单片机原理、接口技术及应用

章节摘录

插图：1 微型计算机基础知识1.1 微型计算机概述微型计算机是20世纪70年代初期发展起来的。它使计算机应用能够真正深入到社会生产、生活等各个领域，使人类社会大步跨人信息化时代，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。1.1.1 微型计算机的基本概念随着半导体技术的发展，集成电路的集成度越来越高。1971年11月，Intel公司成功地将运算部件和逻辑控制功能成功地集成在一起，制成了第一片中央处理芯片——Intel 4004微处理器，由此揭开了微型计算机发展的序幕。微处理器（Microprocessor），简称MPU，是一个由算术逻辑运算单元、控制器单元、寄存器组及内部系统总线等单元组成的大规模集成电路芯片。微处理器加上同样采用大规模集成电路制成的用于存储程序和数据的存储器以及与输入输出设备相连接的输入输出接口电路就构成了微型计算机（Microcomputer）。图1-1所示为微型计算机基本组成框图。以微型计算机为主体，配上输入输出设备、外存储设备、电源机箱以及基本系统软件就可组成微型计算机系统。

前言

单片微型计算机自从20世纪70年代中期诞生以来，发展迅猛，已经广泛应用于生活、工业生产、军事等各个领域。手机、数码摄像机、数码电视机、电子玩具、交通信号灯、豪华轿车的安全保障系统、计算机的网络通信与数据传输、医疗器械、广泛使用的各种智能IC卡、工业自动化过程的实时控制和数据处理、飞机上各种仪表控制、导弹的导航装置等都离不开单片机，单片机的重要性可见一斑。本书从计算机的基础知识入手，由浅入深，将微机原理的部分内容与单片微型计算机的内容结合起来，使得有一定电方面的基础知识但没有学过计算机的读者也能较顺利地阅读此书，这对电类专业的学生特别适用。本书以目前应用最为广泛的80C51单片机为主线，全面论述了单片机的系统结构和工作原理，深入介绍了单片机的典型功能单元以及系统扩展与配置方法，书的最后还介绍了单片机应用系统的设计方法，给出了一些应用实例，因而对于培养学生的工程应用能力有较大的帮助。本书共有11章：第1章介绍微型计算机的基础知识；第2章介绍单片机的基本结构和工作原理；第3,4章为指令系统和使用汇编语言的程序设计；第5章介绍半导体存储器结构及单片机的程序存储器和数据存储器的扩展技术；第6～10章介绍单片机的并行、串行接口技术，是单片机硬件设计的核心部分；第11章介绍了两个单片机应用系统实例，以加强学生对单片机应用系统设计过程的认识。本书相关电子课件可免费提供给采用本书作为教材的院校使用，如有需要可发送邮件至haoyinghua@cipcomcn索取。本书由黄建新编写。全书由陈雪丽教授进行了审阅，并提出了许多宝贵意见。在编写过程中还得到了刘怀、孙频东、郭怡倩、沈世斌等的鼎力相助，在此表示衷心感谢。由于编者水平有限，不妥之处恳请读者批评、指正。编者2009年5月

书籍目录

1 微型计算机基础知识11.1 微型计算机概述21.1.1 微型计算机的基本概念21.1.2 微型计算机的发展概况21.1.3 微型计算机的分类41.2 常用的数制及编码51.2.1 常用的数制51.2.2 数制之间的转换61.2.3 微型计算机常用的编码71.3 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算81.3.1 二进制数的算术运算81.3.2 无符号数的表示范围101.3.3 二进制数的逻辑运算101.4 有符号二进制数的表示及运算111.4.1 有符号数的表示方法111.4.2 补码的运算131.4.3 有符号数的表示范围141.5 常用数据单位151.6 微型计算机系统组成161.6.1 硬件系统161.6.2 软件系统18习题1182 80C51单片机的基本结构和工作原理192.1 80C51单片机的组成192.2 80C51单片机内部结构和引脚功能202.2.1 80C51的内部结构202.2.2 中央处理器（CPU）202.2.3 时钟电路及CPU工作时序232.2.4 80C51单片机的存储器结构252.2.5 80C51单片机的引脚功能302.2.6 布尔（位）处理器322.3 80C51单片机的工作方式322.3.1 复位方式322.3.2 程序执行方式342.3.3 低功耗方式34习题2353 80C51单片机指令系统373.1 概述373.1.1 指令的分类373.1.2 指令的格式373.1.3 指令中常用的符号383.2 寻址方式383.3 指令系统423.3.1 数据传送类指令423.3.2 算术运算类指令463.3.3 逻辑运算类指令483.3.4 控制转移类指令503.3.5 布尔（位）操作指令53习题3554 汇编语言程序设计584.1 汇编语言程序设计基础584.1.1 机器语言、汇编语言与高级语言584.1.2 汇编语言的格式594.1.3 伪指令594.1.4 汇编语言程序设计的步骤614.2 程序设计实例624.2.1 顺序结构程序设计624.2.2 分支程序设计634.2.3 散转程序设计654.2.4 循环程序设计674.2.5 查表程序694.2.6 子程序72习题4775 半导体存储器795.1 随机存取存储器RAM795.1.1 RAM的结构和工作原理795.1.2 典型RAM芯片介绍805.2 只读存储器ROM825.3 80C51单片机的存储器扩展855.3.1 80C51三总线结构855.3.2 片选方式和地址分配865.3.3 程序存储器扩展875.3.4 数据存储器扩展89习题5906 输入输出和中断926.1 输入输出的基本概念926.1.1 I/O接口的功能926.1.2 I/O接口的编址方式926.1.3 接口电路的基本构成936.2 输入输出的工作方式946.2.1 无条件传送方式946.2.2 查询传送方式956.2.3 中断传送方式966.2.4 直接存储器存取方式976.3 中断技术基础986.3.1 中断概念986.3.2 中断源986.3.3 中断系统的功能996.4 80C51中断系统1006.4.1 80C51中断系统结构1006.4.2 中断响应过程1036.5 外部中断源的扩展1046.5.1 借用定时器溢出中断扩展外部中断源1046.5.2 采用查询法扩展外部中断源104习题61057 并行I/O接口1077.1 80C51内部并行I/O口1077.1.1 P0口1077.1.2 P1口1097.1.3 P2口1097.1.4 P3口1107.2 80C51内部并行I/O口应用1107.2.1 I/O口负载能力1107.2.2 端口输入输出操作1107.2.3 “读修改写”操作1117.2.4 位操作1117.2.5 应用举例1117.3 简单I/O接口扩展1137.3.1 扩展输入口1137.3.2 扩展输出口1147.4 用8255A扩展I/O接口1157.4.1 8255A的引脚功能和内部结构1157.4.2 8255A的工作方式1177.4.3 方式控制字和状态字1207.4.4 8255A应用举例1227.5 用8155扩展I/O接口1257.5.1 8155结构组成和引脚功能1257.5.2 8155应用举例129习题71318 80C51内部定时器及应用1348.1 定时器结构1348.2 定时器工作方式1348.2.1 定时器/计数器T0,T1的特殊功能寄存器1348.2.2 定时器/计数器工作方式1368.3 定时器/计数器应用举例1388.3.1 时间常数的计算1388.3.2 应用举例138习题81419 80C51串行接口1429.1 串行通信的基础1429.1.1 数据通信的基本概念1429.1.2 串行通信方式1429.1.3 数据同步技术1429.2 80C51串行接口1449.2.1 串行接口的结构1449.2.2 串行接口的工作方式1469.3 80C51串行口应用举例1489.3.1 串行口在方式0下的应用1489.3.2 串行口在其他方式下的应用1499.4 单片机多机通信156习题916010 单片机典型外围接口技术16110.1 键盘接口16110.1.1 按键去抖动16110.1.2 独立式键盘及其接口16210.1.3 矩阵式键盘16210.1.4 键盘扫描方式16510.2 显示接口16610.2.1 LED显示器的工作原理16610.2.2 LED显示方式16710.3 DAC接口17110.3.1 D/A转换器的性能指标17210.3.2 DAC0832接口17210.3.3 DAC1210接口17510.4 ADC接口17710.4.1 A/D转换器的主要技术指标17710.4.2 ADC0809接口17810.4.3 AD574A接口180习题1018411 单片机应用系统设计实例18511.1 单片机应用系统的设计过程18511.1.1 拟定总体设计方案18511.1.2 硬件设计18511.1.3 软件设计18611.1.4 系统调试、运行和维护18611.2 单片机多点温度测量系统18711.2.1 硬件设计18711.2.2 软件设计18811.3 步进电机控制系统19111.3.1 步进电机的驱动19111.3.2 二维步进电机控制系统192习题11196附录1ASCII字符表197附录280C51系列单片机指令一览表198参考文献202

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《单片机原理、接口技术及应用》由化学工业出版社出版。

作者简介

《单片机原理、接口技术及应用》以目前使用最为广泛的80C51型单片机为例，系统全面地阐述了单片机的基本组成、工作原理、指令系统、汇编语言程序设计、中断技术和接口扩展技术，并在此基础上讨论了单片机应用系统的设计，列举了若干单片机应用系统实例。《单片机原理、接口技术及应用》例题丰富、形式多样，全部例题均有详细的分析和详尽的注释。全书共分11章，每章后均附有一定数量的练习题。《单片机原理、接口技术及应用》根据作者多年从事教育、科研的经验和体会编写，内容循序渐进、重点突出，具有较好的通用性、系统性和实用性。 

《单片机原理、接口技术及应用》可作为高等院校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化等相关专业学生的教材，也可作为广大科技人员的自学参考书。

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