內容簡介

單片機原理及接口技術(第5版)

本書以89C51/S51為典型機,深入淺齣地講述單片機原理、接口及應用技術。主要內容包括: 微機基礎知識、 89C51/S51單片機硬件結構、指令係統、匯編語言程序設計知識、中斷係統、定時器 及應用、 89C51/S51串行口通信及串行通信技術、 89C51/S51單片機小係統及片外擴展、應用係統 配置及接口技術、係統應用程序實例和C51程序設計,以及無綫單片機及其點到多點無綫通信、 RFID技術與物聯網的應用以及C51程序設計等。

本書內容新穎、實用,可用作大中專院校微機原理、單片機及接口技術的教材,也可供從事單 片機産品開發的工程技術人員參考。

目錄

第1章 微機基礎知識………………………………………………………………… 1

1.1 微處理器、微機和單片機的概念……………………………………………… 1

1.1.1 微處理器(機)的組成…………………………………………………… 1

1.1.2 存儲器和輸入/輸齣接口………………………………………………… 5

1.2 微機的工作過程……………………………………………………………… 5

1.2.1 執行一條指令的順序…………………………………………………… 6

1.2.2 執行一條指令的過程…………………………………………………… 7

1.2.3 執行一個程序的過程…………………………………………………… 8

1.3 常用數製和編碼……………………………………………………………… 11

1.3.1 數製及數製間轉換……………………………………………………… 12

1.3.2 計算機中常用編碼……………………………………………………… 18

1.4 數據在計算機中的錶示……………………………………………………… 19

1.4.1 有符號數………………………………………………………………… 19

1.4.2 無符號數………………………………………………………………… 20

1.5 89C51/S51單片機…………………………………………………………… 21

1.5.1 AT89C51/S51係列單片機…………………………………………… 22

1.5.2 STC89係列單片機…………………………………………………… 23

1.5.3 SST89係列單片機…………………………………………………… 23

1.6 思考題與習題………………………………………………………………… 24

第2章 89C51/S51單片機的硬件結構和原理…………………………………… 25

2.1 89C51/S51單片機的內部結構及特點……………………………………… 25

2.1.1 89C51/S51單片機的基本組成………………………………………… 25

2.1.2 89C51/S51單片機芯片內部結構……………………………………… 26

2.2 89C51/S51單片機的引腳及其功能………………………………………… 29

2.3 89C51/S51單片機的存儲器配置…………………………………………… 34

2.3.1 程序存儲器地址空間…………………………………………………… 35

2.3.2 數據存儲器地址空間…………………………………………………… 37

2.4 89C51/S51CPU時序……………………………………………………… 44

2.5 復位操作……………………………………………………………………… 46

2.5.1 復位操作的主要功能…………………………………………………… 46

2.5.2 復位電路………………………………………………………………… 48

2.6 思考題與習題………………………………………………………………… 49

第3章 指令係統…………………………………………………………………… 50

3.1 匯編語言……………………………………………………………………… 50

3.1.1 指令和程序設計語言…………………………………………………… 50

3.1.2 指令格式………………………………………………………………… 51

3.2 尋址方式……………………………………………………………………… 52

3.2.1 7種尋址方式…………………………………………………………… 53

3.2.2 尋址空間及符號注釋…………………………………………………… 57

3.3 89C51/S51單片機的指令係統……………………………………………… 58

3.3.1 數據傳送指令…………………………………………………………… 59

3.3.2 算術運算指令…………………………………………………………… 63

3.3.3 邏輯操作指令…………………………………………………………… 67

3.3.4 控製程序轉移類指令…………………………………………………… 69

3.3.5 位操作(布爾處理)類指令……………………………………………… 77

3.4 思考題與習題………………………………………………………………… 80

第4章 匯編語言程序設計知識…………………………………………………… 85

4.1 編程的步驟、方法和技巧…………………………………………………… 85

4.1.1 編程步驟………………………………………………………………… 85

4.1.2 編程的方法和技巧……………………………………………………… 87

4.1.3 匯編語言程序的基本結構……………………………………………… 88

4.2 僞指令………………………………………………………………………… 96

4.3 思考題與習題………………………………………………………………… 99

第5章 中斷係統…………………………………………………………………… 100

5.1 微機的輸入/輸齣方式……………………………………………………… 100

5.1.1 無條件傳送方式……………………………………………………… 100

5.1.2 查詢傳送方式………………………………………………………… 100

5.1.3 直接存儲器存取(DMA)方式………………………………………… 101

5.2 中斷的概念………………………………………………………………… 101

5.3 89C51/S51中斷係統結構及中斷控製…………………………………… 103

5.3.1 89C51/S51中斷源…………………………………………………… 104

5.3.2 中斷控製……………………………………………………………… 104

5.4 中斷響應及中斷處理過程………………………………………………… 109

5.4.1 中斷響應……………………………………………………………… 109

5.4.2 中斷處理……………………………………………………………… 111

5.4.3 中斷返迴……………………………………………………………… 112

5.4.4 關於具體的中斷服務程序…………………………………………… 112

5.5 中斷程序舉例……………………………………………………………… 113

5.5.1 主程序………………………………………………………………… 113

5.5.2 中斷服務程序………………………………………………………… 114

5.6 思考題與習題……………………………………………………………… 117

第6章 定時器及應用……………………………………………………………… 119

6.1 定時器概述………………………………………………………………… 119

6.1.1 什麼是計數和定時…………………………………………………… 119

6.1.2 定時器/計數器的組成………………………………………………… 120

6.2 定時器的控製……………………………………………………………… 121

6.2.1 工作模式寄存器TMOD …………………………………………… 121

6.2.2 控製寄存器TCON …………………………………………………… 122

6.3 定時器的4種模式及應用………………………………………………… 123

6.3.1 模式1及應用………………………………………………………… 124

6.3.2 模式2及應用………………………………………………………… 125

6.3.3 模式3及應用………………………………………………………… 128

6.3.4 綜閤應用舉例………………………………………………………… 129

6.4 思考題與習題……………………………………………………………… 136

第7章 89C51/S51串行口及串行通信技術……………………………………… 138

7.1 串行通信基本知識………………………………………………………… 138

7.1.1 數據通信……………………………………………………………… 138

7.1.2 串行通信的傳輸方式………………………………………………… 139

7.1.3 異步通信和同步通信………………………………………………… 140

7.1.4 串行通信的過程及通信協議………………………………………… 142

7.2 串行口及應用……………………………………………………………… 144

7.2.1 89C51/S51串行口…………………………………………………… 144

7.2.2 89C51/S51串行口的應用…………………………………………… 156

7.3 89C51/S51與89C51/S51點對點異步通信……………………………… 161

7.3.1 通信協議……………………………………………………………… 161

7.3.2 波特率設置…………………………………………………………… 161

7.3.3 通信程序舉例………………………………………………………… 163

7.4 89C51/S51與PC機間通信……………………………………………… 167

7.4.1 單片機與PC機通信的接口電路…………………………………… 167

7.4.2 PC機通信軟件……………………………………………………… 168

7.4.3 89C51通信軟件設計………………………………………………… 173

7.5 無綫單片機及其點到多點無綫通信……………………………………… 177

7.5.1 無綫單片機…………………………………………………………… 177

7.5.2 無綫單片機實現點到多點的無綫通信……………………………… 178

7.5.3 多點無綫測溫係統…………………………………………………… 179

7.6 RFID技術與物聯網的應用……………………………………………… 181

7.6.1 物聯網定義…………………………………………………………… 181

7.6.2 RFID技術…………………………………………………………… 181

7.7 思考題與習題……………………………………………………………… 184

第8章 單片機小係統及片外擴展………………………………………………… 185

8.1 串行擴展總綫接口技術…………………………………………………… 185

8.1.1 SPI串行外設接口總綫……………………………………………… 185

8.1.2 I2C總綫……………………………………………………………… 191

8.1.3 單總綫………………………………………………………………… 191

8.2 並行擴展三總綫的産生…………………………………………………… 197

8.2.1 片外三總綫結構……………………………………………………… 197

8.2.2 係統擴展的實現……………………………………………………… 198

8.3 擴展數據存儲器…………………………………………………………… 199

8.4 簡單並行I/O口的擴展…………………………………………………… 199

8.4.1 I/O口的直接輸入/輸齣……………………………………………… 199

8.4.2 簡單I/O接口的擴展方法…………………………………………… 200

8.5 思考題與習題……………………………………………………………… 202

第9章 應用係統配置及接口技術………………………………………………… 204

9.1 人機通道配置與接口技術………………………………………………… 204

9.1.1 鍵盤接口及處理程序………………………………………………… 204

9.1.2 LED顯示器接口及顯示程序………………………………………… 212

9.1.3 串行口控製的鍵盤/LED顯示器接口電路………………………… 216

9.2 係統前嚮通道中的A/D轉換器及接口技術…………………………… 220

9.2.1 8位串行A/D芯片TLC0831與單片機接口及編程……………… 220

9.2.2 8位2通道串行A/D芯片ADC0832與單片機接口及編程…………… 222

9.2.3 10位單通道串行輸齣A/D芯片TLC1549接口及編程…………… 224

9.2.4 12位串行A/D芯片AD7893與單片機接口及編程……………… 227

9.2.5 16位低速串行A/D芯片AD7705與單片機接口及編程…………… 230

9.2.6 16位高速串行A/D芯片AD7683與單片機接口及編程…………… 235

9.2.7 8位並行輸齣A/D芯片ADC0809與單片機接口及編程…………… 239

9.3 係統後嚮通道配置及接口技術…………………………………………… 242

9.3.1 後嚮通道中的功率開關器件及接口………………………………… 243

9.3.2 雙嚮晶閘管(可控矽)溫度控製係統………………………………… 246

9.3.3 串行輸入D/A芯片TLC5615接口技術…………………………… 246

9.3.4 並行輸入D/A芯片及接口技術……………………………………… 251

9.4 思考題與習題……………………………………………………………… 255

第10章 係統實用程序…………………………………………………………… 257

10.1 主程序和子程序的概念…………………………………………………… 257

10.1.1 主程序………………………………………………………………… 257

10.1.2 子程序及參數傳遞…………………………………………………… 257

10.1.3 中斷服務子程序……………………………………………………… 259

10.2 數據采集及簡單控製程序………………………………………………… 260

10.2.1 數據采集程序………………………………………………………… 260

10.2.2 航標燈控製程序……………………………………………………… 260

10.2.3 水位控製程序………………………………………………………… 262

10.2.4 蜂鳴音報警子程序…………………………………………………… 265

10.3 數據處理程序……………………………………………………………… 265

10.3.1 排序程序……………………………………………………………… 266

10.3.2 數字濾波程序………………………………………………………… 266

10.3.3 標度變換(工程量變換)……………………………………………… 267

10.4 代碼轉換程序……………………………………………………………… 270

10.5 抗乾擾技術………………………………………………………………… 272

10.5.1 軟件陷阱技術………………………………………………………… 272

10.5.2 軟件看門狗…………………………………………………………… 275

10.5.3 單片機片內硬件看門狗……………………………………………… 277

10.6 最短程序…………………………………………………………………… 279

第11章 C51程序設計…………………………………………………………… 280

11.1 C51程序設計基礎………………………………………………………… 280

11.1.1 C51的標識符和關鍵字……………………………………………… 280

11.1.2 C51的數據類型……………………………………………………… 282

11.1.3 C51變量的存儲方式………………………………………………… 283

11.1.4 C51運算符、錶達式及規則………………………………………… 287

11.2 C51語句…………………………………………………………………… 289

11.2.1 說明語句……………………………………………………………… 289

11.2.2 錶達式語句…………………………………………………………… 289

11.2.3 復閤語句……………………………………………………………… 290

11.2.4 條件語句……………………………………………………………… 290

11.2.5 開關與跳轉語句……………………………………………………… 291

11.2.6 循環語句……………………………………………………………… 293

11.2.7 函數調用語句………………………………………………………… 294

11.2.8 返迴語句……………………………………………………………… 294

11.2.9 空語句………………………………………………………………… 295

11.3 C51的流程控製結構…………………………………………………… 295

11.4 C51函數………………………………………………………………… 295

11.4.1 函數的定義…………………………………………………………… 296

11.4.2 函數的調用…………………………………………………………… 296

11.5 數組和指針……………………………………………………………… 300

11.5.1 數組的定義和引用…………………………………………………… 300

11.5.2 字符數組……………………………………………………………… 301

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