单片机基础及应用

第1章 绪论 1 1.1 单片机的概念 2 1.1.1 微型计算机系统 2 1.1.2 单片机 2 1.2 单片机的产生与发展 2 1.2.1 单片机的产生及现状 2 1.2.2 单片机的发展趋势 3 1.3 单片机应用系统 4 1.3.1 应用系统的构成方式和分类 5 1.3.2 应用系统的软、硬件 5 1.3.3 应用领域 6 1.4 常用的单片机产品 6 1.4.1 常见的单片机系列 7 1.4.2 8位单片机系列 7 1.4.3 单片机的选用 8 1.5 计算机基础知识 9 1.5.1 计算机中的数制及转换 9 1.5.2 二进制数的运算 11 1.5.3 带符号数的表示 11 1.5.4 定点数和浮点数 13 1.5.5 BCD码和ASCII码 13 1.5.6 微型计算机的组成及工作过程 14 习题 19 第2章 MCS-51单片机硬件结构 20 2.1 单片机的内部组成及引脚 21 2.1.1 内部组成 21 2.1.2 引脚 22 2.2 MCS-51单片机的微处理器 24 2.2.1 运算器 24 2.2.2 控制器 26 2.3 MCS-51单片机存储器 27 2.3.1 存储器空间 27 2.3.2 程序存储器 28 2.3.3 数据存储器 29 2.3.4 位存储器 33 2.4 并行输入/输出(I/O)接口 33 2.4.1 P0口 33 2.4.2 P1口 34 2.4.3 P2口 35 2.4.4 P3口 36 2.4.5 I/O口的使用原则 37 2.5 时钟电路与复位电路 37 2.5.1 时钟电路性质 37 2.5.2 时序 39 2.5.3 复位电路 40 2.6 单片机的工作方式 41 2.6.1 空闲工作方式 42 2.6.2 掉电工作方式 42 习题 43 第3章 MCS-51单片机指令系统 45 3.1 指令系统概述 46 3.1.1 MCS-51指令格式 46 3.1.2 操作数类型及指令描述约定 48 3.1.3 寻址方式 49 3.1.4 寻址方式小结 55 3.2 数据传送类指令 56 3.3 算术运算类指令 62 3.4 逻辑运算及移位类指令 68 3.5 控制转移类指令 71 3.5.1 无条件转移指令 73 3.5.2 条件转移指令 75 3.5.3 子程序调用与返回指令 76 3.5.4 空操作指令 77 3.6 位操作类指令 78 习题 82 第4章 MCS-51单片机汇编语言 程序设计 84 4.1 伪指令 85 4.2 汇编程序设计步骤及编程格式 87 4.2.1 设计步骤 87 4.2.2 编程格式 88 4.3 顺序结构的程序设计 89 4.4 分支结构的程序设计 91 4.4.1 单分支结构 92 4.4.2 多分支结构 93 4.5 循环结构的程序设计 95 4.6 查表程序设计 98 4.7 子程序设计 100 4.7.1 子程序的调用和返回 100 4.7.2 子程序设计注意事项 101 习题 103 第5章 MCS-51单片机的C51 程序设计 105 5.1 认识C51程序 106 5.2 C51数据类型与存储类型 107 5.2.1 C51基本数据类型 107 5.2.2 C51存储类型 108 5.2.3 C51存储模式 110 5.2.4 特殊功能寄存器SFR及其 位地址的C51定义 111 5.2.5 MCS-51并行接口的C51定义 112 5.2.6 位变量(bit)及其C51定义 113 5.3 C51运算符及优先级 114 5.3.1 算术运算符及优先级 114 5.3.2 关系运算符及优先级 115 5.3.3 逻辑运算符及优先级 115 5.3.4 位操作运算符 116 5.3.5 自增减运算符、复合运算符及其 表达式 116 5.4 C51流程控制语句 117 5.4.1 C51程序的基本结构 117 5.4.2 选择语句 119 5.4.3 循环语句 122 5.5 构造数据类型 123 5.5.1 数组 123 5.5.2 结构体(struct) 124 5.5.3 共用体(union) 126 5.5.4 枚举(enum) 127 5.6 C51指针 128 5.6.1 指针的概念 128 5.6.2 指针的类型 129 5.7 C51函数 130 5.7.1 函数的定义 131 5.7.2 函数的调用 132 5.7.3 对被调用函数的说明 133 5.7.4 函数的参数和函数的返回值 134 5.7.5 实际参数的传递方式 135 5.7.6 中断服务函数与寄存器组定义 135 5.7.7 函数变量的存储方式 137 5.7.8 函数的参数和局部变量的 存储器模式 138 5.8 预处理器 138 5.8.1 宏定义 139 5.8.2 文件包含 140 5.8.3 条件编译 141 5.8.4 其他预处理命令 143 习题 144 第6章 MCS-51单片机中断系统 145 6.1 中断概述 146 6.1.1 中断的概念 146 6.1.2 计算机中的中断 146 6.1.3 MCS-51单片机中断系统 146 6.2 MCS-51的中断源与中断矢量 147 6.2.1 中断源 147 6.2.2 中断矢量 148 6.3 中断设置与控制 148 6.3.1 中断允许控制寄存器IE 149 6.3.2 定时器控制寄存器TCON 149 6.3.3 串行口控制寄存器SCON 150 6.3.4 中断优先级控制寄存器IP 150 6.3.5 中断优先级控制 151 6.4 中断的响应与处理 152 6.4.1 中断的响应 152 6.4.2 中断的初始化设置 153 6.4.3 中断处理程序 153 6.5 中断的应用 155 6.5.1 具体使用步骤 155 6.5.2 应用实例 155 习题 158 第7章 MCS-51单片机定时/计数器 160 7.1 定时方法概述 161 7.2 定时/计数器的计数和定时功能 161 7.2.1 计数功能 161 7.2.2 定时功能 161 7.3 定时/计数器的控制寄存器 162 7.3.1 定时控制寄存器的高四位 162 7.3.2 工作方式控制寄存器(TMOD) 162 7.3.3 中断允许控制寄存器(IE) 163 7.4 定时器工作方式0 163 7.4.1 电路逻辑结构 163 7.4.2 启动和停止控制 164 7.4.3 定时和计数范围 164 7.5 定时器工作方式1 165 7.6 定时器工作方式2 166 7.6.1 电路逻辑结构 166 7.6.2 循环定时和循环计数应用 167 7.7 定时器工作方式3 168 7.7.1 工作方式3下的定时/计数器0 168 7.7.2 在定时/计数器0设置为工作 方式3时定时/计数器1的使用 169 习题 170 第8章 MCS-51单片机系统扩展 171 8.1 单片机系统扩展概述 172 8.1.1 单片机并行扩展总线 172 8.1.2 并行扩展系统的I/O编址和 芯片选取 174 8.2 简单I/O扩展 176 8.2.1 单片机I/O口扩展的基础知识 177 8.2.2 采用锁存器扩展简单的 8位输出口 178 8.2.3 用三态门扩展8位输入 并行口 179 8.2.4 采用锁存器扩展选通输入的 8位并行口 179 8.3 程序存储器的扩展 180 8.3.1 常用EPROM芯片介绍 181 8.3.2 程序存储器扩展方法 181 8.4 数据存储器并行扩展 182 8.4.1 RAM芯片6116 183 8.4.2 数据存储器扩展连接 183 8.4.3 使用RAM芯片扩展可读/写的 程序存储器 184 8.4.4 程序存储器和数据存储器 综合扩展 185 8.4.5 80C51单片机存储器系统的 特点和使用方法 186 8.5 单片机人机接口技术 188 8.5.1 LED显示及接口 188 8.5.2 键盘及接口 192 8.6 用8279扩展键盘与LED显示器 198 8.6.1 8279的内部结构和引脚 198 8.6.2 MCS-51与8279的接口编程 200 8.7 可编程并行I/O扩展 203 8.7.1 8255硬件逻辑结构 203 8.7.2 8255的工作方式 205 8.7.3 8255的编程内容 206 8.7.4 8255接口的应用 207 8.8 A/D、D/A与80C51接口技术 208 8.8.1 80C51与A/D转换器的接口 208 8.8.2 D/A转换器接口 212 习题 218 第9章 MCS-51单片机串行数据通信 220 9.1 串行通信基础知识 221 9.1.1 通信概述 221 9.1.2 RS-232C总线标准 222 9.1.3 串行接口电路 223 9.2 MCS-51单片机的串行口及 控制寄存器 224 9.2.1 串行口寄存器结构 224 9.2.2 串行通信控制寄存器 225 9.3 MCS-51单片机串行通信工作方式 227 9.3.1 串行工作方式0 227 9.3.2 串行工作方式1 230 9.3.3 串行工作方式2 234 9.3.4 串行工作方式3 236 习题 237 第10章 单片机应用系统设计 238 10.1 单片机应用系统的设计原则 239 10.1.1 基本要求 239 10.1.2 设计原则 239 10.1.3 设计步骤 240 10.2 单片机应用系统硬件设计 240 10.2.1 硬件设计基本要求 240 10.2.2 系统的硬件组成 241 10.2.3 微机系统设计 241 10.2.4 人机接口设计 243 10.2.5 数据采集设计 244 10.2.6 输出控制接口设计 245 10.2.7 电源设计 245 10.3 单片机应用系统软件设计 246 10.3.1 软件设计基本要求 246 10.3.2 程序设计方法 247 10.3.3 软件设计 247 10.4 单片机应用系统设计实例 248 10.4.1 系统设计要求 248 10.4.2 系统硬件设计 249 10.4.3 系统软件设计 252 习题 262 单片机项目实验 263 参考文献 264