单片机原理及应用

第1章 单片机入门 1 1.1 如何学习单片机 1 1.2 单片机的学习工具 2 1.3 单片机的基础知识 4 1.3.1 概述 4 1.3.2 单片机的发展趋势 6 1.3.3 8051系列单片机 6 1.3.4 单片机中的数制与码制 8 1.4 单片机与嵌入式系统 12 1.4.1 嵌入式系统简介 13 1.4.2 单片嵌入式系统 14 1.4.3 单片嵌入式系统结构 15 1.4.4 单片嵌入式系统的应用领域 16 1.5 单片机的基本操作 17 1.6 常用单片机介绍 21 1.7 单片机系统开发方法 23 1.8 实践训练——利用单片机控制LED 24 思考与练习 26 第2章 Keil C51软件的使用 27 2.1 概述 27 2.2 Keil软件界面 28 2.2.1 Keil μVision3 IDE的工作界面 28 2.2.2 Keil μVision3 IDE的菜单 28 2.3 创建μVision3工程 36 2.4 利用μVision3调试器调试程序 40 2.5 51单片机的烧录 43 2.6 实践训练——Keil C51软件的使用 46 思考与练习 53 第3章 8051单片机硬件结构及汇编语言 54 3.1 8051系列单片机的基本结构 54 3.1.1 内部结构框图 54 3.1.2 外部引脚功能 55 3.2 8051系列单片机存储空间配置和功能 56 3.2.1 存储器的基本概念 57 3.2.2 8051的程序存储器(ROM) 59 3.2.3 8051的数据存储器(RAM) 60 3.3 并行I/O端口 65 3.3.1 P0口 65 3.3.2 P1口 66 3.3.3 P2口 67 3.3.4 P3口 67 3.4 时钟电路及CPU时序 68 3.4.1 时钟电路 68 3.4.2 CPU时序 69 3.5 8051系列单片机的工作方式 71 3.5.1 复位方式 71 3.5.2 低功耗方式 73 3.6 8051系列单片机指令系统 73 3.6.1 指令系统概述 74 3.6.2 寻址方式 76 3.6.3 8051单片机指令系统 80 3.7 汇编语言程序设计 89 3.7.1 汇编语言概述 89 3.7.2 顺序结构程序设计 92 3.7.3 分支结构程序设计 93 3.7.4 循环结构程序设计 93 3.8 实践训练——输入输出信号控制 94 思考与练习 98 第4章 单片机C语言编程基础 100 4.1 C语言与MCS-51 100 4.2 C语言基础 102 4.2.1 C语言与ANSI C 的区别 102 4.2.2 C51扩展的关键字 103 4.2.3 编译器 103 4.2.4 数据类型 104 4.3 C51数据存储类型与8051存储器结构 110 4.3.1 C51数据的存储 110 4.3.2 C51变量的定义 111 4.3.3 C51变量的存储类型 111 4.3.4 C51变量的存储区 112 4.3.5 C51变量的存储模式 112 4.3.6 C51变量的绝对定位 113 4.4 8051特殊功能寄存器及其C51定义 114 4.4.1 位变量定义 114 4.4.2 C51特殊功能寄存器的定义 116 4.5 C51指针 117 4.5.1 通用指针 117 4.5.2 存储器专用指针 118 4.5.3 指针变换 119 4.5.4 C51指针应用 119 4.6 C51的输入/输出 121 4.6.1 基本输入/输出函数 121 4.6.2 格式输出函数printf 121 4.6.3 格式输入函数scanf 122 4.7 C51函数 124 4.7.1 内部函数 124 4.7.2 C51函数的定义 125 4.8 C51与汇编语言混合编程 126 4.8.1 在C51程序中嵌入汇编程序 126 4.8.2 C51程序与汇编程序混合编程 127 4.9 C51常用语句 130 4.9.1 条件语句 130 4.9.2 循环语句 132 4.10 实践训练——交通信号灯模拟 控制系统 135 思考与练习 136 第5章 中断系统 138 5.1 中断的概念 138 5.2 8051的中断源和中断控制寄存器 140 5.3 中断处理的过程 143 5.4 中断响应等待时间 145 5.5 C51中断服务函数 146 5.6 中断系统的应用 149 5.7 实践训练——键控彩灯 153 思考与练习 156 第6章 定时器/计数器控制 158 6.1 8051定时器/计数器的结构和 工作原理 158 6.2 定时器/计数器的控制寄存器 159 6.3 定时器/计数器的工作方式 161 6.4 定时器/计数器用于外部中断扩展 164 6.5 定时器/计数器应用 165 6.6 定时器2 167 6.7 看门狗 170 6.8 实践训练——简易频率计设计 171 思考与练习 173 第7章 单片机系统的扩展 175 7.1 单片机系统总线的形成 175 7.2 外部数据存储器的扩展 176 7.2.1 全译码 177 7.2.2 部分译码 179 7.2.3 线选法 180 7.3 外部程序存储器的扩展 180 7.3.1 EPROM扩展 181 7.3.2 E2PROM扩展 182 7.4 简单I/O端口扩展 184 7.5 8255A可编程并行输入/输出接口 186 7.5.1 8255A的结构和引脚功能 186 7.5.2 8255A与8051 型单片机 典型连接电路 188 7.5.3 8255A的控制字 189 7.5.4 8255A的工作方式 190 7.6 8155可编程并行输入/输出接口 196 7.6.1 8155的引脚及结构 196 7.6.2 8155与8051单片机的连接电路 197 7.6.3 8155工作方式控制字和状态字 198 7.6.4 8155工作方式 199 7.6.5 8155定时器/计数器 200 7.7 8051并行接口及其C51定义 201 7.8 实践训练——存储器扩展 202 思考与练习 203 第8章 显示接口设计 205 8.1 LED显示器及其接口 205 8.1.1 静态显示方式 208 8.1.2 动态显示方式 208 8.2 液晶显示器(LCD)概述 211 8.2.1 LCD显示器的特性 211 8.2.2 LCD结构原理与种类 211 8.2.3 LCD显示器的主要参数 212 8.3 段式液晶显示器 212 8.4 字符型液晶显示器 213 8.4.1 字符型LCD的结构和引脚 213 8.4.2 显示板控制器的指令系统 215 8.4.3 LCD显示板与单片机的接口 216 8.5 ZY12864D图形点阵液晶显示器 222 8.6 实践训练——LED显示器的使用 225 思考与练习 229 第9章 键盘接口及其设计 230 9.1 按键的状态输入及去抖动 230 9.2 键盘与CPU的连接方式 232 9.3 键盘扫描控制方式 233 9.4 独立式按键 234 9.5 矩阵式键盘 235 9.6 实践训练——电子密码锁设计 238 思考与练习 245 第10章 串行口通信 246 10.1 串行通信概述 246 10.1.1 异步通信 247 10.1.2 同步通信 247 10.1.3 串行通信的制式 247 10.1.4 串行通信的传送速率 248 10.2 8051串行口 248 10.2.1 8051串行口结构 248 10.2.2 串行口工作原理 249 10.2.3 串行口的控制寄存器 249 10.2.4 串行口的工作方式 251 10.2.5 波特率的设定 252 10.3 8051串行口的应用 253 10.3.1 利用串行口扩展并行口 254 10.3.2 8051串行口的通信 255 10.4 串行通信总线标准及其接口 258 10.4.1 RS-232C串行接口标准 258 10.4.2 RS-422与RS-485串行接口标准 262 10.5 单片机与PC机通信的接口电路 265 10.6 常用的串行总线接口简介 268 10.7 实践训练——单片机与单片机之间的 串行通信 269 思考与练习 272 第11章 I2C总线 273 11.1 I2C总线概述 273 11.1.1 I2C总线的特性 273 11.1.2 I2C总线工作原理 274 11.1.3 I2C总线硬件结构图 276 11.2 I2C总线协议 276 11.3 I2C总线信号的模拟 278 11.4 24C02器件 284 11.5 实践训练——I2C总线的使用 291 思考与练习 293 第12章 A/D和D/A转换接口 294 12.1 A/D转换电路接口技术 294 12.1.1 A/D转换器的主要性能指标 295 12.1.2 A/D转换原理 295 12.1.3 A/D转换器ADC0809的接口 298 12.1.4 ADC0809与单片机的接口 电路编程 301 12.2 D/A转换接口电路 303 12.2.1 D/A转换器工作原理 303 12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 306 12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 307 12.3 单片机开关量驱动输出接口电路 312 12.3.1 发光二极管 312 12.3.2 蜂鸣器 313 12.3.3 单片机与继电器接口电路 314 12.3.4 光电隔离接口 317 12.4 实践训练——简易波形发生器 318 12.5 实践训练——简易数字电压表 324 思考与练习 329 第13章 单片机综合实例分析 331 13.1 单片机应用系统开发设计 331 13.2 单片机应用系统的开发工具 333 13.3 单片机应用系统的设计方法 335 13.3.1 系统基本结构组成 335 13.3.2 单片机应用系统硬、软件的 设计原则 336 13.3.3 硬件设计 337 13.3.4 软件设计 338 13.3.5 资源分配 338 13.4 单片机应用系统调试 339 13.4.1 单片机应用系统调试工具 339 13.4.2 单片机应用系统的一般调试 方法 340 13.5 单片机系统的抗干扰技术 343 13.6 基于51单片机的温湿度检测仪 350 13.6.1 方案的设计 351 13.6.2 硬件电路的设计 351 13.6.3 软件设计 362 13.7 家庭安全报警系统 364 13.7.1 系统硬件选择 365 13.7.2 硬件电路设计 369 13.7.3 系统软件设计 373 思考与练习 375 参考文献 376