微机原理与接口技术PDF电子书下载

第0章 课程概述 1

0.1 教材内容 1

0.1.1 微控制器原理 1

0.1.2 微机接口技术 1

0.1.3 微机系统设计 3

0.2 课程教学设计 3

0.2.1 课程教学目标 3

0.2.2 教学内容设计 4

0.2.3 教学方法设计 8

第一部分 微控制器原理 13

第1章 微机技术概述 13

1.1 微机技术的发展与应用 13

1.1.1 微机技术的两大分支 13

1.1.2 通用微型计算机 14

1.1.3 微处理器、嵌入式系统与微控制器 16

1.1.4 微控制器的发展与应用 17

1.2 微控制器的体系结构 18

1.2.1 哈佛与普林斯顿两种存储结构 19

1.2.2 CISC与RISC两种指令集处理器 20

1.3 微控制器的典型结构与运行管理模式 21

1.3.1 CPU系统 21

1.3.2 CPU外围单元 22

1.3.3 其他功能单元 23

1.3.4 结构特点与运行管理 24

1.4 微控制器的性能与发展趋势 25

1.4.1 微控制器的性能指标 25

1.4.2 微控制器的发展趋势 26

习题与思考题 28

本章内容总结 29

第2章 8051微控制器硬件结构 30

2.1 微控制器结构 30

2.1.1 组成结构 30

2.1.2 功能特点 30

2.1.3 引脚与功能 32

2.2 微控制器的工作原理 35

2.2.1 CPU的结构与组成 35

2.2.2 微控制器的工作过程 36

2.3 存储器结构与地址空间 38

2.3.1 存储器配置 38

2.3.2 程序存储器ROM 39

2.3.3 数据存储器RAM 40

2.3.4 特殊功能寄存器SFR 42

2.4 P0～P3端口结构与特点 48

2.4.1 P0～P3端口的内部结构 48

2.4.2 P0～P3端口的功能分析 49

2.4.3 P0～P3端口的结构特点与应用特性 50

2.5 时钟与复位 51

2.5.1 时钟电路与时序 51

2.5.2 复位与复位电路 53

2.6 微控制器的工作方式 54

2.6.1 低功耗工作方式 54

2.6.2 程序执行与复位方式 56

2.7 8051微控制器的技术发展 56

2.7.1 内部资源扩展 56

2.7.2 内部资源删减 58

2.7.3 增强型8051微控制器简介 58

习题与思考题 60

本章内容总结 61

第3章 8051指令系统与汇编程序设计 62

3.1 指令系统基础 62

3.1.1 指令系统概述 62

3.1.2 寻址方式 64

3.2 指令系统 67

3.2.1 数据传送类指令 67

3.2.2 算术运算类指令 71

3.2.3 逻辑操作类指令 75

3.2.4 控制转移类指令 77

3.2.5 位操作类指令 80

3.3 典型指令的应用 82

3.3.1 查表指令 82

3.3.2 堆栈操作指令 83

3.3.3 十进制调整指令 85

3.3.4 逻辑指令与字节状态操作 86

3.3.5 相对转移指令中偏移量的确定 87

3.3.6 程序散转与散转指令 88

3.3.7 比较指令的分支转移 89

3.4 汇编语言程序设计基础 90

3.4.1 编程语言 90

3.4.2 汇编语言编程风格 90

3.4.3 汇编程序中的伪指令 91

3.4.4 汇编与调试过程 94

3.5 汇编语言程序设计 96

3.5.1 程序设计的结构化 96

3.5.2 基本程序设计 99

3.6 子程序设计 104

3.6.1 子程序概述 104

3.6.2 子程序的参数传递 105

3.6.3 现场的保护与恢复 106

3.6.4 子程序设计举例 107

习题与思考题 110

本章内容总结 112

第4章 8051的C语言与程序设计 113

4.1 C51特点 113

4.1.1 C51结构特点 113

4.1.2 C51与汇编的区别 114

4.1.3 C51与标准C的区别 114

4.1.4 C51编程的优缺点 115

4.1.5 C51编译器 115

4.2 C51基础 115

4.2.1 数据类型 115

4.2.2 存储器类型与存储模式 117

4.2.3 数组 119

4.2.4 指针 120

4.2.5 函数 122

4.2.6 预处理命令 125

4.3 C51的流程控制 127

4.3.1 顺序结构 127

4.3.2 选择结构 127

4.3.3 循环结构 130

4.4 C51程序设计方法 134

4.4.1 C51语言编程风格 134

4.4.2 C51程序设计应注意的问题 136

4.4.3 基本程序设计 137

4.5 模块化程序设计 138

习题与思考题 142

本章内容总结 143

第5章 中断系统 144

5.1 中断系统概述 144

5.1.1 中断的概念 144

5.1.2 中断的作用 144

5.1.3 中断源 145

5.1.4 中断系统的功能 146

5.2 8051微控制器的中断系统 147

5.2.1 中断系统的结构 147

5.2.2 中断的控制 148

5.3 中断处理过程 152

5.3.1 中断响应的自主操作过程 152

5.3.2 中断响应条件 152

5.3.3 中断响应过程 153

5.3.4 中断响应时间 153

5.3.5 响应中断与调用子程序的异同 154

5.4 中断程序设计 154

5.4.1 中断初始化 154

5.4.2 汇编中断服务程序设计 155

5.4.3 C51的中断函数与处理 156

5.4.4 中断程序设计举例 157

5.4.5 利用I/O端口扩展外部中断源 159

习题与思考题 161

本章内容总结 162

第6章 定时器／计数器 163

6.1 定时器／计数器概述 163

6.1.1 定时器／计数器的原理 163

6.1.2 定时器／计数器的功能 164

6.2 8051微控制器的定时器／计数器 164

6.2.1 定时器／计数器的结构 164

6.2.2 定时器／计数器的控制 165

6.2.3 定时器／计数器的工作方式 167

6.2.4 定时器／计数器的初始化 168

6.2.5 关于计数器的“飞读” 170

6.2.6 短、中、长定时间隔的实现 170

6.3 定时器／计数器的应用 172

6.3.1 定时方式的应用 172

6.3.2 计数方式的应用 174

6.3.3 脉冲宽度的测量 175

6.3.4 扩展外部中断 177

6.3.5 实时时钟的设计 177

习题与思考题 181

本章内容总结 182

第二部分 微机接口技术 185

第7章 串行总线与通信技术 185

7.1 总线与串行通信概述 185

7.1.1 总线的概念与分类 185

7.1.2 异步通信与同步通信 186

7.1.3 串行通信的数据传送方式 188

7.1.3 通信协议与校验方式 188

7.2 8051微控制器的UART接口 189

7.2.1 UART的组成结构 189

7.2.2 UART的工作方式 191

7.2.3 UART的波特率 193

7.2.4 UART的应用 194

7.3 串行通信技术与应用 204

7.3. 1 RS232通信技术 204

7.3.2 RS485通信技术 206

7.4 I2C串行总线 209

7.4.1 I2C总线概述 209

7.4.2 I2C总线的操作 212

7.4.3 I2C总线的软件模拟技术 214

7.5 SPI串行接口 216

7.6 1-Wire总线 218

7.6.1 1-Wire总线概述 218

7.6.2 1-Wire总线操作方式 219

7.6.3 1-Wire总线应用实例 222

习题与思考题 226

本章内容总结 227

第8章 人机接口技术 228

8.1 键盘接口技术 228

8.1.1 键盘基础知识 228

8.1.2 独立式键盘接口 231

8.1.3 矩阵式键盘接口 234

8.2 LED显示接口技术 241

8.2.1 LED显示原理 242

8.2.2 数码式LED显示技术 244

8.2.3 点阵式LED显示技术 249

8.3 键盘显示管理芯片HD7279 250

8.3.1 HD7279的功能与引脚 250

8.3.2 HD7279的应用 251

8.4 液晶显示接口技术 261

8.4.1 LCD显示原理 261

8.4.2 LCD控制器ST7920 262

8.4.3 ST7920控制的12864液晶模块 267

8.4.4 LCD程序设计 270

8.5 触摸屏接口技术 281

8.5.1 触摸屏的组成 281

8.5.2 触摸屏的种类与原理 281

8.5.3 触摸屏的控制芯片 283

8.5.4 触摸屏的应用 286

习题与思考题 288

本章内容总结 289

第9章 模拟接口技术 290

9.1 模拟输入输出通道 290

9.1.1 模拟输入通道基本结构 290

9.1.2 模拟输出通道基本结构 292

9.1.3 A/D转换器及其特性 292

9.1.4 D/A转换器及其特性 294

9.2 A/D转换器与接口技术 295

9.2.1 并行A/D转换器与接口技术 295

9.2.2 串行A/D转换器与接口技术 299

9.2.3 其他A/D转换器 303

9.2.4 A/D转换器的应用 306

9.3 D/A转换器与接口技术 309

9.3.1 并行D/A转换器与接口技术 309

9.3.2 串行D/A转换器与接口技术 314

9.3.3 D/A转换器的应用 319

习题与思考题 324

本章内容总结 325

第10章 数字接口技术 326

10.1 数字信号调理技术 326

10.1.1 光电隔离技术 326

10.1.2 磁电隔离技术 329

10.1.3 电平转换技术 331

10.2 数字量测量技术 334

10.2.1 脉冲信号接口形式 334

10.2.2 脉冲信号测量技术 335

10.3 数字控制技术 339

10.3.1 功率驱动技术 339

10.3.2 步进电机驱动技术 342

10.3.3 直流电机驱动技术 346

10.3.4 闭环系统与PID控制 348

习题与思考题 350

本章内容总结 352

第三部分 微机系统设计 355

第11章 微控制器系统的可靠性设计 355

11.1 可靠性与干扰 355

11.1.1 基本概念 355

11.1.2 干扰的耦合与抑制方法 357

11.1.3 干扰的引入途径 359

11.2 硬件可靠性设计 360

11.2.1 元器件选择原则 360

11.2.2 电源抗干扰技术 361

11.2.3 系统接地技术 362

11.2.4 PCB设计技术 364

11.2.5 低功耗设计技术 365

11.2.6 输入输出的硬件可靠性 366

11.3 软件可靠性设计 366

11.3.1 输入输出的软件可靠性 367

11.3.2 程序设计的可靠性 367

11.3.3 数字滤波技术 369

习题与思考题 373

本章内容总结 375

第12章 微控制器应用系统设计 376

12.1 设计过程 376

12.1.1 总体设计 376

12.1.2 硬件设计步骤 377

12.1.3 软件设计步骤 378

12.1.4 仿真与调试 379

12.1.5 文档编制 380

12.2 设计实例 381

12.2.1 设计要求 381

12.2.2 总体设计方案 382

12.2.3 硬件设计 382

12.2.4 软件设计 385

习题与思考题 391

本章内容总结 392

附录1 8051微控制器引脚中英文名称一览表 393

附录2 特殊功能寄存器中英文名称一览表 394

附录3 助记符缩写与全称一览表 397

附录4 8051微控制器指令表 398

附录5 汇编指令操作码速查表 403

附录6 微控制器系统设计题 404

主要参考文献 409