MCS-51系列单片机应用系统设计 系统配置与接口技术PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 计算机应用系统的构成 1

1.1.1 通用计算机应用系统 1

目录 1

1.1.2 专用计算机应用系统 3

1.1.3 混合型计算机应用系统 5

1.2 单片计算机种类、性能及供应状态 6

1.2.1 单片机的主流系列 7

1.2.2 单片机芯片技术的发展概况 10

1.2.3 单片机的供应状态 12

1.3 单片机的应用领域与应用模式 13

1.3.1 单片机的应用领域 13

1.3.2 单片机应用系统的分类 16

1.4 单片机应用系统的软、硬件开发方法 18

1.4.1 开发手段的选择 18

1.3.3 单片机应用系统构成方式 18

1.4.2 硬件系统设计原则 21

1.4.3 应用软件设计特点 21

1.4.4 应用系统开发过程 23

第二章 单片机应用系统设计基础 24

2.1 应用系统结构与应用系统设计内容 24

2.1.1 应用系统结构特点 24

2.1.2 应用系统的典型通道接口 25

2.1.3 应用系统设计内容 26

2.2 MCS-51系列单片机的应用特性 27

2.2.1 MCS-51单片机管脚及片外总线结构 27

2.2.2 MCS-51单片机片内结构 28

一、结构框图 28

二、微处理器及其时序 28

三、存储器 30

四、输入／输出口（I/O口） 36

2.2.3 复位状态及复位电路 38

2.2.4 MCS-51单片机应用系统中的地址译码 40

2.3 MCS-51单片机最小应用系统设计 42

2.3.1 单片机的时钟设置与应用 43

2.3.2 8051/8751最小应用系统 45

2.3.3 8031最小应用系统 45

2.4 MCS-51单片机最低功耗系统设计 47

2.4.1 单片机的节电运行功能 47

2.4.2 CHMOS单片机的节电工作方式 49

2.4.3 最低功耗应用系统实例 52

第三章 MCS-51系列单片机的系统扩展 54

3.1 单片机系统扩展概述 54

3.1.1 MCS-51系列单片机的外部扩展性能 54

3.1.2 系统扩展接口的电平转换 56

3.1.3 总线驱动能力及扩展方法 58

3.1.4 54/74HC系列芯片接口 60

3.1.5 MCS-51单片机常用系统扩展芯片 66

3.2 单片机应用系统中的程序存储器扩展 67

3.2.1 MCS-51单片机程序存储器扩展概述 67

3.2.2 程序存储器EPROM的扩展方法 69

3.2.3 程序存储器EEPROM的扩展方法 78

3.3 单片机应用系统中的数据存储器扩展 82

3.3.1 MCS-51单片机中数据存储器扩展概述 82

3.3.2 静态数据存储器扩展 84

3.3.3 动态数据存储器扩展 85

3.3.4 作为数据存储器的EEPROM扩展 85

3.3.5 数据存储器的掉电保护 91

3.4 单片机应用系统中的I/O口扩展 95

3.4.1 I/O扩展概述 95

3.4.2 8255可编程并行I/O扩展接口 97

3.4.3 8155可编程并行I/O扩展接口 104

3.4.4 用TTL芯片扩展简单的I/O接口 110

3.4.5 用串行口移位寄存器方式扩展并行I/O接口 112

3.5.1 8253可编程定时器／计数器扩展接口及其应用 114

3.5 其它功能器件的扩展 114

3.5.2 8259A可编程中断控制器扩展接口及应用 122

3.5.3 Z80系列外围芯片扩展 133

第四章 人机通道配置与接口技术 137

4.1 单片机应用系统中的人机通道 137

一、人机通道配置类型 137

二、人机对话接口特点 138

4.2 按键、键盘及其接口 138

4.2.1 单片机应用系统中的键输入 138

一、键输入过程与软件结构 138

二、键输入接口与软件应解决的任务 139

4.2.2 独立式按键 141

一、独立式按键结构 141

二、独立式按键的软件结构 141

4.2.3 行列式键盘 143

一、键盘工作原理 143

二、键盘工作方式 144

三、键盘扫描方式 148

四、行列式键盘接口 149

4.2.4 8279键盘、显示接口芯片 149

一、8279电路工作原理 150

二、管脚、引线与功能 152

三、命令格式与命令字 153

四、状态格式与状态字 156

一、LED显示器结构与原理 157

4.3.1 LED显示器及显示器接口 157

4.3 显示及显示器接口 157

二、LED显示嚣与显示方式 158

三、LED显示器接口实例 160

4.3.2 液晶显示器（LCD）及显示器接口 167

一、LCD的基本结构及工作原理 167

二、LCD的驱动方式 167

三、LCD接口实例 169

一、8155扩展I/O口的键盘、显示器接口 171

4.3.3 应用系统中的典型键盘、显示接口实例 171

二、串行口扩展的键盘、显示器接口 174

三、串行口硬件译码键盘、显示器接口 178

四、8279键盘、显示器接口 180

4.4 打印及打印机接口 188

4.4.1 GP16微型打印机及其接口 189

一、GP16微型打印机结构及接口信号 189

二、GP16的打印命令和工作方式 190

三、MCS-51单片机和GP16的接口 191

四、打印程序实例 192

4.4.2 TPμP-40A/16A微型打印机及其接口 195

一、TPμP-40A主要性能、接口要求及时序 195

二、字符代码及打印命令 197

三、TPμP-40A/16A与MCS-51单片机的接口 199

四、打印程序实例 200

二、命令及描绘方式 205

一、PP40接口信号要求及时序 205

4.4.3 PP40描绘器及其接口 205

三、文本模式及图案模式的编码设计 208

四、PP40与MCS-51单片机的接口 211

五、描绘程序实例 212

4.5 其它人机接口 215

4.5.1 拨盘及拨盘输入接口 215

一、BCD码拨盘 215

二、BCD码拨盘与单片机的接口 216

三、拨盘输入程序 216

4.5.2 CRT显示及其接口 218

一、SCIB CRT接口的主要特点及技术参数 218

二、SCIB接口板的工作原理 219

三、SCIB与MCS-51单片机的接口方法 221

四、CRT显示软件设计方法 221

4.5.3 语言接口 223

一、语言接口芯片及功能电路 223

二、语言接口的应用 224

5.1 单片机应用系统中的前向通道 225

5.1.1 前向通道的内容与结构特点 225

一、前向通道的含义 225

二、前向通道的特点 225

第五章 前向通道配置与接口技术 225

三、前向通道的结构类型 226

5.1.2 前向通道设计中应考虑的问题 228

一、信号拾取方式 228

二、信号的调节 229

三、模拟／数字转换方式选择 229

四、电源配置及干扰防治 229

5.1.3 前向通道中的先进技术 230

一、传感器及传感器接口 230

5.2 前向通道中的信号调节与信号调节器 231

5.2.1 信号调节任务与信号调节器组成 231

二、先进芯片技术 231

5.2.2 小信号放大及其芯片技术 233

一、测量放大器 233

二、小信号双线变送器 240

三、数控增益运算放大器与测量放大器 243

5.2.3 隔离放大及其芯片技术 248

一、变压器耦合两端隔离放大器 249

二、变压器耦合三端隔离放大器 249

三、光耦合隔离放大器 252

5.3 前向通道中的A/D转换与A/D转换接口 254

5.3.1 A/D接口设计要点 254

一、数据的采集与转换的应用问题 254

二、A/D转换的技术指标 257

三、A/D转换器的选择原则 259

5.3.2 A/D转换器及其应用特性 259

一、逐次比较式A/D转换器 259

二、双积分式A/D转换器 265

三、量化反馈式A/D转换器 274

四、并行式A/D转换器 277

5.3.3 A/D转换接口技术 279

一、双积分A/D转换器接口 280

二、逐次比较式A/D转换器接口 291

5.3.4 A/D转换器中的应用问题 298

一、模拟信号的输入极性变换 298

二、模拟信号的多路输入 301

三、采样／保持器及其选用原则 305

一、最简信号频率输入通道结构 309

5.4 前向通道中的V/F转换与V/F转换接口 309

5.4.1 信号脉冲频率输入通道结构类型 309

二、V/F转换信号频率输入通道结构 310

三、RLC/F转换信号频率输入通道结构 310

5.4.2 V/F转换原理与V/F转换器 310

一、电荷平衡式V/F转换器 310

二、V/F转换集成芯片及接口 312

6.1.2 后向通道结构 322

6.1.1 后向通道的特点 322

第六章 后向通道配置与接口技术 322

6.1 单片机应用中的后向通道 322

6.1.3 后向通道应解决的问题 323

6.2 后向通道中的常用器件及电路 323

6.2.1 功率开关接口器件及电路 323

6.2.2 光电隔离与接口驱动器件 330

6.2.3 线性功率驱动接口器件及电路 333

6.2.4 F/V转换接口器件及电路 334

6.3 后向通道中D/A转换技术及其接口芯片 335

6.3.1 D/A转换接口设计的一般性问题 335

6.3.2 D/A转换性能指标与集成芯片 339

6.4 典型D/A接口电路及应用实例 345

6.4.1 AD7520的典型D/A转换接口及应用实例 345

6.4.2 DAC0832的典型D/A转换接口及应用实例 354

6.4.3 DAC1208、DAC1230系列D/A转换器件及接口 363

6.4.4 DAC82及其16路D/A转换接口 366

第七章 相互通道配置与接口技术 369

7.1 单片机应用系统中的相互通道 369

7.1.1 相互通道接口特点 369

7.1.2 相互通道的典型结构 369

7.1.3 相互通道接口设计应解决的问题 371

7.2 MCS-51的串行口及其通信功能 371

7.2.1 串行接口的构成与工作方式 371

7.2.2 串行口的典型应用 375

一、波持率设计 375

二、串行发送、接收实例 376

三、双机通信 378

7.2.3 MCS-51串行口的多机通信 383

一、多机通信原理 383

二、多机通信程序设计 383

三、查询方式的多机通信实例 384

四、中断方式的多机通信实例 387

7.3 相互通道中的器件与接口电路 391

7.3.1 8251及其串行通信接口电路 391

7.3.2 RUPI-44 HDLC/SDLC通信控制接口 399

7.4 相互通道接口标准及其应用选择 407

7.4.1 相互通道接口选择原则 407

7.4.2 RS-232C、RS-422A、RS-423A和RS-449标准接口 407

7.4.3 20mA电流环路串行接口 412

7.4.4 接口信号调整 413

7.4.5 光纤通信接口 416

第八章 应用程序设计基础 421

8.1 应用程序设计的硬件环境 421

8.1.1 MCS-51的应用特征 421

8.1.2 MCS-51应用系统的硬件环境 424

8.1.3 应用程序的开发环境 425

8.2 MCS-51指令系统特点及速查表 426

8.2.1 指令系统格式及标识 426

8.2.2 指令系统分类 427

8.2.3 MCS-51指令速查表 430

8.3 应用程序设计 433

8.3.1 智能仪表的应用程序设计 433

8.3.2 MCS-51系统中的典型程序设计 437

一、查表程序设计 437

二、散转程序设计 442

三、输入／输出控制程序设计 445

8.3.3 子程序调用时的参数传递方法 450

8.3.4 应用程序中的浮点运算 455

一、定点数与浮点数的表示方法 455

二、多字节浮点数的规格化与对阶 457

三、多字节浮点数的四则运算 462

第九章 计算机应用系统中的抗干扰设计 474

9.1 微机系统中的主要干扰渠道及抗干扰措施 474

9.1.1 供电系统干扰及抗干扰措施 474

9.1.2 过程通道干扰及抗干扰措施 476

9.1.3 空间干扰及抗干扰措施 481

9.2 印刷电路板及电路的抗干扰设计 482

9.2.1 地线设计 482

9.2.2 电源线布置 483

9.2.3 去耦电容配置 483

9.2.4 印刷电路板的尺寸与器件布置 484

9.2.5 其它 485

9.3 微机系统的布线设计 485

9.4 软件的抗干扰设计 488

9.4.1 干扰对测控系统造成的后果 488

9.4.2 软件抗干扰的前提条件 488

9.4.3 数据采集误差的软件对策 489

9.4.4 控制状态失常的软件对策 490

9.4.5 程序运行失常的软件对策 490

主要参考资料 492

芯片索引 494

后记 495