单片机应用系统设计与实现PDF电子书下载

第一章 单片机应用基础知识 1

一、构造单片机的最小系统 1

二、任务1：信号灯的控制1 2

（一）任务要求 2

（二）任务分析与实现 2

（三）问题的提出 3

三、单片机的基本概念 3

（一）CPU、微型计算机及微型计算机系统 3

（二）单片机和单片机应用系统 4

四、单片机的发展和应用 6

（一）单片机的发展 6

（二）单片机的应用 8

五、MCS-51系列单片机 10

（一）为什么要学习MCS-51系列8位单片机 10

（二）MCS-51系列8位单片机基本情况介绍 10

（三）MCS-51系列单片机的最新发展 11

习题1 12

（二）任务分析与实现 13

（一）任务要求 13

第二章 单片机的组成和结构分析 13

一、任务2：信号灯的控制2 13

（三）问题的提出 16

二、单片机的存储器空间和存储器 16

（一）MCS-51单片机的存储器空间 16

（二）程序存储器 18

（三）数据存储器 19

（四）内部数据存储器 20

（五）几个特殊功能寄存器简介 23

三、MCS-51单片机的引脚信号 27

（一）MCS-51单片机引脚的基本功能 27

（二）MCS-51单片机引脚信号的第二功能 29

四、时钟电路和复位电路 31

（一）延时程序分析 31

（二）时序分析 31

（三）单片机的复位电路 35

五、单片机的并行I/O口 36

（一）并行I/O接口的内部结构 37

（二）P0口的结构 37

（三）P1口的结构 38

（四）P2口的结构 39

（五）P3口的结构 39

六、单片机开发系统 40

（一）开发系统的作用 40

（二）开发系统的组成 40

（三）仿真 41

（四）单片机的开发过程 42

习题2 42

第三章 指令系统和程序设计 44

一、任务3：信号灯的控制3 44

（一）任务要求 44

（二）指令功能和结果分析 45

（三）任务扩充 46

（一）指令概述 47

二、指令系统概述 47

（四）问题的提出 47

（二）操作码 48

（三）操作数 48

（四）指令的分类 49

（五）指令的格式 50

三、寻址方式 50

（一）立即寻址 51

（二）直接寻址 51

（四）寄存器间接寻址 53

（三）寄存器寻址 53

（五）变址寻址 54

（六）相对寻址 55

（七）位寻址 55

四、数据传送类指令 56

（一）MOV指令 57

（二）MOVX指令 59

（三）MOVC指令 61

（四）数据交换指令 62

（五）栈操作指令 64

五、算术运算类指令 65

（一）加法运算指令 65

（二）减法运算指令 67

（三）乘除运算指令 67

（四）增量、减量指令 68

（五）十进制调整指令 69

六、逻辑操作类指令 70

（一）单操作数指令 70

（二）双操作数指令 71

七、控制转移类指令 73

（一）无条件转移指令 73

（二）条件转移指令 76

（三）子程序调用和返回指令 78

（四）空操作NOP 80

八、位操作类指令 80

（一）位传送指令 81

（二）位逻辑操作指令 81

（四）位条件转移指令 82

（三）位状态控制指令 82

九、MCS-51汇编语言程序设计 83

（一）伪指令 84

（二）顺序结构程序设计 86

（三）分支程序 87

（四）查表程序 89

（五）循环结构程序 89

（六）子程序设计及堆栈技术 91

习题3 92

（一）要求 96

（二）任务分析与实现 96

第四章 中断系统 96

一、任务4：信号灯的控制4 96

（三）问题的提出 98

二、中断的概念 98

（一）什么是中断 98

（二）中断的基本术语 98

（三）中断服务程序和子程序的区别 99

三、MCS-51单片机的中断系统 100

（四）中断技术的优势 100

（二）与中断有关的特殊功能寄存器 101

（一）中断源 101

（三）中断优先级结构 103

四、单片机中断处理过程 104

（一）中断响应条件 104

（二）中断处理过程 104

（三）中断请求的撤销 105

（四）中断响应时间 106

五、单片机中断程序的编制 106

习题4 108

第五章 定时／计数器 109

一、任务5：信号灯的控制5 109

（一）要求 109

（二）任务分析与实现 109

（三）问题的提出 110

（一）定时／计数器的逻辑框图 111

（二）定时／计数器的工作原理 111

二、定时／计数器的结构和工作原理 111

三、定时／计数器的控制寄存器 113

（一）定时器方式寄存器TMOD 113

（二）定时器控制寄存器TCON 114

四、定时／计数器的工作方式 114

（一）工作方式0 115

（二）工作方式1 115

（四）工作方式3 116

（三）工作方式2 116

五、定时／计数器应用编程 117

（一）初始化 117

（二）时间常数的计算 117

（三）定时器应用编程举例 118

习题5 124

第六章 串行通信及其接口 126

一、任务6：信号灯的控制6 126

（一）任务要求 126

（二）任务分析与实现 126

二、串行通信的一般概念 127

（三）问题的提出 127

（一）并行通信与串行通信 128

（二）串行通信的两种基本方式 128

（三）串行通信的通信方向 130

（四）串行通信的接口电路 130

三、MCS-51的串行口结构 131

（一）串行口的内部结构 131

（二）串行口的控制寄存器 132

（一）方式0 133

四、串行口的工作方式 133

（二）UART方式 134

五、串行通信接口应用举例 136

（一）波特率的计算 136

（二）双机通信 137

（三）多机通信 140

（四）PC机和单片机之间的通信 141

习题6 145

（二）任务分析与实现 146

（一）任务要求 146

第七章 单片机系统扩展 146

一、任务7：信号灯控制7 146

二、任务8：信号灯控制8 148

（一）任务要求 148

（二）任务分析与实现 149

（三）问题的提出 149

三、系统扩展概述 150

（一）单片机的最小系统 150

（二）系统扩展时的三总线结构 150

（三）系统扩展的主要方面 151

四、程序存储器的扩展 151

（一）扩展存储器应注意的几个问题 151

（二）常用程序存储器扩展芯片 154

（三）EPROM的基本扩展法 156

（四）EEPROM的基本扩展法 158

五、数据存储器的扩展 158

（二）外部数据存储器的扩展方法 159

（一）RAM的引脚简介 159

六、并行I/O口的扩展 163

（一）I/O口扩展用集成芯片 163

（二）用单片机的串行口来扩展并行I/O口 163

（三）用TTL芯片进行I/O口扩展 164

七、采用8255芯片扩展I/O接口 166

（一）8255芯片的内部结构 166

（二）8255芯片的引脚功能 167

（三）8255芯片的控制字 168

（四）8255芯片的3种工作方式 169

（五）8255芯片与单片机系统的连接 171

八、采用8155芯片扩展I/O接口 172

（一）8155芯片的内部结构和引脚功能 172

（二）8155芯片的命令／状态寄存器 173

（三）8155芯片与MCS-51单片机的接口方法 174

九、多个外部中断源扩展 174

（一）利用定时器的溢出中断扩展外部中断 174

（二）用串行中断扩展外部中断 175

（三）用一个外部中断扩展多个外部中断 176

（四）用专用芯片扩展多个外部中断源 177

十、总线驱动能力及扩展 178

（一）总线的驱动扩展 179

（二）常用的总线驱动器 179

（三）MCS-51单片机的总线驱动扩展 179

习题7 180

（一）任务要求 181

（二）任务分析与实现 181

一、任务9：采用单只LED数码管显示模拟生产线计件 181

第八章 人机对话通道与接口技术 181

（三）问题的提出 183

二、单片机应用系统中的人机对话通道 183

（一）人机对话通道配置类型 183

（二）人机对话通道特点 184

三、LED显示器接口 184

（一）LED数码管显示器的结构 184

（二）LED显示器接口 186

四、键盘接口 189

（一）键开关状态的可靠输入和软件结构 190

（二）独立式按键接口电路 192

（三）矩阵式键盘 193

五、打印机接口 196

（一）TP－μP-40/16A微型打印机的接口信号 196

（二）TP－μP-40/16A微型打印机与单片机的连接 197

习题8 199

（一）前向通道的含义 200

（二）前向通道的特点 200

一、单片机应用系统中的前向通道 200

第九章 前向通道与接口技术 200

（三）前向通道的结构类型 201

二、前向通道设计中应考虑的问题 202

（一）信号拾取方式 202

（二）信号的调节 203

（三）A/D转换方式的选择 203

（四）电源配置与干扰防治 203

三、前向通道中的A/D转换器 204

（一）A/D转换器技术指标 204

（三）常见的A/D转换器 205

（二）A/D转换器的选择原则 205

四、逐次比较式A/D转换器接口 206

（一）ADC0809芯片的主要特性 206

（二）ADC0809芯片的内部结构 206

（三）ADC0809芯片的引脚功能 207

（四）ADC0809芯片与单片机的接口 208

习题9 210

（二）后向通道的结构 212

（一）后向通道及其特点 212

一、单片机应用系统中的后向通道 212

第十章 后向通道与接口技术 212

（三）后向通道应解决的问题 213

二、后向通道中的常用器件 213

（一）大功率I/O口接口器件 213

（二）光电隔离与接口驱动器件 215

三、后向通道中的D/A转换技术和接口芯片 216

（一）D/A转换接口设计的一般问题 216

（二）D/A转换器的性能指标 219

（三）D/A转换集成芯片系列 220

四、DAC0832接口芯片及应用实例 221

（一）DAC0832芯片的结构和应用特性 222

（二）DAC0832芯片和MCS-51单片机的接口方法 224

（三）DAC0832芯片的典型应用 225

习题10 230

第十一章 单片机应用系统的抗干扰设计 231

一、单片机应用系统的主要干扰渠道及抗干扰措施 231

（一）供电系统干扰及抗干扰措施 231

（二）过程通道干扰及抗干扰措施 233

（一）地线设计 234

二、印刷电路板及电路的抗干扰设计 234

（二）电路上的考虑 235

三、软件抗干扰措施 235

（一）软件抗干扰的前提条件 236

（二）干扰对测控系统造成的后果和措施 236

习题11 239

第十二章 89S51单片机简介 240

一、89S51的新增功能 240

（一）89S51的引脚功能 241

二、89S51在结构上的变化 241

（二）89S51内新增的SFR 242

（三）89S51的编程方式 244

习题12 247

第十三章 单片机应用系统设计举例 248

一、基于单片机的电脑时钟设计 248

（一）系统设计要求 248

（二）总体方案设计 248

（三）硬件设计 249

（四）软件设计 250

（五）系统调试和脱机运行 261

二、自行车里程表的设计 262

（一）功能描述 262

（二）硬件设计 262

（二）软件设计 265

习题13 279

附录 MCS-51指令表 280

参考文献 285