1.1初识单片机1

1.1.1单片机的外观1

1.1.2单片机结构及概念1

1.1.3单片机的功能及应用2

1.2单片机基本知识简介3

1.2.1基本型和增强型3

1.2.2芯片中“C”和“S”的含义3

1.2.3常用存储器类型3

1.2.480C51与AT89C514

1.2.5AT89C51和AT89S514

1.3单片机的型号4

1.4单片机的分类5

1.5初学者的选择5

思考与练习5

单元2单片机学习基础6

2.1单片机常用术语6

2.1.1位6

2.1.2字节6

2.1.3字和字长6

2.1.4电平的高与低7

2.2数制与编码7

2.2.1数制7

2.2.2数制的转换7

2.2.3计算机中数值的表示方法8

2.2.4二进制的算术运算和逻辑运算8

2.2.5计算机中使用的编码9

2.3单片机电路制作常用元器件9

2.3.1面包板9

2.3.2万用板10

2.3.3印制电路板10

2.3.4焊接方法及其工具10

2.3.5二极管11

2.3.6电容11

2.3.7电阻12

2.3.8晶振基础知识12

思考与练习13

单元3单片机开发平台的建立14

3.1单片机开发过程14

3.2硬件平台建立15

3.3软件平台建立15

3.3.1Keil 集成开发环境安装方法16

3.3.2Keil 工程的建立、设置与编译、

连接16

3.3.3Keil 的调试命令与方法21

3.4程序下载方法23

思考与练习24

单元4单片机芯片结构25

4.180C51单片机外部引脚25

4.280C51单片机的总线27

4.3单片机内部结构27

4.4单片机*小系统29

4.4.1时钟电路与时序29

4.4.2单片机的复位电路31

4.5单片机*小系统的制作33

4.6单片机的工作过程33

思考与练习34

单元5单片机存储器35

5.1存储器结构35

5.2程序存储器36

5.3数据存储器37

5.3.1工作寄存器区（00H～1FH）37

5.3.2位寻址区（20H～2FH）38

5.3.3通用RAM区（30H～7FH）39

5.3.4特殊功能寄存器区（80H～FFH）39

5.4存储器的扩展42

5.4.1存储器三总线扩展方法42

5.4.2存储器存储容量的计算和编址

方法42

5.4.3程序存储器的扩展43

5.4.4数据存储器的扩展45

思考与练习47

单元680C51的指令系统和程序设

计48

6.1汇编语言的指令格式48

6.2寻址方式49

6.2.1立即寻址方式49

6.2.2直接寻址方式49

6.2.3寄存器寻址方式50

6.2.4寄存器间接寻址方式50

6.2.5变址寻址方式50

6.2.6相对寻址方式50

6.2.7位寻址方式51

6.380C51的指令系统52

6.3.1伪指令52

6.3.2数据传送类指令54

6.3.3算术运算类指令60

6.3.4逻辑运算类指令64

6.3.5位操作指令67

6.3.6控制转移类指令68

6.4绘制流程图76

思考与练习77

单元780C51单片机的中断79

7.1中断的定义与处理过程79

7.1.1中断的定义79

7.1.2中断的处理过程80

7.280C51系列单片机的中断系统80

7.2.1中断源80

7.2.2中断源的入口地址81

7.3中断寄存器的设置81

7.3.1定时／计数器控制寄存器TCON82

7.3.2串口控制寄存器SCON82

7.3.3中断允许控制寄存器IE83

7.3.4中断优先级控制寄存器IP83

7.4中断程序编写84

思考与练习87

单元8单片机定时/计数器89

8.1定时/计数器的结构及工作原理89

8.1.1定时／计数器T0、T1的结构89

8.1.2定时／计数器T0、T1的工作

原理90

8.2定时/计数器的控制寄存器90

8.2.1定时器控制寄存器TCON90

8.2.2工作方式控制寄存器TMOD90

8.3定时/计数器的工作方式91

8.3.1方式091

8.3.2方式192

8.3.3方式293

8.3.4方式394

8.4定时／计数器应用举例95

8.5看门狗定时器98

8.5.1看门狗定时器简介98

8.5.2单片机的内置看门狗定时器98

思考与练习100

单元9单片机的串口及应用101

9.1数据通信概述101

9.1.1并行通信和串行通信101

9.1.2串行通信的基本知识102

9.1.3串行通信的传输方式102

9.280C51串口及控制103

9.2.180C51串口结构103

9.2.280C51串口控制105

9.3串口的工作方式107

9.3.1串口方式0——同步移位寄存器

方式107

9.3.2串口方式1——8位UART109

9.3.3串口方式2和3——9位UART110

9.3.4波特率的计算111

9.3.5串口的初始化111

9.4单片机与PC串行通信112

9.4.1RS232C标准接口总线112

9.4.2单片机与PC串行通信硬件设

计112

9.5单片机串行通信程序的设计114

思考与练习119

单元10显示接口设计120

10.1数码管显示120

10.1.1数码管的结构与工作原理120

10.1.2数码管字形编码121

10.2LED数码显示器的工作方式122

10.2.1LED静态显示接口122

10.2.2LED动态显示接口124

10.3LCD1602液晶屏126

10.3.1LCD1602液晶屏的外观及引

脚126

10.3.2LCD1602的指令128

10.3.3单片机与字符液晶屏的接口

与编程129

思考与练习133

单元11键盘接口134

11.1按键开关介绍134

11.2按键抖动消除134

11.3独立式键盘接口电路135

11.4矩阵式键盘接口电路136

11.5键盘接口程序设计136

11.5.1独立式键盘控制LED137

11.5.2矩阵式键盘控制数码管139

思考与练习144

单元12数模转换器和模数转换器145

12.1模数转换器原理及其主要技术指

标145

12.1.1模数转换器原理145

12.1.2模数转换器主要技术指标146

12.1.3典型模数转换器芯片ADC0809

简介147

12.2单片机与ADC0809的连接148

12.2.1定时传送方式148

12.2.2查询方式149

12.2.3中断方式150

12.3数模转换器及其性能指标151

12.3.1数模转换器的性能指标152

12.3.2典型数模转换器DAC0832

简介152

12.4DAC0832应用举例153

12.4.1单缓冲方式应用举例——产生

锯齿波153

12.4.2双缓冲方式应用举例154

思考与练习154

单元13电动机的单片机控制156

13.1步进电动机控制接口技术156

13.1.1步进电动机的工作原理156

13.1.2环形脉冲分配器157

13.1.3步进电动机的驱动160

13.1.4步进电动机与单片机接口电

路160

13.2直流电动机的运行控制163

13.2.1PWM控制163

13.2.2直流电动机转速、转向的PWM

控制163

13.2.3单片机控制直流电动机应用

举例164

思考与练习168

单元14单片机C51程序设计169

14.1C51概述169

14.2C51数据结构和语法169

14.2.1常量与变量169

14.2.2整型变量与字符型变量171

14.2.3关系运算符和关系表达式172

14.2.4逻辑运算符和逻辑表达式173

14.2.5if 语句173

14.2.6switch 语句174

14.2.7for 语句175

14.2.8while 语句175

14.2.9dowhile 语句176

14.2.10break 语句176

14.2.11continue 语句177

14.2.12结构体177

14.2.13共用体178

14.2.14指针179

14.2.15typedef类型定义180

14.2.16C51关键字180

14.3Keil C51的数据结构和语法182

14.3.1C51数据类型182

14.3.28051的特殊功能寄存器182

14.3.3Keil C51编程中8051的存储

类型183

14.3.4Keil C51的指针185

14.3.5Keil C51的使用注意点186

14.4Keil C51硬件编程188

14.4.18051的I/O口编程188

14.4.28051的定时器编程188

14.4.38051的中断服务189

14.4.48051的串口编程191

14.5C51与汇编语言的混合编程192

14.5.1C51编译器格式规范193

14.5.2C51函数及其相关段的命名

规则193

14.5.3C51函数的参数传递规则193

14.5.4SRC编译控制命令194

14.5.5C51与汇编语言的混合编程

方法194

14.6C51程序设计实例197

14.6.1用DAC0832产生一个三角波197

14.6.2键盘和数码管显示设计199

思考与练习202

单元15单片机系统的电磁兼容设

计203

15.1硬件抗干扰技术203

15.1.1输入输出隔离203

15.1.2硬件滤波电路204

15.1.3接地技术205

15.1.4屏蔽205

15.2软件抗干扰技术205

15.2.1数字滤波205

15.2.2指令冗余防程序“跑飞”208

15.2.3“软件陷阱”防程序“跑

飞”208

15.2.4使用“看门狗”处理程序

“跑飞”211

15.2.5通过复位使系统恢复正常212

思考与练习213

单元16单片机控制实际应用214

16.1卧式车床的数控改造214

16.1.180C51单片机控制的硬件系统

设计214

16.1.2车刀架伺服系统软件设计214

16.2水塔水位控制系统215

16.2.1水塔水位控制系统功能215

16.2.2水塔水位控制系统的硬件组

成216

16.2.3水塔水位控制系统的软件设

计217

16.3剪切机的控制系统218

16.3.1剪切机工作过程218

16.3.2剪切机硬件系统设计219

16.3.3剪切机的软件设计220

思考与练习222

附录223

附录AASCII码表223

附录B80C51单片机指令系统223

参考文献228〖FL)]