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上篇 单片微机原理及程序设计 2

第一章 单片微机与机电一体化 2

1.1 机电一体化的特点 2

1.1.1 机电一体化技术的发展 2

1.1.2 机电一体化设备的特点 2

1.2 机电一体化系统组成 2

1.3 单片微机的特点 3

1.4 单片微机在机电一体化中的应用 3

1.4.1 机电一体化设备的控制核心 3

1.4.2 数据采集系统的现场采集单元 4

1.4.3 分布控制系统的前端控制器 4

1.4.4 智能化仪表的机芯 4

1.4.5 消费类电子产品控制 4

1.4.6 终端及外部设备控制 4

第二章 单片微机原理与结构 6

2.1 MCS-51系列单片微机结构 6

2.1.1 MCS-51单片微机主要芯片 6

2.1.2 基本型8051单片微机内部总体结构 6

2.1.3 MCS-51系列引脚及功能 7

2.2 MCS-51单片微机存储器结构及其用途 9

2.2.1 8051单片微机存储器的4个物理空间 9

2.2.2 8051单片微机程序存储器(ROM)及其应用 9

2.2.3 8051单片微机数据存储器(RAM)及其应用 10

第三章 单片微机指令系统及程序设计 16

3.1 MCS-51指令系统简介 16

3.1.1 MCS-51系列指令格式 16

3.1.2 MCS-51系列指令分类 16

3.1.3 MCS-51系列指令寻址方式 17

3.1.4 MCS-51指令中的常用符号说明 18

3.2 MCS-51指令及功能 19

3.2.1 数据传送指令 19

3.2.2 算术运算指令 22

3.2.3 逻辑运算指令 24

3.2.4 控制转移类指令 26

3.2.5 位操作指令 28

3.2.6 伪指令 29

3.3 程序设计方法 31

3.3.1 顺序结构程序设计 31

3.3.2 分支结构程序设计 32

3.3.3 循环结构程序设计 37

3.3.4 查表程序设计 38

3.3.5 子程序结构设计 40

3.3.6 汇编程序设计实例 42

第四章 定时、中断、串行口系统及应用 48

4.1 定时/计数系统及应用 48

4.1.1 8051单片微机定时/计数器结构 48

4.1.2 定时器初始化 50

4.1.3 定时/计数器应用程序设计 52

4.2 中断系统及应用 54

4.2.1 中断有关的概念 54

4.2.2 8051中断标志及控制寄存器 54

4.2.3 中断响应的条件及响应过程 57

4.2.4 中断程序设计思想 57

4.2.5 中断应用程序设计举例 59

4.2.6 设计与调试中断程序应注意的几个问题 62

4.3 串行口及其通信方式 63

4.3.1 串行口结构 63

4.3.2 串行口工作方式 64

4.3.3 串行口通信举例 65

第五章 单片微机基本系统扩展 70

5.1 时钟和复位电路扩展 70

5.1.1 时钟电路 70

5.1.2 复位电路 72

5.2 存储器电路扩展 72

5.2.1 程序存储器扩展电路 73

5.2.2 数据存储器扩展电路设计 74

5.2.3 选片方法及地址分配 76

5.3 I/O 接口扩展电路 79

5.3.1 简单 I/O 接口扩展 79

5.3.2 8255可编程并行 I/0 接口扩展电路 81

5.3.3 8155可编程 I/O 接口扩展 84

5.3.4 串行口扩展 I/O 接口 90

中篇 机电接口和系统设计 94

第六章 信号输入通道接口 94

6.1 输入通道的结构、分类和特点 94

6.1.1 输入通道的结构和类型 94

6.1.2 输入通道的特点 95

6.2 开关输入接口 95

6.2.1 有触点开关接口电路 95

6.2.2 无触点开关接口电路 97

6.3 键盘输入接口 97

6.3.1 独立式按键电路 97

6.3.2 矩阵式键盘电路 98

6.3.3 中断方式键盘电路 101

6.4 可编程键盘芯片8279及接口电路 102

6.4.1 8279引脚及功能 102

6.4.2 8279的工作方式及命令字格式 103

6.4.3 8279键盘/显示器接口电路 109

6.5 BCD 拨码盘接口 112

6.5.1 BCD 拨码盘的结构原理 112

6.5.2 BCD 拨码盘与单片微机的连接 113

6.6 A/D 转换器及接口电路 114

6.6.1 逐次逼近式 A/D 转换器结构、原理及主要技术指标 114

6.6.2 多通道 A/D 转换器 ADC0809及其接口电路 115

6.6.3 12位 A/D 转换器 AD574及其与单片机接口电路 118

6.6.4 双积分型 A/D 转换器 MC14433及其接口电路 120

第七章 信号输出通道接口 124

7.1 信号输出通道的特点 124

7.1.1 信号输出通道的结构 124

7.1.2 输出通道的特点及其要解决的问题 124

7.2 大功率驱动器件及接口电路 124

7.2.1 大功率晶体管驱动电路 125

7.2.2 晶闸管及其接口电路 126

7.2.3 集成功率驱动器及其与单片机接口电路 128

7.2.4 继电器接口电路 129

7.2.5 固态继电器接口电路 129

7.3 数/模(D/A)转换接口 130

7.3.1 D/A 转换原理及主要技术指标 131

7.3.2 集成 D/A 转换器及接口电路 133

7.4 显示接口 139

7.4.1 数码显示器(LED)及接口电路设计 139

7.4.2 液晶显示(LCD)及接口电路设计 145

7.5 打印机接口及应用 150

7.5.1 TPμP-40A 微型打印机 150

7.5.2 微型打印机与单片机的接口电路 152

第八章 应用系统设计方法 156

8.1 单片机应用系统设计思想 156

8.1.1 熟悉对象 156

8.1.2 确定系统的 I/O 点数和信号通道 156

8.1.3 选择单片微机 158

8.1.4 确定存储器结构 159

8.1.5 I/O 接口电路方案及系统设计 159

8.2 设计实验板并进行原理验证 161

8.2.1 实验板的几种常用形式 161

8.2.2 实验板测试步骤 162

8.2.3 利用开发机检测调试实验电路 162

8.3 电梯控制系统设计举例 165

8.3.1 电梯控制的基本要求 165

8.3.2 电梯控制 I/O 点数安排 165

8.3.3 电梯控制机型及存储器选择 167

8.3.4 I/O 接口电路选择 168

8.3.5 电梯控制系统主要电路 169

8.3.6 系统结构设计 173

8.3.7 电梯单片机系统程序设计 174

8.4 设计实用程序 176

8.4.1 交通灯控制程序 176

8.4.2 电子钟程序设计 180

8.4.3 步进电机驱动程序设计 184

8.4.4 代码转换程序 188

8.4.5 数字滤波程序 191

下篇 单片微机在机电系统中的应用 198

第九章 单片机控制系统抗干扰技术 198

9.1 干扰的来源及分析 198

9.1.1 干扰的含义及危害 198

9.1.2 干扰源分类 198

9.2 硬件抗干扰技术 199

9.2.1 选用可靠的元器件尽量消除固有干扰 199

9.2.2 接插件的选择应用 200

9.2.3 印制电路板抗干扰设计技术 200

9.2.4 执行机构抗干扰技术 200

9.3 软件抗干扰技术 201

9.3.1 设置软件陷阱 201

9.3.2 增加程序监视系统(Watchdog) 201

9.3.3 软件冗余技术 203

9.3.4 软件可靠性设计 203

9.3.5 软件自诊断技术 204

9.4 供电系统抗干扰技术 205

9.4.1 建议的供电解决方案 206

9.4.2 利用电源监视电路提高电源可靠性 207

9.5 接地系统抗干扰技术 209

9.5.1 系统地线分类 209

9.5.2 不同地线的处理原则 210

9.6 输入输出通道抗干扰技术 211

9.6.1 开关信号的抗干扰技术 211

9.6.2 模拟通道的抗干扰技术 212

9.6.3 长线传输的抗干扰技术 213

第十章 单片微机在机电测试技术中的应用 216

10.1 机电工程中常用的传感器 216

10.2 检测技术中信号的输入和输出 217

10.3 单片机数据采集系统 222

第十一章 单片微机在数控系统中的应用 234

11.1 数控系统简介 234

11.1.1 数控系统组成和基本功能 234

11.1.2 数控系统常用机型 235

11.1.3 数控机床的优点及分类 237

11.2 单片机在普通机床数控改造中的应用 239

11.2.1 数控系统硬件设计 239

11.2.2 数控系统的软件设计 242

11.3 WQS-80数控车床数控系统 248

11.3.1 WQS-80微机数控车床的主要性能指标 248

11.3.2 WSQ-80数控系统的总体结构 249

11.3.3 螺纹加工原理及软件实现 250

第十二章 其它类型单片机简介 254

12.1 MCS-96单片机 254

12.1.1 MCS-96单片机的内部结构 254

12.1.2 存储器配置和内部寄存器 255

12.1.3 MCS-96指令系统 258

12.1.4 MCS-96的系统扩展 259

12.1.5 外围接口及其应用 262

12.2 MOTOROLA 单片机 264

12.2.1 概述 264

12.2.2 MOTOROLA 单片机的结构特点 264

12.3 ATMEL 单片机 268

12.3.1 ATMEL 公司简介 268

12.3.2 AT89系列单片机 269

12.3.3 高档型单片机90系列单片机 272

12.3.4 AT91M 系列单片机 272

12.4 MSP430系列单片机特性与功能 276

12.4.1 MSP430系列单片机的主要特点 276

12.4.2 系统关键特性 277

12.4.3 MSP430系列器件的主要功能模块 277

附录 MCS-51指令表 280

参考文献 285