單片機原理與接口技術(shù)

目 錄
第1 章緒論 ??????????????????????????????????????????? （1）
1．1 單片機技術(shù)的發(fā)展背景?????????????????? （1）
1．2 單片機的組成?????????????????????????????? （2）
1．3 單片機的特點及應(yīng)用????????????????????? （3）
1．3．1 單片機的特點???????????????????? （3）
1．3．2 單片機的應(yīng)用???????????????????? （4）
1．4 單片機的發(fā)展歷史???????????????????????? （4）
1．5 單片機分類????????????????????????????????? （5）
1．5．1 按單片機功能分類?????????????? （5）
1．5．2 MCS-51 系列單片機???????????? （6）
1．6 單片機發(fā)展趨勢??????????????????????????? （7）
本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????（10）
習題 1 ?????????????????????????????????????????????（10）
第 2 章單片機的結(jié)構(gòu)及原理?????????????????????（11）
2．1 80C51 單片機的基本結(jié)構(gòu)??????????????（11）
2．1．1 80C51 單片機的組成??????????（11）
2．1．2 80C51 單片機的存儲器???????（13）
2．2 并行I/O 口????????????????????????????????（18）
2．2．1 P0 口??????????????????????????????（19）
2．2．2 P1 口??????????????????????????????（20）
2．2．3 P2 口??????????????????????????????（20）
2．2．4 P3 口??????????????????????????????（21）
2．3 時鐘電路與復位電路????????????????????（21）
2．3．1 時鐘電路與時序????????????????（21）
2．3．2 復位電路?????????????????????????（23）
2．4 單片機的工作方式???????????????????????（25）
2．4．1 復位方式?????????????????????????（25）
2．4．2 程序執(zhí)行方式???????????????????（25）
2．4．3 節(jié)電工作方式???????????????????（25）
2．4．4 編程和校驗方式????????????????（26）
2．5 單片機的工作過程???????????????????????（27）
2．6 AT89 系列單片機簡介??????????????????（27）
本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????（29）
習題 2 ?????????????????????????????????????????????（29）
第 3 章單片機的指令系統(tǒng)????????????????????????（30）
3．1 指令系統(tǒng)簡介?????????????????????????????（30）
3．2 尋址方式???????????????????????????????????（31）
3．3 數(shù)據(jù)傳送類指令??????????????????????????（35）
3．3．1 內(nèi)部RAM 傳送指令???????????（36）
3．3．2 外部RAM 傳送指令???????????（37）
3．3．3 數(shù)據(jù)交換類指令????????????????（38）
3．3．4 查表指令?????????????????????????（38）
3．3．5 堆棧操作指令???????????????????（39）
3．4 算術(shù)運算類指令?????????????????????????（40）
3．4．1 加法指令?????????????????????????（40）
3．4．2 減法指令?????????????????????????（43）
3．4．3 乘法指令?????????????????????????（43）
3．4．4 除法指令?????????????????????????（44）
3．5 邏輯運算類指令?????????????????????????（44）
3．5．1 基本邏輯操作???????????????????（44）
3．5．2 其他邏輯操作???????????????????（46）
3．6 控制轉(zhuǎn)移類指令?????????????????????????（47）
3．6．1 無條件轉(zhuǎn)移指令????????????????（47）
3．6．2 條件轉(zhuǎn)移指令???????????????????（50）
3．6．3 調(diào)用及返回指令????????????????（51）
3．6．4 空操作指令??????????????????????（52）
3．7 位操作類指令????????????????????????????（53）
3．7．1 位傳送指令??????????????????????（53）
3．7．2 位修改指令??????????????????????（53）
3．7．3 位邏輯操作指令????????????????（53）
3．7．4 位判斷轉(zhuǎn)移類指令?????????????（54）
本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????（55）
習題 3?????????????????????????????????????????????（55）
第 4 章 80C51 匯編語言程序設(shè)計??????????????（57）
4．1 概述????????????????????????????????????????（57）
4．1．1 程序設(shè)計語言???????????????????（57）
4．1．2 匯編語言偽指令????????????????（57）
4．1．3 程序匯編方法???????????????????（60）
4．2 順序程序設(shè)計????????????????????????????（62）
4．3 分支程序設(shè)計????????????????????????????（64）
4．3．1 一般分支結(jié)構(gòu)程序?????????????（65）
4．3．2 散轉(zhuǎn)程序設(shè)計???????????????????（68）
4．4 循環(huán)程序設(shè)計????????????????????????????（70）
4．4．1 循環(huán)程序結(jié)構(gòu)???????????????????（70）
4．4．2 循環(huán)程序?qū)嵗???????????????????（71）
4．5 查表程序設(shè)計????????????????????????????（76）
?VI?
4．6 子程序設(shè)計與堆棧技術(shù)????????????????（77）
4．6．1 子程序?qū)嵗??????????????????????（78）
4．6．2 堆棧結(jié)構(gòu)?????????????????????????（81）
4．6．3 子程序結(jié)構(gòu)??????????????????????（82）
4．6．4 代碼轉(zhuǎn)換程序???????????????????（83）
4．6．5 算術(shù)運算子程序????????????????（85）
4．6．6 查找、排序程序????????????????（89）
本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????（92）
習題 4 ?????????????????????????????????????????????（92）
第 5 章中斷系統(tǒng)????????????????????????????????????（97）
5．1 中斷系統(tǒng)概述????????????????????????????（97）
5．1．1 中斷的概念??????????????????????（97）
5．1．2 中斷的特點??????????????????????（97）
5．1．3 中斷系統(tǒng)的功能????????????????（98）
5．2 中斷源與中斷寄存器???????????????????（99）
5．2．1 中斷源????????????????????????????（99）
5．2．2 中斷寄存器???????????????????? （100）
5．3 中斷處理過程?????????????????????????? （102）
5．3．1 中斷響應(yīng)??????????????????????? （102）
5．3．2 中斷處理??????????????????????? （103）
5．3．3 中斷返回??????????????????????? （104）
5．3．4 中斷響應(yīng)時間????????????????? （104）
5．4 中斷觸發(fā)方式?????????????????????????? （104）
5．5 中斷源的擴展?????????????????????????? （105）
5．5．1 定時器擴展中斷源??????????? （105）
5．5．2 中斷查詢擴展????????????????? （106）
5．6 中斷請求的撤除??????????????????????? （107）
5．6．1 撤除定時器中斷?????????????? （107）
5．6．2 撤除串行口中斷?????????????? （107）
5．6．3 撤除外部中斷????????????????? （107）
5．7 中斷初始化????????????????????????????? （108）
5．8 應(yīng)用舉例???????????????????????????????? （109）
本章小結(jié) ??????????????????????????????????????? （112）
習題 5 ??????????????????????????????????????????? （113）
第 6 章定時器/計數(shù)器??????????????????????????? （115）
6．1 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與原理???????? （115）
6．1．1 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)??????? （115）
6．1．2 定時器/計數(shù)器的工作
原理 ????????????????????????????? （116）
6．2 定時器/計數(shù)器相關(guān)寄存器??????????? （116）
6．2．1 方式寄存器TMOD ?????????? （116）
6．2．2 控制寄存器TCON ??????????? （117）
6．3 定時器/計數(shù)器的工作方式???????????（117）
6．3．1 方式0????????????????????????????（117）
6．3．2 方式1????????????????????????????（118）
6．3．3 方式2????????????????????????????（119）
6．3．4 方式3????????????????????????????（119）
6．4 定時器/計數(shù)器的初始化??????????????（120）
6．4．1 初始化步驟?????????????????????（120）
6．4．2 計數(shù)器初值的計算????????????（120）
6．4．3 定時器初值的計算????????????（121）
6．4．4 初始化實例?????????????????????（121）
6．5 定時器/計數(shù)器的編程和應(yīng)用????????（122）
本章小結(jié) ????????????????????????????????????????（129）
習題 6????????????????????????????????????????????（129）
第 7 章串行接口???????????????????????????????????（131）
7．1 串行通信基礎(chǔ)???????????????????????????（131）
7．1．1 串行通信的分類???????????????（131）
7．1．2 串行通信的制式???????????????（133）
7．1．3 串行通信的接口電路?????????（133）
7．2 通信總線標準及其接口???????????????（134）
7．2．1 RS-232C 接口??????????????????（134）
7．2．2 RS-449、RS-422A、RS-423A
標準接口????????????????????????（135）
7．2．3 20mA 電流環(huán)路串行接口????（136）
7．3 80C51 的串行接口?????????????????????（137）
7．3．1 80C51 串行口結(jié)構(gòu)????????????（137）
7．3．2 80C51 串行的工作方式??????（138）
7．3．3 80C51 串行口的波特率??????（140）
7．4 80C51 單片機之間的通信????????????（142）
7．4．1 雙機通信硬件電路????????????（142）
7．4．2 雙機通信軟件編程????????????（143）
7．4．3 多機通信????????????????????????（146）
7．5 PC 和單片機之間的通信??????????????（147）
7．5．1 通信接口設(shè)計??????????????????（147）
7．5．2 軟件編程????????????????????????（148）
7．6 串行通信的差錯控制編碼技術(shù)??????（150）
7．6．1 差錯控制編碼的分類?????????（150）
7．6．2 幾種常用的差錯控制編碼???（150）
7．6．3 CRC 檢錯碼查表法的軟件
實現(xiàn)??????????????????????????????（155）
7．6．4 CRC 檢錯碼計算法的軟件
實現(xiàn)??????????????????????????????（157）
7．7 串行口應(yīng)用舉例????????????????????????（158）
?VII?
本章小結(jié)??????????????????????????????????????? （159）
習題 7 ??????????????????????????????????????????? （159）
第 8 章單片機系統(tǒng)擴展????????????????????????? （161）
8．1 程序存儲器擴展???????????????????????? （161）
8．1．1 單片機程序存儲器概述????? （161）
8．1．2 EPROM 擴展?????????????????? （162）
8．1．3 EEPROM 擴展???????????????? （164）
8．1．4 常用程序存儲器芯片???????? （167）
8．2 數(shù)據(jù)存儲器擴展???????????????????????? （170）
8．2．1 SRAM 擴展實例?????????????? （170）
8．2．2 外部RAM 與I/O 同時
擴展 ????????????????????????????? （172）
8．3 并行I/O 口擴展???????????????????????? （174）
8．3．1 簡單的I/O 口擴展???????????? （174）
8．3．2 可編程并行接口芯片
8155 ????????????????????????????? （175）
本章小結(jié) ??????????????????????????????????????? （180）
習題 8 ??????????????????????????????????????????? （181）
第 9 章單片機接口技術(shù)????????????????????????? （183）
9．1 單片機與鍵盤接口????????????????????? （183）
9．1．1 鍵盤工作原理????????????????? （183）
9．1．2 獨立式按鍵???????????????????? （185）
9．1．3 矩陣式按鍵???????????????????? （185）
9．2 單片機與顯示器接口?????????????????? （188）
9．2．1 LED 顯示和接口?????????????? （189）
9．2．2 可編程接口芯片INTEL
8279 ???????????????????????????? （198）
9．2．3 LED 大屏幕顯示?????????????? （199）
9．2．4 LCD 液晶顯示和接口??????? （202）
9．3 D/A 轉(zhuǎn)換接口??????????????????????????? （210）
9．3．1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換概述???????????????? （210）
9．3．2 D/A 轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 ???? （211）
9．3．3 單緩沖方式的接口與
應(yīng)用 ????????????????????????????? （212）
9．3．4 雙緩沖方式的接口與
應(yīng)用 ????????????????????????????? （213）
9．4 A/D 轉(zhuǎn)換器接口???????????????????????? （215）
9．4．1 A/D 轉(zhuǎn)換器概述?????????????? （215）
9．4．2 A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 ???? （216）
9．4．3 單片機與ADC0809 接口????? （217）
9．4．4 應(yīng)用舉例??????????????????????? （218）
本章小結(jié) ??????????????????????????????????????? （219）
習題 9??????????????????????????????????????????? （220）
第 10 章單片機產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)?????????????? （223）
10．1 單片機產(chǎn)品設(shè)計步驟???????????????? （223）
10．1．1 設(shè)計任務(wù)及技術(shù)指標?????? （223）
10．1．2 總體方案設(shè)計??????????????? （223）
10．1．3 產(chǎn)品的硬件設(shè)計???????????? （224）
10．1．4 產(chǎn)品的軟件設(shè)計???????????? （225）
10．1．5 產(chǎn)品調(diào)試????????????????????? （226）
10．2 單片機產(chǎn)品的抗干擾技術(shù)?????????? （227）
10．2．1 干擾源及其傳播途徑?????? （227）
10．2．2 抗干擾措施的電源設(shè)計??? （228）
10．2．3 產(chǎn)品的地線設(shè)計???????????? （230）
10．2．4 A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器的抗
干擾措施?????????????????????? （231）
10．2．5 傳輸干擾????????????????????? （232）
10．2．6 抗干擾措施的元器件?????? （233）
10．3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例?????????? （235）
10．3．1 應(yīng)用設(shè)計實例一―電腦
時鐘的設(shè)計 ?????????????????? （235）
10．3．2 應(yīng)用設(shè)計實例二―交流
工頻頻率測量 ??????????????? （246）
本章小結(jié) ??????????????????????????????????????? （253）
習題 10 ????????????????????????????????????????? （253）
第 11 章基于 51 核的片上系統(tǒng)簡介????????? （255）
11．1 近年來51 系列的最新發(fā)展???????? （255）
11．2 C8051F 簡介?????????????????????????? （256）
11．2．1 C8051F 系列單片機片上
資源 ??????????????????????????? （256）
11．2．2 C8051F 系列 CPU?????????? （257）
11．2．3 C8051F 存儲器?????????????? （258）
11．2．4 可編程數(shù)字I/O 和交叉
開關(guān) ??????????????????????????? （259）
11．2．5 可編程計數(shù)器陣列????????? （261）
11．2．6 多類型串行總線端口?????? （263）
11．2．7 模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器???????? （266）
11．2．8 全速的在線調(diào)試接口
（JTAG） ???????????????????? （269）
11．3 Cygnal C8051 典型應(yīng)用????????????? （271）
11．3．1 精密混合型?????????????????? （271）
11．3．2 汽車電子應(yīng)用??????????????? （272）
11．3．3 手持設(shè)備、傳感器應(yīng)用??? （273）
11．3．4 USB 應(yīng)用????????????????????? （273）
?VIII?
11．3．5 CAN 應(yīng)用???????????????????? （274）
11．3．6 低成本應(yīng)用??????????????????? （274）
11．3．7 低電壓、低功耗系列??????? （275）
11．3．8 電容觸摸傳感系列?????????? （275）
本章小結(jié) ??????????????????????????????????????? （276）
習題 11 ??????????????????????????????????????????（276）
附錄一：部分 ASCII 碼表??????????????????????????（277）
附錄二：MCS51 單片機指令速查表????????????（278）
附錄三：C8051 系列單片機SFR 表????????????（283）