基于MCS-51系列单片机原理的应用设计PDF电子书下载

目录 1

第1章　单片机概述 1

1.1　单片机的发展历史和发展趋势 1

1.1.1　单片机的发展历史 1

1.1.2　单片机的发展趋势 2

1.2　常用的单片机产品 3

1.3　单片机的应用 4

1.3.1　单片机的特点 4

1.3.2　单片机的应用领域 4

1.3.3　单片机应用系统的结构 5

1.3.4　单片机的选用 6

2.1.1　8051的总体结构 8

2.1　总体结构 8

第2章　MCS-51系列单片机系统结构 8

2.1.2　MCS-51系列单片机的一般结构 9

2.2　MCS-51系列单片机的引脚功能 10

2.2.1 电源引脚 10

2.2.2　时钟引脚 10

2.2.3　控制引脚 11

2.2.4　I/O口 12

2.3　MCS-51系列单片机的存储器 13

2.3.1　程序存储器 13

2.3.2　数据存储器 14

2.3.3　特殊功能寄存器 16

2.3.4　位寄存器 17

2.4.2　典型指令的取指和时序 18

2.4.1　机器周期、状态、相位 18

2.4　MCS-51系列单片机CPU时序 18

2.5　单片机的复位及复位电路 20

第3章　MCS-51系列单片机的指令系统 22

3.1　汇编语言指令格式 22

3.1.1 汇编语言格式 22

3.1.2　汇编伪指令 22

3.2　MCS-51系列单片机的寻址方式 25

3.3　MCS-51系列单片机的指令系统 28

3.3.1　数据传递类指令 28

3.3.2　算术运算类指令 30

3.3.3　逻辑运算类指令 32

3.3.4　位操作类指令 34

3.3.5　控制转移类指令 35

4.1.1　定时方法概述 39

4.1.2　定时器／计数器内部结构和功能 39

第4章　MCS-51系列单片机的定时器／计数器和中断系统 39

4.1　MCS-51系列单片机的定时器／计数器 39

4.1.3　定时器／计数器的工作方式 41

4.1.4　定时器／计数器对输入信号的要求 46

4.2　MCS-51系列单片机的中断系统 47

4.2.1　中断概述 47

4.2.2　中断系统与控制 48

4.2.3 中断响应 50

4.2.4　中断请求和撤除 52

4.2.5 中断系统的初始化 53

4.2.6　中断源的扩展 53

5.1　MCS-51系列单片机并行扩展总线 56

5.1.1　并行扩展总线的方法 56

第5章　MCS-51系列单片机的基本扩展 56

5.1.2　地址译码方法 58

5.1.3 总线驱动能力及扩展方法 59

5.2　MCS-51系列单片机存储器的扩展 61

5.2.1　程序存储器的扩展 61

5.2.2　数据存储器的扩展 66

5.3　MCS-51系列单片机I/O口扩展 69

5.3.1 采用8255A扩展I/O口 70

5.3.2　采用8155扩展I/O口 73

5.3.3　采用锁存器扩展I/O口 77

5.3.4　采用串行口扩展I/O口 80

第6章　信号处理和常用算法 82

6.1　量程切换 82

6.2　标度变换 84

6.2.1　模拟显示的标度变换 85

6.2.2　数字显示的标度变换 85

6.3　零位和灵敏度误差校正 88

6.4　非线性校正 89

6.4.1　查表法 90

6.4.2　插值法 91

6.4.3　拟合法 96

6.5　越限报警 100

6.5.1　上下限报警处理程序 100

6.5.2　越限报警系统设计实例 103

6.6　数字滤波 104

6.6.1 限幅滤波和中位值滤波 105

6.6.2　平均滤波 107

6.6.3　低通滤波 112

6.6.4　复合滤波 114

6.7　PID算法 114

6.7.1　PID算法原理 114

6.7.2　PID算法流程 116

第7章　人机交互接口 119

7.1　显示器及接口 119

7.1.1　LED 119

7.1.2　LCD 125

7.2　键盘及接口 132

7.2.1　键盘输入应解决的问题 132

7.2.2　独立式键盘接口设计 133

7.2.3　矩阵式键盘接口设计 134

7.3.1　用8255和串行口扩展的键盘、显示器电路 138

7.3　单片机应用系统中典型的键盘、显示器接口技术 138

7.3.2 由锁存器组成键盘、显示器接口电路 143

7.3.3 由8155构成的键盘、显示器接口电路 143

7.3.4　8279键盘、显示器接口芯片及其使用 144

7.4　打印机接口设计 152

7.4.1　TPμP-40A微型打印机与单片机的接口设计 153

7.4.2　GP16微型打印机与单片机的接口设计 155

7.5　报警器接口及程序 160

7.5.1　发光二极管指示灯接口 160

7.5.2　单频音报警接口 161

7.5.3　音乐声报警接口 162

7.6　话音接口技术 163

7.6.1　话音芯片 163

7.6.2　ISD1420和单片机接口设计 165

8.1　D/A转换器原理及主要的技术指标 167

8.1.1　D/A转换器的基本原理和分类 167

第8章　D/A转换器和MCS-51系列单片机接口 167

8.1.2　D/A转换器的主要技术指标 170

8.2　D/A转换器件的选择 171

8.2.1 集成D/A转换芯片介绍 171

8.2.2　D/A转换芯片的选择 172

8.2.3　D/A转换器接口设计的实用技术 174

8.3　D/A转换器DAC0832和MCS-51系列单片机的接口设计 175

8.3.1　DAC0832引脚功能 176

8.3.2　DAC0832工作方式 177

8.3.3　DAC0832应用举例 177

8.4　D/A转换器AD7520和MCS-51系列单片机的接口设计 179

8.4.1　AD7520结构和应用特性 179

8.4.2　AD7520系列和MCS-51系列单片机的接口 179

9.1.1　A/D转换器的基本原理和分类 181

第9章　A/D转换器与MCS-51系列单片机的接口设计 181

9.1　A/D转换器原理及主要的技术指标 181

9.1.2　A/D转换器的主要技术指标 182

9.2　A/D转换器件的选择 183

9.2.1 常用A/D转换器简介 183

9.2.2　A/D转换芯片的选择及实用技术 184

9.3　双积分式A/D转换器 187

9.3.1　双积分式A/D的转换原理 187

9.3.2　双积分式A/D转换器MC14433 188

9.4　逐次逼近式A/D转换器 193

9.4.1　逐次逼近式A/D转换器的转换原理 193

9.4.2　逐次逼近式A/D转换器ADC0809 193

9.4.3　逐次逼近式A/D转换器AD574A 198

10.1.1　异步通信和同步通信 203

10.1　串行通信基础 203

第10章　MCS-51系列单片机的串行接口及其串行通信 203

10.1.2　波特率和接收／发送时钟 205

10.1.3　单工、半双工、全双工工作方式 206

10.1.4　信号的调制与解调 207

10.1.5　通信数据的差错检测和校正 208

10.1.6 串行通信接口电路 208

10.2　串行通信总线标准及其接口 209

10.2.1　串行通信接口 209

10.2.2　RS-232C串行接口标准 210

10.2.3　RS-449、RS-422A、RS-423A及RS-485接口 214

10.2.4　20mA电流环路串行接口 217

10.3　MCS-51单片机串行接口 218

10.3.1 串行接口的结构 218

10.3.2 串行接口的工作方式 219

10.4　MCS-51单片机串行接口通信技术 221

10.4.1　单片机双机通信技术 221

10.4.2　单片机多机通信技术 229

10.5　单片机与IBM-PC的通信技术 236

10.5.1　异步通信适配器 236

10.5.2　IBM-PC与单片机的双机通信技术 242

10.5.3 IBM-PC与单片机的多机通信技术 242

10.6　MCS-51单片机串行接口的扩展 244

10.6.1　Intel 8251A可编程通信接口 244

10.6.2　8251A和MCS-51单片机的接口 249

第11章　应用系统中的抗干扰技术 251

11.1　噪声干扰的形成 251

11.1.1 噪声源 251

11.1.4　干扰对单片机系统的影响 252

11.1.2　噪声的耦合方式 252

11.1.3　噪声的干扰模式 252

11.2　硬件抗干扰技术 253

11.2.1　共模干扰的抑制 253

11.2.2　差模干扰的抑制 254

11.2.3　供电系统的抗干扰 255

11.2.4　 印刷电路板抗干扰 256

11.2.5　过程通道中的干扰和抑制 258

11.3　软件抗干扰技术 261

11.3.1　软件冗余技术 262

11.3.2　软件陷阱技术 264

11.3.3　“看门狗”技术 267

12.1　MCS-51单片机低功耗设计 273

12.1.1　HMOS型单片机的掉电运行方式 273

第12章　应用系统中的实用技术 273

12.1.2　CHMOS型单片机的空闲、掉电运行方式 274

12.1.3　CHMOS型单片机I/O接口及应用系统实例 277

12.2　逻辑电平接口技术 279

12.2.1　集电极开路门输出接口 279

12.2.2　TTL,HTL,ECL,CMOS电平转换接口 281

12.3　V/F转换 286

12.3.1 V/F转换的特点和应用环境 286

12.3.2　V/F转换原理 286

12.3.3　用V/F转换器实现A/D转换的方法 288

12.3.4 常用的V/F转换器及应用 288

12.4　电压／电流转换 293

12.5　开关量输入／输出通道 294

12.5.1　开关量输入通道 295

12.5.2　开关量输出通道 296

12.7　单片机与软盘驱动器接口 298

12.6　集成稳压电路 298

第13章　应用系统设计 299

13.1　单片机应用条件 299

13.2　单片机应用系统的基本要求 299

13.3　应用系统设计过程 300

13.3.1　总体设计 301

13.3.2　硬件设计 302

13.3.3　软件设计 303

13.4　单片机应用系统设计要领 307

13.4.1　对象特性分析要领 307

13.4.2　硬件体系设计要领 307

13.4.3　算法设计及其优化要领 307

13.5　单片机应用系统开发工具 308

13.4.4　软件设计及其优化要领 308

13.6　应用系统的调试 310

13.6.1　硬件调试方法 310

13.6.2　软件调试方法 311

13.7　设计实例——MCS-51用于电子配料秤 312

13.7.1 电子配料秤的工作原理 312

13.7.2　单元电路分析 313

13.7.3　调试程序 320

13.7.4　精度分析 323

13.8　设计实例 323

13.8.1　数字实现SCR过零控制的方法 324

13.8.2　单片机温度控制系统实例 326

参考文献 336