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单片微机原理及应用


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周伟 刘易 等 编著
978-7-111-46020-6
39.00
258
2014年05月09日

计算机 > 计算机组织与体系结构 > 单片计算机

1544
简体中文
16

教材
21世纪高等院校电子信息类本科规划教材








本书详尽地介绍了MCS-51系列8位单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、C51程序设计混合编程、系统功能扩展、单片机系统设计方法及应用实例,最后介绍了国内几款高性能单片机的类型及其基本特征。
本书内容丰富,讲解通俗易懂,具有很强的实用性。
单片微机原理及应用
周伟 刘易 等编著

本书详尽地介绍了MCS-51系列8位单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、C51程序设计以及二者混合编程、系统功能扩展、单片机系统设计方法及应用实例,最后介绍了国内几款高性能单片机的类型及其基本特征。本书共分10章,内容由浅入深,叙述循序渐进。同时书中各章节均配备了习题以巩固学生所学的知识。本书可用作高等院校电子信息类等专业单片机课程的教材,也可供从事单片机开发应用的技术人员阅读、参考。

本书特色
按照“硬件结构→软件系统→接口设计”的顺序,内容由浅入深,叙述循序渐进。在“硬件结构”上,着墨较多,明确单片机硬件框架的重要性,这是后续内容的骨架;在“软件系统”上,虽然介绍了汇编语言程序,但做到“点到为止”,授课中以C51语言程序为主;在“接口设计”上,既介绍传统接口扩展的设计,也选取新器件、新技术和新成果等知识,例如,电压DAC器件的应用和Cortex M3系列单片机的知识。
单片微机的全称是单片微型计算机,简称单片机,也称为微控制器(MCU)。
  随着电子技术的飞速发展和社会需求的不断增长,单片机在更加广泛的领域内得到了应用,并且有着稳定增长的市场。而且可以看到,Flash技术、在线可编程、高速度、低功耗、低价格、大规模集成是单片机的发展方向。目前,在众多单片机生产厂家推出的产品系列中已经出现了16位和32位的高端单片机,但是8位单片机仍然是嵌入式应用领域的主流机型。
  Atmel公司是全球著名的半导体公司之一。20世纪90年代初,Atmel率先将MCS-51内核与Flash技术相结合,推出了片内带有程序存储器的AT89系列单片机,成为单片机发展历程中重要的里程碑之一。21世纪初,Atmel又推出了具备在系统编程(In-System Programmable,ISP)功能的AT89S系列单片机。目前,Atmel推出的单片机产品系列中既包括基于MCS-51内核的单片机,也包括全新配置的精简指令集(RISC)单片机,简称AVR系列单片机(Advanced RISC)。鉴于此,本书以Atmel公司的AT89系列8位单片机作为教学对象,既方便了课堂教学,也注重了实际应用。
  随着仪器智能化程度的提高和单片机技术自身的进步,可以看到,单片机技术必将在更广泛的领域内得到应用。掌握单片机系统设计的软硬件技术对于从事电子系统设计和仪器仪表研发等工作的专业技术人员是必不可少的。本书以MCS-51系列8位单片机为架构,详细介绍了单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、C51程序设计以及二者混合编程、系统功能扩展、单片机系统设计方法及应用实例,最后介绍了国内几款高性能的单片机。
  本书具有以下特点:
  1)针对嵌入式应用领域的主流机型,以MCS-51系列的8位单片机作为内容介绍的基础。它是初学者新接触单片机的基础以及后续学习其他类型单片机的铺垫,也是众多单片机应用领域的首选机型。
  2)按照“硬件结构→软件系统→接口设计”纲领,内容由浅入深,叙述循序渐进。在“硬件结构”上,着墨较多,明确单片机硬件框架重要性,是后续内容的骨架;在“软件系统”上,虽然介绍了汇编语言程序,但做到“点到为止”,授课中以C51语言程序为主;在“接口设计”上,既介绍传统接口扩展的设计,也选取新器件、新技术和新成果等知识,例如,介绍电压DAC器件的应用和Cortex M3系列单片机知识。
  3)各章节均附有讲授重点和习题,适宜自学和教学。
  本书共分10章。第1章介绍MCS-51系列单片机的硬件结构。第2章介绍MCS-51系列单片机的寻址方式、指令系统和伪指令。第3章讲述汇编语言程序设计。第4章介绍单片机内部功能部件的应用知识。第5章介绍单片机系统的I/O扩展和存储器扩展。第6章介绍显示器接口、键盘接口、D/A和A/D转换接口等硬件电路和软件设计。第7章讲述单片机应用系统设计与开发。第8章介绍单片机C语言基础和C51语言与汇编语言混合编程的方法。第9章介绍几种典型的单片机。第10章介绍SMALL RTOS51原理及应用。
  本书第1章、第2章、7.1~7.3节和9.2节由周伟编写;第3章、7.4节和第10章由任家富编写;第4章、第5章、9.4节由刘易编写;第8章由周建斌编写;第6章由周伟和丁卫撑共同完成;9.1节和9.3节由丁卫撑编写。全书由周伟、刘易统稿。
  本书第1版于2007年7月出版。七年来,经过教学和科研上的实践检验,同时也在四川省“单片微机原理及应用”精品课程建设中,本书新版得以完善和提高。继承第1版在基础知识上阐述详细和易学易懂的优势,针对近年来单片机应用的新技术、新器件和新成果,本书新版重点对接口技术扩展内容进行了调整,增加了电压输出型D/A转换器和积分A/D转换器的应用等内容,删除了并口扩展芯片8255A和键盘接口芯片8279等内容。同时,本书新版也对第1版中的文字编排错误一并进行了修订。因成书时间仓促,加之水平有限,错误之处在所难免,诚请广大读者指正,以便再版时予以修订。
  最后,本书编写过程中得到了成都理工大学核技术与自动化工程学院的领导和老师,以及机械工业出版社王颖和谢晓芳的支持与帮助,在此表示衷心感谢!
教学建议
前言
第1章 单片机基础1
 1.1 概述1
  1.1.1 单片机的产生和发展1
  1.1.2 单片机的应用2
 1.2 MCS-51单片机基本结构3
  1.2.1 MCS-51单片机系列3
  1.2.2 MCS-51系列单片机内部结构3
  1.2.3 MCS-51系列单片机外部引脚5
 1.3 中央处理器CPU6
  1.3.1 运算部件6
  1.3.2 控制部件7
  1.3.3 CPU时序8
  1.3.4 CPU复位10
  1.3.5 布尔处理器11
 1.4 MCS-51单片机存储器结构11
  1.4.1 MCS-51单片机存储器分类及配置11
  1.4.2 程序存储器11
  1.4.3 内部数据存储器12
  1.4.4 外部数据存储器15
 1.5 MCS-51单片机输入/输出端口15
  1.5.1 P0口16
  1.5.2 P1口17
  1.5.3 P2口18
  1.5.4 P3口18
 习题19
第2章 MCS-51系列单片机指令系统20
 2.1 MCS-51单片机汇编语言与指令格式20
  2.1.1 单片机的汇编语言20
  2.1.2 指令格式20
  2.1.3 指令中的常用符号21
 2.2 寻址方式21
  2.2.1 立即寻址21
  2.2.2 直接寻址22
  2.2.3 寄存器寻址22
  2.2.4 寄存器间接寻址22
  2.2.5 变址寻址23
  2.2.6 相对寻址23
  2.2.7 位寻址23
 2.3 MCS-51单片机指令系统24
  2.3.1 数据传送类指令24
  2.3.2 算术运算类指令29
  2.3.3 逻辑运算及循环移位类指令32
  2.3.4 控制转移类指令34
  2.3.5 位操作类指令38
 2.4 伪指令40
 习题41
第3章 汇编语言程序设计44
 3.1 概述44
  3.1.1 机器语言44
  3.1.2 汇编语言44
  3.1.3 高级语言45
 3.2 汇编程序基本结构45
  3.2.1 顺序结构程序设计45
  3.2.2 分支(选择)结构程序设计47
  3.2.3 循环结构程序设计49
 3.3 子程序结构程序设计50
  3.3.1 子程序及其调用50
  3.3.2 代码转换程序设计51
  3.3.3 运算程序设计52
  3.3.4 查表子程序设计55
  3.3.5 散转(多分支)程序设计58
 习题59
第4章 输入/输出、中断、定时器/计数器与串行通信61
 4.1 I/O概述61
  4.1.1 I/O接口电路的作用61
  4.1.2 接口与端口61
  4.1.3 I/O端口的编址方式62
 4.2 输入/输出传送方式62
  4.2.1 无条件传送方式62
  4.2.2 查询传送方式63
  4.2.3 中断传送方式63
 4.3 MCS-51单片机的中断系统63
  4.3.1 中断的基本知识63
  4.3.2 MCS-51单片机的中断系统67
  4.3.3 中断程序举例67
 4.4 MCS-51单片机的定时器/计数器68
  4.4.1 MCS-51定时器/计数器的功能68
  4.4.2 定时器/计数器的结构及工作原理69
  4.4.3 定时器/计数器的工作方式和控制寄存器69
  4.4.4 定时器/计数器的工作方式69
  4.4.5 定时器/计数器应用举例72
 4.5 串行通信接口75
  4.5.1 MCS-51单片机的串行口75
  4.5.2 串行口举例78
 习题80
第5章 单片机系统扩展81
 5.1 系统扩展概述81
  5.1.1 单片机最小应用系统81
  5.1.2 系统扩展的内容及方法82
 5.2 存储器扩展83
  5.2.1 程序存储器扩展84
  5.2.2 数据存储器扩展87
  5.2.3 Flash存储器扩展90
 5.3 I/O驱动及扩展93
  5.3.1 I/O总线驱动93
  5.3.2 I/O口扩展95
 习题97
第6章 接口芯片与接口技术98
 6.1 概述98
 6.2 显示器接口98
  6.2.1 LED数码显示器的基本结构98
  6.2.2 LED数码显示器的接口电路及驱动方法99
  6.2.3 LED数码显示器的应用举例102
  6.2.4 液晶显示器及显示器接口104
 6.3 键盘接口110
  6.3.1 键盘的分类及实现110
  6.3.2 键盘接口电路的工作原理110
  6.3.3 键盘扫描程序113
  6.3.4 键盘接口的抗干扰117
 6.4 D/A转换器接口119
  6.4.1 D/A转器工作原理119
  6.4.2 D/A转换器的性能指标120
  6.4.3 DAC0832基本特征121
  6.4.4 DAC0832与MCS-51单片机接口实现122
  6.4.5 DAC0832应用举例124
  6.4.6 电压输出型D/A转换器应用——TLC5620126
 6.5 A/D转换器接口127
  6.5.1 A/D转换器分类及工作原理127
  6.5.2 A/D转换器的性能指标128
  6.5.3 ADC0809基本特征129
  6.5.4 ADC0809与MCS-51单片机接口实现131
  6.5.5 ADC0809应用举例132
  6.5.6 双积分A/D转换器应用——ICL7135133
 6.6 I2C总线应用136
  6.6.1 I2C总线介绍136
  6.6.2 AT24C系列E2PROM应用举例138
 习题142
第7章 单片机应用系统设计与开发144
 7.1 单片机应用系统开发概述144
  7.1.1 单片机应用系统开发的基本原则144
  7.1.2 单片机应用系统开发的设计方法145
  7.1.3 单片机应用系统开发的基本过程146
  7.1.4 单片机仿真开发系统介绍148
 7.2 单片机应用系统的调试149
  7.2.1 单片机应用系统的调试工具149
  7.2.2 单片机应用系统的一般调试方法150
 7.3 单片机应用系统的可靠性设计152
  7.3.1 干扰的来源152
  7.3.2 抗干扰措施153
 7.4 单片机应用系统应用举例155
  7.4.1 氡气采样自动控制器实例155
  7.4.2 单片机系统板及功能的设计实例158
 习题166
第8章 Keil C51程序设计167
 8.1 概述167
 8.2 程序设计基础168
  8.2.1 标识符与关键字168
  8.2.2 C51程序的基本语法170
  8.2.3 C51程序的基本语句179
 8.3 函数182
  8.3.1 函数的定义182
  8.3.2 函数的调用182
  8.3.3 中断服务程序184
  8.3.4 程序预处理186
 8.4 数组与指针189
  8.4.1 数组的定义与引用189
  8.4.2 指针变量的定义与引用189
 8.5 混合编程194
 8.6 μVision2集成开发环境196
  8.6.1 μVision2的使用196
  8.6.2 μVision2中的程序调试201
  8.6.3 μVision2的函数210
 8.7 程序应用举例212
 习题217
第9章 几种典型的单片机218
 9.1 AT89C2051单片机218
  9.1.1 AT89C2051主要性能218
  9.1.2 AT89C2051引脚配置219
  9.1.3 AT89C2051 SFR220
  9.1.4 某些指令的条件约束220
  9.1.5 程序存储器的加密221
  9.1.6 低功耗工作方式221
 9.2 ATmega8单片机222
  9.2.1 ATmega8的主要特点与结构222
  9.2.2 ATmega8的封装与引脚配置222
 9.3 C8051Fxxx系列单片机224
  9.3.1 CIP-51 CPU内核225
  9.3.2 增加的功能226
  9.3.3 可编程数字I/O和交叉开关226
  9.3.4 其他内部资源227
 9.4 Cortex M3系列单片机227
  9.4.1 Cortex M3处理器的特点227
  9.4.2 Cortex M3处理器的基本架构227
  9.4.3 Cortex M3内核228
  9.4.4 经典Cortex M3内核处理器230
第10章 实时操作系统的原理及应用231
 10.1 RTOS系统概述231
 10.2 Small RTOS51原理及应用232
  10.2.1 Small RTOS51原理233
  10.2.2 基于Small RTOS51的编程实例237
 10.3 μC/OS-Ⅱ系统原理及应用238
  10.3.1 μC/OS-Ⅱ原理239
  10.3.2 μC/OS-Ⅱ系统的移植244
  10.3.3 基于μC/OS-Ⅱ的应用实例246
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