微控制器原理及應用

第1章   計算機的數制及其轉換                 1
   1.1   計算機的數制及其轉換                 1
      1.1.1   數與數制                 2
      1.1.2   不同數制間的轉換                 5
   1.2   計算機中數與字符的編碼                 15
      1.2.1   數值數據的編碼及運算                 15
      1.2.2   非數值數據的二進制編碼                 32
   1.3   微型計算機的性能分析及分類                 34
      1.3.1   微型計算機的性能分析                 34
      1.3.2   微型計算機的分類                 37
   習題                 40
第2章   微型計算機結構                 41
   2.1   微型計算機概念                 41
      2.1.1   微型計算機的歷史                 41
      2.1.2   計算機的基本模型                 42
   2.2   微型計算機的組成                 45
      2.2.1   微型計算機的硬件                 46
      2.2.2   微型計算機的軟件                 48
      2.2.3   微型計算機系統(tǒng)的主要技術指標                 48
   2.3   微處理器的結構及原理                 49
      2.3.1   中央處理器的發(fā)展過程                 49
      2.3.2   存儲系統(tǒng)                 56
      2.3.3   當前微處理器所使用的先進技術                 61
   2.4   單片機概述                 63
      2.4.1   單片機基本概念                 63
      2.4.2   單片機的產生                 64
      2.4.3   單片機的應用                 65
      2.4.4   單片機的發(fā)展趨勢                 66
   2.5   單片機主要系列                 67
      2.5.1   主要生產制造商及其特點                 67
      2.5.2   單片機的四個主要系列                 68
   習題                 70
第3章   MCS-51系列單片機結構                 71
   3.1   MCS-51單片機的結構和引腳                 71
      3.1.1   單片機的內部結構及功能部件                 71
      3.1.2   單片機外部引腳說明                 73
   3.2   中央處理器CPU                 75
      3.2.1   運算器                 75
      3.2.2   控制器及振蕩器                 76
      3.2.3   位(布爾)處理器                 77
   3.3   存儲器                 77
      3.3.1   存儲器的分類及存儲空間配置                 77
      3.3.2   內部數據存儲器                 78
      3.3.3   外部數據存儲器                 83
      3.3.4   程序存儲器                 84
      3.3.5   Flash閃速存儲器的編程                 85
   3.4   并行輸入/輸出接口                 86
      3.4.1   I/O接口電路概述                 86
      3.4.2   P0口                 86
      3.4.3   P1口                 87
      3.4.4   P2口                 88
      3.4.5   P3口                 88
      3.4.6   I/O端口負載能力                 89
   3.5   I/O接口電路的作用與I/O接口的編址方式                 89
      3.5.1   I/O接口電路的作用                 90
      3.5.2   I/O接口的編址方式                 91
   3.6   CPU的時序與復位                 91
      3.6.1   時序的基本概念                 92
   A     3.6.2   CPU的時序                 93
      3.6.3   復位電路與復位狀態(tài)                 93
      3.6.4   掉電與節(jié)電方式                 94
   習題                 95
第4章   指令系統(tǒng)及匯編語言程序設計                 96
   4.1   程序設計概述                 96
      4.1.1   指令和程序設計語言                 96
      4.1.2   匯編概念                 98
   4.2   指令格式和尋址方式                 98
      4.2.1   指令格式                 98
      4.2.2   指令中常用符號                 100
      4.2.3   尋址方式                 100
   4.3   MCS-51單片機指令系統(tǒng)                 104
      4.3.1   數據傳送類指令                 104
      4.3.2   算術運算類指令                 113
      4.3.3   邏輯運算及移位類指令                 118
      4.3.4   控制轉移類指令                 121
      4.3.5   位操作指令                 128
   4.4   匯編語言程序設計                 132
      4.4.1   偽指令                 132
      4.4.2   匯編語言源程序格式                 135
      4.4.3   匯編語言程序的設計步驟與基本結構                 136
      4.4.4   順序結構程序設計                 139
      4.4.5   分支(選擇)結構程序設計                 139
      4.4.6   循環(huán)結構程序設計                 142
      4.4.7   常用子程序設計                 145
   4.5   匯編語言應用程序的開發(fā)與調試                 150
      4.5.1   仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介                 150
      4.5.2   程序的開發(fā)調試過程                 151
   習題                 152
第5章   中斷、定時/計數器與串行口                 155
   5.1   中斷                 155
      5.1.1   中斷系統(tǒng)概述                 155
      5.1.2   MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)                 157
      5.1.3   中斷處理過程                 162
      5.1.4   中斷請求的撤除                 164
      5.1.5   中斷程序應用舉例                 165
   5.2   定時/計數器                 167
      5.2.1   定時/計數器的結構及工作原理                 168
      5.2.2   定時/計數器的控制與實現                 170
      5.2.3   定時/計數器的工作方式                 171
      5.2.4   定時/計數器的應用舉例                 173
   5.3   串行接口                 176
      5.3.1   串行通信的基本概念                 177
      5.3.2   MCS-51串行口的結構與工作原理                 179
      5.3.3   串行口控制寄存器                 181
      5.3.4   串行口的工作方式                 182
      5.3.5   MCS-51串口的波特率                 185
      5.3.6   MCS-51多機通信技術                 187
      5.3.7   串行口的應用舉例                 188
   習題                 191
第6章   C51語言程序設計基礎                 193
   6.1   C51語言基礎                 193
      6.1.1   C51程序創(chuàng)建過程                 193
      6.1.2   存儲空間定義                 195
      6.1.3   C51數據類型                 196
      6.1.4   C51的常量                 197
      6.1.5   C51常用的運算符                 197
      6.1.6   C51的表達式                 199
      6.1.7   C51的基本語句                 200
   6.2   C51的函數和數組                 200
      6.2.1   函數的定義                 200
      6.2.2   數組的定義                 201
   6.3   C51的編程規(guī)范                 201
      6.3.1   注釋                 201
      6.3.2   命名                 201
      6.3.3   格式                 201
   6.4   C51的基本運用                 201
第7章   單片機系統(tǒng)的擴展                 209
   7.1   概述                 209
   7.2   系統(tǒng)總線擴展                 210
      7.2.1   系統(tǒng)總線擴展簡介                 210
      7.2.2   常用擴展器件介紹                 212
      7.2.3   編址技術                 213
   7.3   存儲器的擴展                 214
      7.3.1   存儲器擴展概述                 214
      7.3.2   存儲器擴展應考慮的問題                 217
      7.3.3   程序存儲器的擴展                 217
      7.3.4   數據存儲器的擴展                 220
   7.4   I/O接口的擴展及應用                 222
      7.4.1   I/O接口電路的作用                 222
      7.4.2   接口與端口                 223
      7.4.3   I/O的傳送方式                 224
      7.4.4   用TTL芯片擴展I/O口                 225
      7.4.5   用可編程芯片擴展I/O口                 226
   7.5   LED數碼顯示器接口                 233
      7.5.1   LED數碼顯示器的結構與連接方式                 233
      7.5.2   LED數碼顯示器的接口電路與顯示方法                 235
      7.5.3   LED數碼顯示器應用舉例                 238
   7.6   鍵盤接口                 243
      7.6.1   鍵盤接口的工作原理                 243
      7.6.2   鍵盤接口電路                 244
      7.6.3   鍵盤掃描程序                 248
      7.6.4   鍵盤接口設計實例                 248
   7.7   A/D轉換器                 258
      7.7.1   A/D轉換器原理及性能指標                 258
      7.7.2   典型A/D轉換器芯片ADC0809簡介                 261
      7.7.3   MCS-51單片機與ADC0809接口                 263
      7.7.4   A/D轉換應用舉例                 266
      7.7.5   串行A/D轉換接口芯片TLC2543                 266
   7.8   D/A轉換器                 270
      7.8.1   D/A轉換器的原理及性能指標                 270
      7.8.2   典型D/A轉換器芯片DAC0832介紹                 272
      7.8.3   MCS-51單片機與DAC0832接口                 273
      7.8.4   串行D/A轉換接口芯片TLC5615                 277
   習題                 279
第8章   基于MCS-51的典型串行總線設計                 280
   8.1   概述                 280
   8.2   RS-485總線                 280
      8.2.1   RS-485電氣特性                 281
      8.2.2   RS-485總線節(jié)點數和通信方式                 282
      8.2.3   RS-485總線收發(fā)器與單片機接口電路的設計                 283
      8.2.4   基于單片機節(jié)點的RS-485總線的工作原理                 285
   8.3   SPI總線                 293
      8.3.1   SPI總線的工作原理                 293
      8.3.2   SPI總線的通信時序                 294
      8.3.3   硬件電路設計                 295
      8.3.4   軟件程序設計                 298
   8.4   I2C總線                 299
      8.4.1   I2C總線的工作原理                 299
      8.4.2   I2C總線的通信時序                 302
      8.4.3   硬件電路設計                 303
      8.4.4   軟件程序設計                 303
   習題                 308
第9章   單片機應用系統(tǒng)設計與應用實例                 309
   9.1   應用系統(tǒng)設計原則                 309
   9.2   應用系統(tǒng)設計流程                 310
      9.2.1   總體設計                 310
      9.2.2   硬件電路設計                 311
      9.2.3   印刷電路板設計                 312
      9.2.4   軟件程序設計                 312
      9.2.5   調試、運行與維護                 313
   9.3   應用系統(tǒng)的可靠性及抗干擾設計                 313
      9.3.1   干擾來源                 314
      9.3.2   電源系統(tǒng)抗干擾設計                 314
      9.3.3   地線干擾及抑制                 315
      9.3.4   其它提高系統(tǒng)可靠性的方法                 316
   9.4   應用系統(tǒng)實例1——溫度時間測量與顯示系統(tǒng)                 316
      9.4.1   系統(tǒng)的功能分析                 317
      9.4.2   系統(tǒng)的設計方案                 317
      9.4.3   系統(tǒng)硬件電路的設計                 317
      9.4.4   控制過程的軟件程序實現                 328
   9.5   應用系統(tǒng)實例2——太陽能電池板追蹤系統(tǒng)                 337
      9.5.1   系統(tǒng)的功能分析                 337
      9.5.2   系統(tǒng)的設計方案                 338
      9.5.3   系統(tǒng)硬件電路的設計                 338
      9.5.4   系統(tǒng)控制過程的軟件設計                 342
   9.6   應用系統(tǒng)實例3——基于GSM網絡的遠程遙測系統(tǒng)設計                 348
      9.6.1   系統(tǒng)功能需求分析                 348
      9.6.2   系統(tǒng)方案設計                 349
      9.6.3   系統(tǒng)硬件電路設計                 349
      9.6.4   基于GSM網絡的遠程遙測系統(tǒng)的軟件設計                 363
附錄                 386
   附錄Ⅰ   ASCII碼表                 386
   附錄Ⅱ   ASCII碼符號說明                 387
   附錄Ⅲ   MCS-89C51系列單片機指令表                 387
參考文獻                 391