单片微型计算机原理及应用 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 计算机的诞生、发展及基本结构 1

1.2 计算机类型划分 2

1.2.1 通用计算机 2

1.2.2 嵌入式计算机 2

1.3 嵌入式计算机的类别及应用特点 3

1.3.1 嵌入式计算机的类别 3

1.3.2 嵌入式计算机系统的应用特点 3

1.4 单片微型计算机应用系统举例 3

习题与思考题1 5

第2章 微型计算机基础 6

2.1 计算机中的数、编码和运算 6

2.1.1 计算机中常用的数制及相互转换 6

2.1.2 微型计算机中常用的编码 7

2.1.3 微型计算机的运算基础 8

2.2 微型计算机的基本结构 11

2.2.1 存储器的组成及功能 12

2.2.2 微处理器的结构及工作原理 14

2.2.3 输入/输出设备及其接口电路 19

2.2.4 微型计算机的总线连接结构 20

2.3 微型计算机的指令执行过程 22

2.4 微型计算机系统 24

2.4.1 微型计算机系统的组成 24

2.4.2 微型计算机系统的性能指标 26

2.4.3 微型计算机的分类 27

2.5 单片微型计算机概述 27

2.5.1 什么是单片微型计算机 27

2.5.2 单片机的发展历史 27

2.5.3 单片机的特点 28

2.5.4 单片机的应用 28

2.5.5 单片机的发展趋势 29

2.5.6 单片机的主要制造厂商和机型 30

2.5.7 51系列单片机简介 30

习题与思考题2 32

第3章 51系列单片机的硬件结构与34时序 34

3.1 AT89S51单片机的结构概述 34

3.2 AT89S51单片机的外部引脚 35

3.2.1 电源及时钟引脚 35

3.2.2 控制引脚 36

3.2.3 并行I/O口引脚 36

3.3 AT89S51单片机的CPU 37

3.3.1 运算器 37

3.3.2 控制器 39

3.4 AT89S51单片机存储器的结构 39

3.4.1 程序存储器空间 39

3.4.2 数据存储器空间 40

3.4.3 特殊功能寄存器 41

3.4.4 位地址空间 45

3.5 AT89S51单片机的并行输入/输出接口 45

3.5.1 P0口 46

3.5.2 P1口 47

3.5.3 P2口 47

3.5.4 P3口 48

3.6 AT89S51单片机的时钟电路与时序 49

3.6.1 AT89S51单片机的时钟电路 49

3.6.2 时序与时序定时单位 51

3.6.3 AT89S51指令的取指/执行时序 52

3.6.4 AT89S51对片外存储器的操作时序 53

3.7 复位操作与复位电路 55

3.8 AT89S51单片机的低功耗节电模式与看门狗定时器 56

3.8.1 空闲模式 57

3.8.2 掉电运行模式 58

3.8.3 掉电和空闲模式下的看门狗定时器WDT 58

习题与思考题3 58

第4章 51系列单片机的指令系统 60

4.1 指令及其格式 60

4.1.1 指令系统概述 60

4.1.2 指令描述符号的约定 61

4.1.3 机器指令的字节编码格式 61

4.1.4 符号指令的书写格式 62

4.2 51系列单片机的寻址方式 62

4.2.1 立即寻址 62

4.2.2 直接寻址 63

4.2.3 寄存器寻址 63

4.2.4 寄存器间接寻址 64

4.2.5 变址寻址（基址寄存器加变址寄存器间址寻址） 64

4.2.6 相对寻址方式 65

4.2.7 位寻址方式 65

4.3 51系列单片机指令系统分类介绍 66

4.3.1 数据传送类指令 66

4.3.2 算术运算类指令 71

4.3.3 逻辑运算与移位指令 77

4.3.4 控制转移类指令 79

4.3.5 位操作类指令 84

4.3.6 51系列单片机指令汇总 86

习题与思考题4 89

第5章 51系列单片机汇编语言程序设计及仿真调试 91

5.1 汇编语言程序设计基础 91

5.1.1 机器语言、汇编语言与高级语言 91

5.1.2 汇编语言的语句和格式 92

5.1.3 伪指令 93

5.1.4 汇编语言源程序的汇编 95

5.1.5 汇编语言程序设计的一般步骤 96

5.2 汇编语言源程序的基本结构 96

5.2.1 顺序结构 96

5.2.2 分支结构 97

5.2.3 循环结构 98

5.2.4 子程序 102

5.3 51系列单片机汇编语言实用程序设计举例 105

5.3.1 查表程序设计 105

5.3.2 散转程序设计 107

5.3.3 码制转换程序设计 108

5.3.4 运算程序设计 109

5.4 程序调试与集成开发环境软件Keil μVision 110

5.4.1 程序调试概述 110

5.4.2 Keil μVision软件简介 110

5.4.3 Keil μVision集成开发环境中调试单片机汇编语言源程序的方法 112

习题与思考题5 116

第6章 单片机的C语言程序设计 118

6.1 单片机C语言概述 118

6.1.1 采用C51的优点 118

6.1.2 C51的程序框架 118

6.1.3 C51的程序开发过程 119

6.2 C51的数据与运算 120

6.2.1 C51的数据类型 120

6.2.2 C51的数据存储类型 121

6.2.3 C51数据的存储器模式 121

6.2.4 C51的指针变量 121

6.2.5 C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义 124

6.3 C51的运算符和表达式 126

6.4 C51的基本语句 129

6.4.1 表达式语句 129

6.4.2 复合语句 129

6.4.3 选择语句 129

6.4.4 循环语句 130

6.5 C51的函数 131

6.5.1 函数的分类 131

6.5.2 C51函数的定义 132

6.5.3 C51函数的调用 133

6.5.4 对被调函数的说明 133

6.5.5 C51的库函数 133

6.6 C51编程实例 133

6.6.1 C语言程序与汇编语言源程序的关系 133

6.6.2 顺序程序的设计 135

6.6.3 循环程序的设计 136

6.6.4 分支程序的设计 136

6.7 汇编语言和C语言的混合编程 138

习题与思考题6 139

第7章 51系列单片机I/O口应用与软/硬件系统模拟调试 140

7.1 AT89S51单片机I/O接口的应用 140

7.1.1 AT89S51单片机I/O接口的操作方式 140

7.1.2 I/O接口的应用实例：发光二极管的控制 141

7.2 软/硬件系统的模拟调试与Proteus软件 143

7.2.1 Proteus软件的特点 143

7.2.2 Proteus软件对于单片机教学的重要意义 143

7.3 Proteus软件快速入门 143

7.3.1 Proteus工作界面 144

7.3.2 使用Proteus进行单片机系统仿真设计的步骤 146

7.4 应用实例 146

7.4.1 原理图设计 146

7.4.2 Proteus仿真 149

习题与思考题7 150

第8章 51系列单片机的中断系统 151

8.1 中断系统的基本概念 151

8.1.1 中断的定义和作用 151

8.1.2 中断的分类 152

8.1.3 中断系统的基本结构及功能 152

8.2 AT89S51单片机的中断系统 157

8.2.1 AT89S51的中断请求源和中断标志 157

8.2.2 AT89S51对中断请求的控制 159

8.2.3 AT89S51中断处理的过程 161

8.3 中断系统的程序设计及实例 164

8.3.1 中断系统的程序设计 164

8.3.2 中断系统程序设计举例 166

8.4 AT89S51对外部中断源的扩展 170

8.4.1 采用中断加查询法扩展外部中断源 171

习题与思考题8 174

第9章 51系列单片机的定时器/计数器 175

9.1 定时器/计数器概述 175

9.2 AT89S51单片机定时器/计数器的结构 175

9.2.1 工作方式控制寄存器TMOD 176

9.2.2 定时器/计数器控制寄存器TCON 177

9.3 定时器/计数器的4种工作方式 177

9.3.1 方式0 177

9.3.2 方式1 178

9.3.3 方式2 179

9.3.4 方式3 179

9.4 对外部输入信号的要求 181

9.5 定时器/计数器的编程和应用 181

9.5.1 定时器/计数器的编程 181

9.5.2 定时器/计数器的应用举例 182

习题与思考题9 195

第10章 51系列单片机的串行接口及其应用 197

10.1 计算机串行通信基础 197

10.1.1 计算机通信方式的分类 197

10.1.2 串行通信的分类 198

10.1.3 串行通信的制式 200

10.1.4 串行通信中的调制与解调 200

10.1.5 串行通信的校验 201

10.1.6 串行通信中串行I/O数据的实现 201

10.2 AT89S51单片机串行口的结构及工作原理 202

10.2.1 串行口的结构 202

10.2.2 串行口的工作方式 204

10.3 AT89S51单片机串行口的应用 210

10.3.1 串行通信的编程要点 210

10.3.2 串行口在方式0下的应用 211

10.3.3 串行口在其他方式下的应用 214

10.4 单片机的主从式多机通信 222

10.5 单片机与PC间的串行通信 223

10.5.1 单片机与PC串行通信的硬件连接 223

10.5.2 通信协议与通信程序 225

习题与思考题10 226

第11章 51系列单片机的存储器扩展 228

11.1 单片机系统扩展概述 228

11.2 51系列单片机并行总线构造和地址锁存器 229

11.2.1 并行总线的构造 229

11.2.2 外部地址锁存器 229

11.3 51系列单片机地址空间分配和地址译码器 230

11.4 程序存储器的扩展 234

11.4.1 程序存储器芯片类型的选择 234

11.4.2 常用EPROM芯片的简介 234

11.4.3 访问程序存储器的控制信号 236

11.4.4 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计 237

11.4.5 单片机外扩程序存储器的时序分析与使用 238

11.5 数据存储器扩展 239

11.5.1 数据存储器芯片类型的选择 239

11.5.2 常用静态数据存储器RAM芯片简介 239

11.5.3 AT89S51单片机与外部RAM的接口电路设计 240

11.5.4 单片机外扩数据存储器的时序分析与使用 242

11.6 程序存储器和数据存储器的综合扩展 243

11.7 E2PROM的扩展简介 245

11.7.1 并行E2PROM芯片简介 245

11.7.2 E2PROM的工作方式 246

11.7.3 并行E2PROM与单片机的接口设计 246

11.8 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程 246

11.8.1 AT89S51单片机片内Flash存储器概况 247

11.8.2 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程 247

习题与思考题11 249

第12章 51系列单片机的并行I/O接口扩展 250

12.1 I/O接口扩展概述 250

12.1.1 I/O接口的功能 250

12.1.2 I/O端口的编址 251

12.1.3 单片机与I/O设备的数据传送方式 252

12.1.4 单片机并行I/O接口的扩展方法概述 253

12.2 简单I/O接口的扩展 253

12.3 利用可编程接口芯片82C55扩展并行口 254

12.3.1 82C55芯片简介 254

12.3.2 工作方式选择控制字及端口C按位置位/复位控制字 256

12.3.3 82C55的3种工：作方式 258

12.3.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计 261

12.4 利用可编程接口芯片81C55扩展并行口 262

12.4.1 81C55的内部结构和外部引脚 263

12.4.2 单片机对81C55端口的控制 264

12.4.3 81C55的工作方式 265

12.4.4 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程 267

12.5 利用单片机的串行口扩展并行I/O口 269

12.5.1 用74LS164扩展并行输出口 269

12.5.2 用74LS165扩展并行输入口 270

习题与思考题12 272

第13章 51系列单片机与常用外设的接口设计 273

13.1 AT89S51单片机与LED数码管显示器的接口 273

13.1.1 LED数码管的结构与工作原理 273

13.1.2 LED数码管显示器的工作原理 274

13.1.3 LED数码管显示器应用举例 276

13.2 AT89S51单片机键盘接口技术 278

13.2.1 键盘的任务和分类 278

13.2.2 按键输入信号的特点和处理 279

13.2.3 非编码键盘的工作原理 279

13.2.4 单片机对键盘的监控方式 285

13.3 键盘/显示器接口设计举例 286

13.4 AT89S51单片机与液晶显示器的接口 290

13.4.1 LCD 1602模块的外形与引脚 291

13.4.2 LCD 1602模块的组成 291

13.4.3 LCD 1602模块的命令及初始化 293

13.4.4 AT89S51单片机与LCD1602模块的接口示例 294

13.5 AT89S51单片机与微型打印机TPμP-40A/16A的接口 297

习题与思考题13 302

第14章 51系列单片机模拟量接口技术 303

14.1 51系列单片机与D/A转换器的接口 303

14.1.1 器件选型 303

14.1.2 AT89S51与8位D/A转换器DAC0832的接口设计 304

14.1.3 AT89S51与12位D/A转换器DAC1210的接口设计 310

14.1.4 AT89S51与串行输入的12位D/A转换器AD7543的接口设计 311

14.2 51系列单片机与A/D转换器的接口 313

14.2.1 A/D转换器简介 313

14.2.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口 314

习题与思考题14 320

第15章 51系列单片机的串行总线扩展技术 322

15.1 I2C总线接口及其扩展 322

15.1.1 I2C串行总线概述 322

15.1.2 I2C总线的数据传送 323

15.1.3 应用举例：AT89S51与AT24C02的接口 326

15.2 SPI串行总线接口及其扩展 330

15.2.1 单片机扩展SPI总线的系统结构 330

15.2.2 单片机的SPI总线读写时序模拟 330

15.2.3 应用举例 331

习题与思考题15 332

第16章 单片机应用系统的设计与调试 333

16.1 单片机应用系统的设计过程 333

16.1.1 单片机应用系统的基本要求 333

16.1.2 单片机应用系统设计的步骤 334

16.2 单片机应用系统设计 336

16.2.1 硬件设计应考虑的问题 336

16.2.2 典型的单片机应用系统 336

16.2.3 单片机应用系统软件的总体框架 337

16.3 单片机应用系统的仿真与调试 338

16.4 单片机应用系统设计举例——基于AT89S51和模糊控制算法的温控仪的设计 340

16.4.1 设计任务及要求 340

16.4.2 总体方案设计 340

16.4.3 硬件设计 341

16.4.4 系统控制算法的实现 344

16.4.5 系统软件的实现 345

16.4.6 软件调试与系统仿真 345

习题与思考题16 347

附录A ASCII码表 348

附录B 常用逻辑门电路图形符号对照表 349

附录C 按字母顺序排列的指令表 350

参考文献 353