單片機(jī)原理及接口技術(shù)（C51編程）

第1章　單片機(jī)概述　1
1.1　什么是單片機(jī)　1
1.2　單片機(jī)的發(fā)展歷史　2
1.3　單片機(jī)的特點(diǎn)　2
1.4　單片機(jī)的應(yīng)用　3
1.5　單片機(jī)的發(fā)展趨勢　4
1.6　MCS-51系列與AT89S5x系列單片機(jī)　5
1.6.1　MCS-51系列單片機(jī)　5
1.6.2　AT89系列單片機(jī)　6
1.6.3　AT89系列單片機(jī)的型號(hào)說明　7
1.7　各種衍生品種的51單片機(jī)　8
1.7.1　STC系列單片機(jī)　9
1.7.2　C8051F×××單片機(jī)　10
1.7.3　ADμC812單片機(jī)　10
1.7.4　華邦W77系列、W78系列單片機(jī)　10
1.8　PIC系列單片機(jī)與AVR系列單片機(jī)　10
1.8.1　PIC系列單片機(jī)　11
1.8.2　AVR系列單片機(jī)　12
1.9　其他的嵌入式處理器簡介　12
1.9.1　嵌入式DSP處理器　13
1.9.2　嵌入式微處理器　13
思考題及習(xí)題　14第2章　AT89S51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)　15
2.1　AT89S51單片機(jī)的硬件組成　15
2.2　AT89S51的引腳功能　17
2.2.1　電源及時(shí)鐘引腳　17
2.2.2　控制引腳　18
2.2.3　并行I/O口引腳　18
2.3　AT89S51的CPU　19
2.3.1　運(yùn)算器　19
2.3.2　控制器　21
2.4　AT89S51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)　21
2.4.1　程序存儲(chǔ)器空間　22
2.4.2　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間　23
2.4.3　特殊功能寄存器　23
2.4.4　位地址空間　26
2.5　AT89S51單片機(jī)的并行I/O端口　27
2.6　時(shí)鐘電路與時(shí)序　29
2.6.1　時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)　29
2.6.2　機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序　30
2.7　復(fù)位操作和復(fù)位電路　31
2.7.1　復(fù)位操作　31
2.7.2　復(fù)位電路設(shè)計(jì)　31
2.8　低功耗節(jié)電模式　33
2.8.1　空閑模式　33
2.8.2　掉電運(yùn)行模式　34
2.8.3　掉電和空閑模式下的WDT　34
思考題及習(xí)題　35第3章　C51語言編程基礎(chǔ)　37
3.1　編程語言Keil C51簡介　37
3.1.1　Keil C51簡介　37
3.1.2　C51與標(biāo)準(zhǔn)C的比較　38
3.2　Keil C51的開發(fā)工具　39
3.2.1　集成開發(fā)環(huán)境Keil μVision3簡介　39
3.2.2　Keil μVision3軟件的安裝、啟動(dòng)和運(yùn)行　40
3.3　C51語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　40
3.3.1　C51語言中的數(shù)據(jù)類型與存儲(chǔ)類型　41
3.3.2　C51語言的特殊功能寄存器及位變量定義　45
3.3.3　C51語言的絕對地址訪問　47
3.3.4　C51的基本運(yùn)算　48
3.3.5　C51的分支與循環(huán)程序結(jié)構(gòu)　50
3.3.6　C51的數(shù)組　57
3.3.7　C51的指針　58
3.4　C51語言的函數(shù)　60
3.4.1　函數(shù)的分類　60
3.4.2　函數(shù)的參數(shù)與返回值　61
3.4.3　函數(shù)的調(diào)用　62
3.4.4　中斷服務(wù)函數(shù)　63
3.4.5　變量及存儲(chǔ)方式　63
3.4.6　宏定義與文件包含　64
3.4.7　庫函數(shù)　65
3.5　軟件仿真開發(fā)工具Proteus與Keil μVision3的聯(lián)調(diào)　65
3.5.1　軟件仿真開發(fā)工具Proteus簡介　65
3.5.2　Proteus與Keil μVision3的聯(lián)調(diào)　66
思考題及習(xí)題　67第4章　AT89S51片內(nèi)并行端口的原理及編程　68
4.1　AT89S51的并行I/O端口的結(jié)構(gòu)及工作原理　68
4.1.1　P0口　68
4.1.2　P1口　70
4.1.3　P2口　70
4.1.4　P3口　71
4.1.5　P1～P3口驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管的問題　72
4.2　并行I/O端口的C51編程舉例　73
4.2.1　從左到右的流水燈的制作　73
4.2.2　左右來回循環(huán)的流水燈的制作　73
4.2.3　開關(guān)量檢測指示器1　76
4.2.4　開關(guān)量檢測指示器2　76
思考題及習(xí)題　77第5章　AT89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)　79
5.1　AT89S51中斷技術(shù)概述　79
5.2　AT89S51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　79
5.2.1　中斷請求源　80
5.2.2　中斷請求標(biāo)志寄存器　80
5.3　中斷允許與中斷優(yōu)先級(jí)的控制　81
5.3.1　中斷允許寄存器IE　82
5.3.2　中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP　82
5.4　響應(yīng)中斷請求的條件　84
5.5　外部中斷的響應(yīng)時(shí)間　85
5.6　外部中斷的觸發(fā)方式選擇　86
5.6.1　電平觸發(fā)方式　86
5.6.2　跳沿觸發(fā)方式　86
5.7　中斷請求的撤銷　86
5.8　中斷函數(shù)　87
5.9　C51編程舉例　88
5.9.1　單一外中斷的應(yīng)用　88
5.9.2　兩個(gè)外中斷的應(yīng)用　89
5.9.3　中斷嵌套　91
5.9.4　多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)　92
思考題及習(xí)題　93第6章　AT89S51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　95
6.1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)　95
6.1.1　工作方式控制寄存器TMOD　96
6.1.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON　96
6.2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式　97
6.2.1　方式0　97
6.2.2　方式1　98
6.2.3　方式2　98
6.2.4　方式3　99
6.3　對外部輸入的計(jì)數(shù)信號(hào)的要求　100
6.4　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用　101
6.4.1　P1口外接的8只LED每0.5s閃亮一次　101
6.4.2　計(jì)數(shù)器的應(yīng)用　102
6.4.3　擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源　103
6.4.4　P1.0上產(chǎn)生周期為2ms的方波　104
6.4.5　P1.1上產(chǎn)生周期為1s的方波　104
6.4.6　T1控制發(fā)出1kHz的音頻信號(hào)　105
6.4.7　測量脈沖寬度——門控位GATEx的應(yīng)用　106
6.4.8　實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)　107
思考題及習(xí)題　108第7章　AT89S51單片機(jī)的串行口　110
7.1　串行口的結(jié)構(gòu)　110
7.1.1　串行口控制寄存器SCON　110
7.1.2　特殊功能寄存器PCON　112
7.2　串行口的4種工作方式　112
7.2.1　方式0　112
7.2.2　方式1　116
7.2.3　方式2　117
7.2.4　方式3　118
7.3　多機(jī)通信　119
7.4　波特率的制定方法　120
7.4.1　波特率的定義　120
7.4.2　定時(shí)器T1產(chǎn)生波特率的計(jì)算　120
7.5　串行通信的應(yīng)用設(shè)計(jì)　122
7.5.1　各種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)　122
7.5.2　方式1的應(yīng)用　124
7.5.3　方式2和方式3的應(yīng)用　127
7.5.4　主從式多機(jī)通信的應(yīng)用　129
7.5.5　單片機(jī)與PC的串行通信　133
7.5.6　PC與單片機(jī)或與多個(gè)單片機(jī)的串行通信接口設(shè)計(jì)　135
思考題及習(xí)題　136第8章　AT89S51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　138
8.1　系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)　138
8.2　地址空間分配和外部地址鎖存器　139
8.2.1　存儲(chǔ)器地址空間分配　139
8.2.2　外部地址鎖存器　142
8.3　程序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展　144
8.3.1　常用的EPROM芯片　144
8.3.2　程序存儲(chǔ)器的操作時(shí)序　146
8.3.3　AT89S51單片機(jī)與EPROM的接口電路設(shè)計(jì)　148
8.4　靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展　149
8.4.1　常用的靜態(tài)RAM(SRAM)芯片　149
8.4.2　外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫操作時(shí)序　150
8.4.3　AT89S51單片機(jī)與RAM的接口電路設(shè)計(jì)　151
8.5　EPROM和RAM的綜合擴(kuò)展　153
8.5.1　綜合擴(kuò)展的硬件接口電路　153
8.5.2　外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路的編程　155
8.6　片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的編程　155
8.6.1　通用編程器編程　157
8.6.2　ISP編程　157
思考題及習(xí)題　158第9章　AT89S51單片機(jī)的I/O擴(kuò)展　160
9.1　I/O接口擴(kuò)展概述　160
9.1.1　擴(kuò)展的I/O接口功能　160
9.1.2　I/O端口的編址　160
9.1.3　I/O數(shù)據(jù)的傳送方式　161
9.1.4　I/O接口電路　161
9.2　AT89S51擴(kuò)展I/O接口芯片82C55的設(shè)計(jì)　162
9.2.1　82C55芯片簡介　162
9.2.2　工作方式選擇控制字及端口PC置位/復(fù)位控制字　163
9.2.3　82C55的3種工作方式　165
9.2.4　AT89S51單片機(jī)與82C55的接口設(shè)計(jì)　169
9.3　利用74LSTTL電路擴(kuò)展并行I/O口　171
9.4　用AT89S51單片機(jī)的串行口擴(kuò)展并行口　172
9.4.1　用74LS165擴(kuò)展并行輸入口　172
9.4.2　用74LS164擴(kuò)展并行輸出口　173
9.5　用I/O口控制的聲音報(bào)警接口　174
9.5.1　揚(yáng)聲器報(bào)警接口　174
9.5.2　音樂報(bào)警接口　176
思考題及習(xí)題　176第10章　AT89S51單片機(jī)與輸入/輸出外設(shè)的接口　178
10.1　LED數(shù)碼管顯示器的接口設(shè)計(jì)　178
10.1.1　LED數(shù)碼管的工作原理　178
10.1.2　LED數(shù)碼管顯示器接口設(shè)計(jì)舉例　179
10.2　鍵盤的接口設(shè)計(jì)　183
10.2.1　鍵盤接口應(yīng)解決的問題　183
10.2.2　鍵盤接口設(shè)計(jì)舉例　184
10.2.3　鍵盤掃描方式的選取　188
10.3　鍵盤/顯示器接口的設(shè)計(jì)實(shí)例　188
10.3.1　利用并行I/O芯片82C55實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示器接口　188
10.3.2　利用串行口實(shí)現(xiàn)的鍵盤/顯示器接口　191
10.3.3　專用接口芯片HD7279實(shí)現(xiàn)的鍵盤/顯示器控制　193
10.4　AT89S51單片機(jī)與液晶顯示器的接口　204
10.4.1　LCD顯示器的分類　204
10.4.2　點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊介紹　204
10.4.3　AT89S51單片機(jī)與LCD的接口及軟件編程　208
10.5　AT89S51單片機(jī)與微型打印機(jī)TP(P-40A/16A的接口　211
10.6　AT89S51單片機(jī)與BCD碼撥盤的接口設(shè)計(jì)　215
思考題及習(xí)題　216第11章　AT89S51單片機(jī)與D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的接口　217
11.1　AT89S51單片機(jī)與DAC的接口　217
11.1.1　D/A轉(zhuǎn)換器簡介　217
11.1.2　AT89S51單片機(jī)與8位D/A轉(zhuǎn)換器0832的接口設(shè)計(jì)　218
11.2　AT89S51單片機(jī)與ADC的接口　225
11.2.1　A/D轉(zhuǎn)換器簡介　225
11.2.2　AT89S51與逐次比較型8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的接口　226
11.2.3　AT89S51與逐次比較型12位A/D轉(zhuǎn)換器AD1674的接口　230
11.3　AT89S51單片機(jī)與V/F轉(zhuǎn)換器的接口　234
11.3.1　用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的原理　235
11.3.2　常用V/F轉(zhuǎn)換器LMX31簡介　235
11.3.3　V/F轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)接口　236
11.3.4　LM331應(yīng)用舉例　237
思考題及習(xí)題　238第12章　單片機(jī)的串行擴(kuò)展技術(shù)　239
12.1　單總線串行擴(kuò)展　239
12.2　SPI總線串行擴(kuò)展　240
12.2.1　SPI總線的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)　241
12.2.2　擴(kuò)展帶SPI串口的A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543　242
12.3　I2C總線的串行擴(kuò)展　243
12.3.1　I2C串行總線系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)　244
12.3.2　I2C總線的數(shù)據(jù)傳送規(guī)定　244
12.3.3　AT89S51的I2C總線擴(kuò)展系統(tǒng)　247
12.3.4　I2C總線數(shù)據(jù)傳送的模擬　248
12.3.5　I2C總線在IC卡中的應(yīng)用　251
思考題及習(xí)題　255第13章　AT89S51單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試　256
13.1　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟　256
13.2　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)　257
13.2.1　硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題　257
13.2.2　典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)　258
13.2.3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的地址空間分配與總線驅(qū)動(dòng)　259
13.2.4　應(yīng)用設(shè)計(jì)例1——最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)　261
13.2.5　應(yīng)用設(shè)計(jì)例2——數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)　262
13.2.6　應(yīng)用設(shè)計(jì)例3——帶有報(bào)警功能的溫度測量儀的設(shè)計(jì)　264
13.3　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試　266
13.3.1　仿真開發(fā)系統(tǒng)的種類與基本功能　267
13.3.2　仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介　267
13.3.3　用戶樣機(jī)的仿真調(diào)試　270
13.4　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾與可靠性設(shè)計(jì)　272
13.4.1　AT89S51片內(nèi)看門狗定時(shí)器的使用　273
13.4.2　軟件濾波　273
13.4.3　開關(guān)量輸入/輸出軟件抗干擾設(shè)計(jì)　274
13.4.4　過程通道干擾的抑制措施——隔離　275
13.4.5　印刷電路板抗干擾布線的基本原則　276
思考題及習(xí)題　278參考文獻(xiàn)　280