新编MCS-51单片机应用设计PDF电子书下载

第1章 单片机概述 1

1.1 什么是单片机 1

1.2 单片机的历史及发展概况 1

1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型 2

1.4 单片机的发展趋势 3

1.5 单片机的应用 4

1.6 MCS-51系列单片机 5

思考题及习题 7

2.1 MCS-51单片机的硬件结构 8

第2章 MCS-51单片机的硬件结构 8

2.2 MCS-51的引脚 9

2.2.1 电源及时钟引脚 10

2.2.2 控制引脚 10

2.2.3 I/O口引脚 11

2.3 MCS-51的微处理器 11

2.3.1 运算器 11

2.3.2 控制器 13

2.4 MCS-51存储器的结构 14

2.4.1 程序存储器 15

2.4.3 特殊功能寄存器（SFR） 16

2.4.2 内部数据存储器 16

2.4.4 位地址空间 18

2.4.5 外部数据存储器 19

2.5 并行I/O端口 19

2.5.1 PO口 20

2.5.2 P1口 20

2.5.3 P2口 21

2.5.4 P3口 21

2.6 时钟电路与时序 22

2.6.1 时钟电路 22

2.5.5 P0～P3口电路小结 22

2.6.2 机器周期和指令周期 23

2.6.3 MCS-51的指令时序 25

2.7 MCS-51的复位和复位电路 25

2.7.1 复位操作 25

2.7.2 复位电路 26

思考题及习题 27

第3章 MCS-51单片机指令系统 29

3.1 指令系统概述 29

3.2 指令格式 29

3.3 指令系统的寻址方式 30

3.4 MCS-51单片机指令系统分类介绍 32

3.4.1 数据传送类指令 33

3.4.2 算术操作类指令 36

3.4.3 逻辑运算指令 40

3.4.4 控制转移类指令 42

3.4.5 位操作指令 45

3.5 CS-51汇编语言的伪指令 49

思考题及习题 50

4.2 MCS-51中断系统的结构 53

第4章 MCS-51的中断系统 53

4.1 中断的概念 53

4.3 中断请求源 54

4.4 中断控制 55

4.4.1 中断允许寄存器IE 55

4.4.2 中断优先级寄存器IP 56

4.5 中断响应 58

4.6 外部中断的响应时间 59

4.8 中断请求的撤消 60

4.7.2 跳沿触发方式 60

4.7 外部中断的触发方式选择 60

4.7.1 电平触发方式 60

4.9 中断服务程序的设计 61

4.10 多外部中断源系统设计 63

4.10.1 定时器／计数器作为外部中断源的使用方法 63

4.10.2 中断和查询结合的方法 64

4.10.3 用优先权编码器扩展外部中断源 65

思考题及习题 67

第5章 MCS-51的定时器／计数器 68

5.1 定时器／计数器的结构 68

5.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON 69

5.1.1 工作方式寄存器TMOD 69

5.2 定时器／计数器的4种工作方式 70

5.2.1 方式0 70

5.2.2 方式1 70

5.2.3 方式2 71

5.2.4 方式3 71

5.3 定时器／计数器对外部计数输入信号的要求 73

5.4 定时器／计数器编程和应用 73

5.4.1 方式0应用 73

5.4.2 方式1应用 75

5.4.3 方式2的应用 76

5.4.4 方式3的应用 78

5.4.5 门控制位GATE的应用-测量脉冲宽度 79

5.4.6 实时时钟的设计 80

5.4.7 运行中读定时器／计数器 81

思考题及习题 82

第6章 MCS-51的串行口 83

6.1 串行口的结构 83

6.1.1 串行口控制寄存器SCON 83

6.1.2 特殊功能寄存器PCON 84

6.2 串行口的4种工作方式 85

6.2.1 方式0 85

6.2.2 方式1 86

6.2.3 方式2 87

6.2.4 方式3 89

6.3 多机通讯 89

6.4 波特率的设定 90

6.4.1 波特率的定义 90

6.4.2 定时器T1产生波特率的计算 90

6.5.1 串行口方式1应用编程（双机通讯） 92

6.5 串行口的编程和应用 92

6.5.2 串行口方式2应用编程 95

6.5.3 串行口方式3应用编程（双机通讯） 96

思考题及习题 98

第7章 MCS-51扩展存储器的设计 99

7.1 概述 99

7.2 系统总线及总线构造 99

7.2.1 系统总线 99

7.2.2 构造系统总线 100

7.2.3 单片机系统的串行扩展技术 101

7.3.2 存储器地址空间分配 102

7.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 102

7.3.1 存储器扩展的读写控制 102

7.3.3 外部地址锁存器 107

7.4 程序存储器EPROM的扩展 108

7.4.1 EPROM芯片介绍 109

7.4.2 程序存储器的操作时序 112

7.4.3 典型的EPROM接口电路 113

7.5 静态数据存储器的扩展 115

7.5.1 常用的静态RAM(SRAM)芯片 115

7.5.2 外扩数据存储器的读写操作时序 116

7.5.3 典型的外扩数据存储器的接口电路 117

7.6 EPROM和RAM的综合扩展 120

7.6.1 综合扩展的硬件接口电路设计 120

7.6.2 外扩存储器电路的工作原理及软件设计 121

7.7 E2PROM的扩展 123

7.7.1 常用的E2PROM芯片 123

7.7.2 E2PROM的工作方式 124

7.7.3 MCS-51扩展E2PROM的方法 125

7.8 ATMEL89C51/89C55单片机的片内闪烁存储器 128

7.8.1 89C51的性能及片内闪烁存储器 128

7.8.2 片内闪烁存储器的编程 128

7.9 其他的特殊存储器简介 129

思考题及习题 130

第8章 MCS-51的I/O接口扩展 132

8.1 I/O扩展概述 132

8.1.1 I/O接口的功能 132

8.1.2 I/O端口的编址 132

8.1.3 I/O数据的几种传送方式 133

8.1.4 常用的I/O接口电路芯片 133

8.2 MCS-51扩展可编程并行I/O芯片8255A 134

8.2.1 8255A芯片介绍 134

8.3.1 8155H芯片介绍 142

8.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口 142

8.3.2 MCS-51与8155H的接口及软件编程 146

8.4 用74LSTTL电路扩展并行I/O口 148

8.4.1 用74LS377扩展8位并行输出口 148

8.4.2 用74LS373扩展8位并行输入口 148

8.4.3 用三态门扩展8位并行输入口 148

8.4.4 采用74LSTTL的I/O接口扩展应用举例 149

8.5 用MCS-51的串行口扩展并行口 150

8.5.1 用74LS165扩展并行输入口 150

8.5.2 用74LS164扩展并行输出口 151

思考题及习题 152

第9章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计 153

9.1 LED显示器接口原理 153

9.1.1 LED显示器结构 153

9.1.2 LED显示器工作原理 155

9.2 键盘接口原理 157

9.2.1 键盘输入应解决的问题 157

9.2.2 键盘接口的工作原理 158

9.2.3 键盘工作方式 162

9.3 键盘／显示器接口设计实例 164

9.3.1 利用8155H芯片实现键盘／显示器接口 164

9.2.4 双功能键的设计 164

9.3.2 利用8031的串行口实现键盘／显示器接口 168

9.3.3 利用专用键盘／显示器接口芯片8279实现键盘／显示器接口 170

9.4 MCS-51与液晶显示器（LCD）的接口 180

9.4.1 LCD显示的分类 180

9.4.2 点阵式液晶显示模块介绍 180

9.4.3 8031与LCD模块（LCM）的接口及软件编程 186

9.5 MCS-51与微型打印机的接口 188

9.5.1 MCS-51与TPμP-40A/16A微型打机的接口 188

9.5.2 MCS-51与GP16微型打印机的接口 192

9.5.3 MCS-51与XLF微型打印机的接口 195

9.6 MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计 198

9.6.1 BCD码拨盘 198

9.6.2 BCD码拨盘与单片机的接口 199

9.7 MCS-51与功能开关的接口设计 200

思考题及习题 201

第10章 MCS-51与D/A、A/D的接口 203

10.1 MCS-51与DAC的接口 203

10.1.1 D/A转换器概述 203

10.1.2 MCS-51与8位DAC0832的接口 204

10.1.3 MCS-51与12位DAC1208系列的接口 210

10.1.4 MCS-51与DAC1230系列的接口 212

10.2 MCS-51与ADC的接口 213

10.2.1 A/D转换器概述 213

10.2.2 MCS-51与ADC0809（逐次逼近型）的接口 215

10.2.3 MCS-51与AD574（逐次逼近型）的接口 218

10.2.4 MCS-51与A/D转换器MC14433（双积分型）的接口 221

10.2.5 MCS-51与ICL7135（双积分型）的接口 225

10.2.6 MCS-51与ICL7109（双积分型）的接口 230

10.3.1 用V/F转换器实现A/D转换的方法 234

10.3 MCS-51与V/F转换器的接口 234

10.3.2 常用V/F转换器LMX31简介 235

10.3.3 V/F转换器与MCS-51单片机接口 237

10.3.4 LM331应用举例 239

思考题及习题 239

第11章 MCS-51的功率接口 241

11.1 MCS-51输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路 241

11.1.1 MCS-51片内I/O口的驱动能力 241

11.1.2 外围集成数字驱动电路 241

11.2.1 MCS-51与光电耦合器的接口 243

11.2 MCS-51的开关型功率接口 243

11.2.2 MCS-51与继电器的接口 247

11.2.3 MCS-51与晶闸管的接口 248

11.2.4 MCS-51与集成功率电子开关输出接口 251

11.2.5 MCS-51与固态继电器的接口 252

11.2.6 低压开关量信号输出技术 256

第12章 MCS-51的串行通讯接口技术 257

12.1 各种标准串行通讯接口 257

12.1.1 RS-232C接口 257

12.1.2 RS-422A接口 259

12.1.3 RS-485接口 260

12.1.4 20mA电流环串行接口 261

12.1.5 各种串行接口性能比较 261

12.2 MCS-51单片机双机串行通讯技术 263

12.2.1 双机通讯接口设计 263

12.2.2 双机通讯软件设计 264

12.3 MCS-51的多机通讯技术 270

12.3.1 多机通讯原理 270

12.3.2 多机通讯接口设计 270

12.3.3 多机通讯软件设计 272

12.4.1 PC机异步通讯适配器 278

12.4 PC机与MCS-51单片机的双机串行通讯 278

12.4.2 RS-232C至RS-422/RS-485的转换方法 280

12.4.3 PC机与8031单片机双机通讯的接口设计 281

12.4.4 PC机与8031双机通讯的软件设计 281

12.5 PC机与多个MCS-51单片机间的串行通讯 285

12.5.1 多机通讯原理 286

12.5.2 多机通讯接口设计 286

12.5.3 多机通讯软件设计 287

12.6 串行通讯中的波特率设置技术 298

12.6.2 MCS-51单片机串行通讯波特率的确定 299

12.6.1 PC机中波特率的产生 299

12.6.3 波特率相对误差范围的确定方法 300

12.6.4 SMOD位对波特率的影响 301

第13章 MCS-51的其他扩展接口及实用电路 302

13.1 MCS-51单片机与日历时钟芯片的接口设计 302

13.1.1 DS12887日历时钟芯片的性能及引脚说明 302

13.1.2 使用说明 303

13.1.3 MCS-51与DS12887的接口设计 306

13.2 MCS-51单片机报警接口 308

13.2.1 鸣音报警接口 308

13.2.2 语音报警接口 310

13.3.1 8253的内部结构、引脚及端口编址 312

13.3 MCS-51与可编程定时器／计数器芯片8253的接口 312

13.3.2 8253工作方式和控制字定义 313

13.3.3 8253的工作方式与操作时序 313

13.3.4 MCS-51与8253的接口和编程实例 316

13.4 MCS-51与微处理器监控器MAX690A/MAX692A的接口 316

13.4.1 MAX690A/MAX692A简介 316

13.4.2 工作原理 317

13.4.3 MCS-51单片机与MAX690A/MAX692A的接口 318

13.5.1 精密电压基准MC1403(5G1403) 319

13.5.2 单片集成精密电压芯片AD584 319

13.5 高精度电压基准 319

13.5.3 其他电压基准 321

第14章 MCS-51程序设计及实用子程序 322

14.1 查表程序设计 322

14.2 数据极值查找和数据排序 328

14.2.1 数据极值查找 328

14.2.2 数据排序 328

14.3 散转程序设计 329

14.3.1 使用转移指令的散转程序 330

14.3.2 使用地址偏移量表的散转程序 331

14.3.4 利用RET指令实现的散转程序 332

14.3.3 使用转向地址表的散转程序 332

14.4 循环程序设计 333

14.4.1 单循环定时程序 333

14.4.2 多重循环定时程序 334

14.5 定点数运算程序设计 335

14.5.1 定点数的表示方法 335

14.5.2 定点数加减运算 338

14.5.3 定点数乘法运算 340

14.5.4 定点数除法 345

14.6.1 浮点数的表示 348

14.6 浮点数运算程序设计 348

14.6.2 浮点数的加减法运算 350

14.6.3 浮点数乘除法运算 357

14.6.4 定点数与浮点数的转换 360

14.7 码制转换 362

14.7.1 二进制码与ASCⅡ码的转换 362

14.7.2 二进制码到BCD码的转换 365

14.7.3 BCD码到二进制码的转换 369

14.8 数字滤波 372

14.8.1 算术平均值法 373

14.8.2 滑动平均值法 374

14.8.3 防脉冲干扰平均值法 376

第15章 MCS-51应用系统设计、开发与调试 378

15.1 MCS-51应用系统设计 378

15.1.1 设计步骤 378

15.2 应用系统的硬件设计 379

15.3 MCS-51单片机系统举例 379

15.3.1 89C51最小应用系统 380

15.3.2 8031最小应用系统 380

15.3.3 典型应用系统 380

15.3.4 数据采集系统 386

15.4 应用系统的软件设计 387

15.5 单片机应用系统的开发和调试 388

15.5.1 仿真开发系统简介 388

15.5.2 用户样机开发调试过程 390

第16章 MCS-51应用系统的可靠性及抗干扰设计 394

16.1 干扰的来源 394

16.2 供电系统干扰及抗干扰措施 395

16.2.1 电源噪声来源、种类及危害 395

16.2.2 供电系统的抗干扰设计 395

16.3.1 隔离措施 396

16.3 过程通道干扰的抑制措施 396

16.3.2 长线传输干扰的抑制 398

16.4 空间干扰及抗干扰措施 400

16.4.1 接地技术 401

16.4.2 屏蔽技术 403

16.5 反电势干扰的抑制 404

16.6 印刷电路板的抗干扰设计 405

16.6.1 地线及电源线设计 405

16.6.2 去耦电容的配置 406

16.6.3 存储器的布线 407

16.6.4 印制板的布线原则 408

16.6.5 印制板上的器件布置 410

16.6.6 印制板的板间配线、连接和安装 410

16.7 软件抗干扰措施 411

16.7.1 软件抗干扰的前提条件 411

16.7.2 软件抗干扰的一般方法 411

16.7.3 软件滤波 411

16.7.4 开关量输入／输出软件抗干扰设计 412

16.7.5 指令冗余及软件陷阱 413

16.8 “看门狗”技术和故障自动恢复处理 417

16.8.1 “看门狗”技术 417

参考文献 422