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单片机原理及基于单片机的嵌入式系统设计

中国水利水电出版社
    【作 者】蔡方凯 主编 【I S B N 】978-7-5084-4397-3 【责任编辑】张玉玲 【适用读者群】本科 【出版时间】2008-05-01 【开 本】16开本 【装帧信息】平装(光膜) 【版 次】第1版 【页 数】304 【千字数】 【印 张】 【定 价】28 【丛 书】21世纪高职高专计算机科学规划教材 【备注信息】
图书详情

    本书共分两部分内容,第一部分系统介绍了MCS-51单片机的组成原理、指令系统、汇编语言程序设计、定时、中断、串口、I/O扩展;第二部分阐述了基于单片机的嵌入式系统设计概述,并通过分析一个基于单片机的嵌入式系统实际应用项目(智能报警系统),使读者掌握嵌入式系统设计的方法,最后从实验和实训两个角度来提高读者的实际动手能力。

    本书是为满足广大单片机学习者、爱好者,科技工作者从事基于单片机的嵌入式系统硬件、软件设计的需求而编写的。具有内容全面、细致、实用的特点。书中大部分软硬件设计实例都是作者多年来从事嵌入式系统和单片机应用和开发的经验总结,实用性较强。

    本书内容丰富、理论架构完整,阐述实例时深入浅出,可作为大专院校单片机原理和接口技术等相关课程的教材,也可为从事单片机开发的广大工程技术人员参考用书。

    基于单片机的嵌入式系统以体积小、价格低、应用灵活等优点,在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等领域得到广泛应用。嵌入式系统的广泛应用必然带来对嵌入式技术人才的需求迅速增加,各高等院校为适应市场对单片机人才的需求,纷纷开设了单片机原理和技术课程。

    对于初次接触单片机和嵌入式系统的高等院校学生、工程技术人员来说,普遍感到单片机难学,即使学习了单片机原理以后,对基于单片机的嵌入式系统设计还是感觉无从下手。作者根据自己的单片机教学和项目开发经验编写了此书,希望能为广大单片机爱好者提供帮助,使单片机不再让人望而生畏,使嵌入式系统设计不再神秘。

    本书以MCS-51系列单片机为主线,突出单片机的实践性和应用性强的特点,全面讲述了单片机应用系统的结构、原理和基于单片机的嵌入式系统设计。全书共分13章,第1章介绍单片机的基本常识;第2章介绍作为一个单片机应用开发人员应如何认识单片机的引脚电气特性和内部结构;第3章和第4章介绍单片机汇编语言和汇编语言程序设计,希望通过大量实例提高读者的编程能力,编程能力对进行基于单片机的嵌入式项目开发起关键作用;第5章至第7章介绍中断、定时和串行通信的基本原理,突出强调单片机开发者应如何通过编程实现对片内的中断、定时和串行通信模块的控制;第8章介绍单片机四个I/O口的使用及存储器的扩展;第9章介绍基于单片机的嵌入式系统的概念、组成、特点及其应用;第10章则希望通过有限的实例使读者掌握嵌入式接口设计的方法,嵌入式接口设计千头万绪,掌握嵌入式接口设计的基本方法,读者可以针对实际应用需求一步步设计出自己需要的基于单片机的嵌入式系统;第11章和第12章从实际项目出发,详细介绍了一个利用C51语言实现实际项目的开发过程;第13章从实验和实训两个角度来提高读者的实际动手能力,通过实验和实训,读者基本上可以迈入嵌入式系统开发的大门。全书从原理、实验、实训、项目开发几方面循序渐进地介绍了单片机的基本原理和设计方法。

    本书由蔡方凯主编,张松、董凯宁、余波和张霆等编著,其中第1、2章由余波编写,第3、4、8、10章由张松编写,第5、6、7章由蔡方凯编写,第9、11、12章由董凯宁编写,第13章由张霆编写。另外,参与本书编写工作的还有:邹素琼、赵秋云、赵继军、彭艺、曲辉辉、周章、蒋波、徐留旺、曹振宇、张婷、温凌霜、鲁得翠、蒋泽平、魏乐、韩翔、程小英、谭小丽等,在编写过程中还得到了李传学、刘虹、严成等同志的大力帮助,在此一并表示感谢。

    由于作者水平所限,加之计算机技术发展迅速且本书的覆盖面广,书中错误和不妥之处在所难免,恳请广大读者批评指正。我们的联络方式:china_54@tom.com。

    编 者

    2007年1月


    前言
    第1章 单片机概述 1
    1.1 微型计算机系统结构 1
    1.2 微型计算机工作过程 3
    1.2.1 如何将程序烧写到程序存储器中 3
    1.2.2 如何将程序从程序存储器中取出 4
    1.2.3 CPU读出指令码和操作数后如何执行 7
    1.3 单片机发展历史 8
    1.4 单片机的发展趋势 9
    1.5 单片机应用——电子产品的控制器 10
    1.6 单片机的主要生产厂家及产品 10
    1.7 计算机中的数制 11
    1.7.1 数制的基本概念 11
    1.7.2 不同进位计数制之间的转换 12
    1.8 习题 16
    第2章 MCS-51单片机的结构和原理 17
    2.1 MCS-51系列单片机特性 17
    2.2 从外部引脚初看51单片机 18
    2.3 从引脚使用二看单片机 20
    2.3.1 单片机最小系统的实现 20
    2.3.2 时钟信号 22
    2.3.3 复位状态 23
    2.4 从内部结构三看51单片机 23
    2.4.1 中央处理器CPU 24
    2.4.2 MCS-51单片机存储器及其存储空间 25
    2.4.3 程序存储器 26
    2.4.4 内部数据存储器 26
    2.4.5 特殊功能寄存器(SFR) 28
    2.5 并行输入/输出端口 30
    2.6 习题 30
    第3章 MCS-51指令系统 32
    3.1 指令系统概述 32
    3.1.1 指令格式 32
    3.1.2 指令字长 33
    3.1.3 指令分类 33
    3.2 寻址方式 34
    3.2.1 立即寻址 34
    3.2.2 寄存器寻址 34
    3.2.3 直接寻址 35
    3.2.4 寄存器间接寻址 35
    3.2.5 变址寻址 36
    3.2.6 相对寻址 36
    3.2.7 位寻址 37
    3.2.8 指令中常用的符号注释 38
    3.3 MCS-51的指令系统 38
    3.3.1 数据传送类指令 39
    3.3.2 算术运算指令 44
    3.3.3 逻辑运算及移位类指令 48
    3.3.4 控制转移类指令 50
    3.3.5 位操作类指令 55
    3.4 习题 58
    第4章 汇编语言程序设计 61
    4.1 伪指令 61
    4.1.1 为什么要使用伪指令 61
    4.1.2 MCS-51单片机的伪指令 61
    4.2 汇编语言程序设计 65
    4.2.1 顺序结构 65
    4.2.2 分支结构 68
    4.2.3 循环结构 72
    4.2.4 子程序设计和子程序调用 76
    4.3 习题 79
    第5章 MCS-51单片机中断系统 80
    5.1 中断的概念 80
    5.2 MCS-51单片机的中断流程 81
    5.2.1 中断请求标志寄存器 83
    5.2.2 中断允许寄存器IE 84
    5.2.3 中断优先级控制 85
    5.2.4 中断嵌套 86
    5.3 MCS-51的中断响应条件和中断处理 87
    5.3.1 中断响应的条件 87
    5.3.2 中断处理过程 88
    5.4 中断程序编程举例 89
    5.4.1 中断入口程序设计 89
    5.4.2 中断编程举例 91
    5.5 习题 93
    第6章 定时器与计数器 95
    6.1 定时和计数的基本概念 95
    6.1.1 计数的基本概念 95
    6.1.2 定时的基本概念 95
    6.2 MCS-51单片机定时/计数器的结构和工作原理 96
    6.2.1 定时/计数器概述 96
    6.2.2 单片机定时/计数器的工作方式 97
    6.2.3 定时/计数器的工作模式寄存器 98
    6.2.4 定时/计数器的启动控制寄存器 99
    6.3 定时/计数器工作模式及其应用 99
    6.3.1 工作模式0及其应用 100
    6.3.2 工作模式1及其应用 102
    6.3.3 工作模式2及其应用 103
    6.3.4 工作模式3及其应用 105
    6.4 综合应用举例 106
    6.5 习题 110
    第7章 串行接口通信 111
    7.1 概述 111
    7.1.1 数据传输方向 111
    7.1.2 同步和异步通信 112
    7.1.3 波特率 113
    7.2 MCS-51 单片机的串行通信接口 113
    7.2.1 串行通信接口结构 113
    7.2.2 串行口控制寄存器SCON和PCON 114
    7.3 串行口的四种工作方式 116
    7.3.1 串口工作方式0 116
    7.3.2 串口工作方式1 117
    7.3.3 串口工作方式2 121
    7.3.4 串口工作方式3 121
    7.4 串口综合应用举例 123
    7.4.1 串行口模块化编程 123
    7.4.2 串行口模块化编程举例 124
    7.4.3 串行口多机通信技术 126
    7.5 习题 129
    第8章 并行I/O接口扩展及其应用 130
    8.1 概述 130
    8.2 准双向并行I/O的使用 130
    8.2.1 准双向并行I/O口的输出功能 131
    8.2.2 准双向并行I/O口的输入功能 132
    8.3 并行I/O的扩展 133
    8.3.1 利用74LS377、74LS373扩展8位并行I/O接口 134
    8.3.2 利用74LS244扩展8位并行I/O接口 135
    8.4 存储器的扩展 136
    8.4.1 数据存储芯片RAM介绍 137
    8.4.2 6264芯片的读写操作时序 137
    8.4.3 对片外RAM的读写操作时序 138
    8.4.4 6264和51单片机的接口设计 139
    8.5 习题 141
    第9章 嵌入式系统概述 142
    9.1 嵌入式系统简介 142
    9.1.1 什么是嵌入式系统 142
    9.1.2 嵌入式系统的特点 144
    9.1.3 嵌入式系统分类 145
    9.1.4 嵌入式微处理器 145
    9.1.5 嵌入式系统选型指南 147
    9.2 嵌入式系统的应用领域 149
    9.3 嵌入式系统的发展趋势 150
    9.4 习题 152
    第10章 基于单片机的嵌入式接口设计 153
    10.1 键盘接口设计 153
    10.1.1 键盘的工作原理 153
    10.1.2 独立式按键 154
    10.1.3 矩阵式按键 156
    10.2 数码管(LED)显示器 160
    10.2.1 LED显示器的结构与原理 160
    10.2.2 LED显示驱动技术 162
    10.2.3 LED显示接口设计实例 163
    10.3 液晶显示(LCD)接口设计 166
    10.3.1 点阵式液晶显示器的基本原理 166
    10.3.2 液晶显示器引脚 167
    10.3.3 时序波形 168
    10.3.4 显示模块控制字 168
    10.3.5 单片机和液晶模块硬件接口设计 169
    10.3.6 单片机和液晶模块的软件设计 171
    10.4 模/数(ADC)、数/模(DAC)接口设计 172
    10.4.1 ADC0809芯片结构 172
    10.4.2 ADC0809的工作原理 173
    10.4.3 A/D转换器的接口设计实例 173
    10.4.4 D/A转换器DAC0832的结构 176
    10.4.5 D/A转换器DAC0832与单片机的接口技术 177
    10.5 单片机常用总线接口设计及实例 179
    10.5.1 概述 179
    10.5.2 I2C总线的基本特征 179
    10.5.3 I2C总线的数据传输格式 181
    10.5.4 单片机模拟I2C总线 182
    10.5.5 I2C总线接口设计实例 185
    10.5.6 单片机对24LC256的写操作 186
    10.6 习题 190
    第11章 嵌入式单片机技术C教程基础 191
    11.1 C51编程基础 191
    11.1.1 标识符与关键字 191
    11.1.2 数据类型 195
    11.1.3 常量 197
    11.1.4 变量及其存储模式 198
    11.1.5 用typedef重新定义数据类型 199
    11.1.6 操作符与表达式 200
    11.2 串行通信与定时程序 201
    11.3 嵌入式操作系统 202
    11.3.1 嵌入式操作系统简介 202
    11.3.2 实时嵌入式操作系统分析 204
    11.4 习题 212
    第12章 嵌入式系统C教程实战篇 213
    12.1 引言 213
    12.2 嵌入式智能报警系统概要 215
    12.2.1 安全防护系统的综合性能 215
    12.2.2 安全防护系统的组建方式 217
    12.2.3 报警中心系统 221
    12.2.4 报警系统的误报问题 222
    12.3 嵌入式智能报警主机硬件详细设计 223
    12.3.1 AT89C52单片机主控制子模块 223
    12.3.2 电源子模块 226
    12.3.3 数码管显示驱动子模块 228
    12.3.4 语音录制存储子模块 229
    12.3.5 数据存储子模块 230
    12.3.6 双音多频信号接收发送子模块 234
    12.3.7 无线遥控发射/接收子模块 240
    12.3.8 警号驱动子模块 248
    12.3.9 报警接入子模块 248
    12.3.10 电话信号发送/接收子模块 249
    12.4 嵌入式报警主机软件设计 251
    12.4.1 程序框架 251
    12.4.2 流程说明 252
    12.4.3 软件抗干扰 260
    12.5 嵌入式报警主机技术改进展望 261
    12.6 习题 265
    第13章 单片机汇编语言综合实训 266
    13.1 单片机开发实验板EZ_SP简介 266
    13.2 MCS-51单片机实验 267
    实验一 单片机开发系统及使用 267
    实验二 存储器块清零 269
    实验三 二进制到BCD的转换 270
    实验四 多字节乘法程序 271
    实验五 I/O口亮灯实验 273
    实验六 中断实验 274
    实验七 定时器/计数器实验 275
    实验八 A/D转换实验 277
    实验九 D/A转换实验 279
    实验十 单片机串行口应用实验 280
    13.3 单片机开发实训 282
    实训一 交通灯控制 282
    实训二 电子钟 284
    实训三 6位数字密码锁 287
    参考文献 291
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