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第一篇 原理篇 3

第1章 微型计算机基础 3

1.1 计算机综述 3

1.1.1 计算机的发明和发展 3

1.1.2 计算机的种类和用途 4

1.2 数值与逻辑代数基础 4

1.2.1 数据表示法 5

1.2.2 各种进制之间的数值转换 6

1.2.3 非数值型数据的二进制表示 8

1.2.4 二进制数的逻辑运算和算术运算 11

1.3 数字电路基础 15

1.3.1 基础逻辑门电路 16

1.3.2 复合逻辑运算电路 16

1.3.3 全加器电路 17

1.3.4 触发器电路 17

1.3.5 寄存器电路 18

1.3.6 计数器电路 18

1.3.7 编码器电路 18

1.3.8 译码器电路 19

1.4 习题 20

第2章 数据存储器 21

2.1 二进制数据存储体 21

2.1.1 存储器类型 21

2.1.2 二进制数据的存储形式 22

2.2 半导体存储器 22

2.2.1 RAM存储单元 23

2.2.2 ROM存储单元 25

2.2.3 半导体存储器的组成 29

2.3 磁存储器 31

2.3.1 磁存储器记录数据原理 32

2.3.2 磁存储器的组成 33

2.4 光存储器 34

2.4.1 光存储器记录数据原理 34

2.4.2 光存储器的组成 37

2.5 习题 38

第3章 计算机CPU组成电路 40

3.1 CPU内部寄存器 40

3.2 CPU运算器 41

3.2.1 加法器电路 42

3.2.2 乘法器电路 45

3.2.3 除法器电路 46

3.2.4 浮点运算单元 50

3.3 控制器 52

3.3.1 可编程顺序、分支、循环控制器 52

3.3.2 CPU控制器 55

3.3.3 CPU控制器执行指令流程 58

3.4 CPU内部结构 59

3.4.1 CP 内部结构图 59

3.4.2 CPU内部总线 59

3.4.3 CPU内部Cache 60

3.5 CPU正常工作的基础外围电路 61

3.5.1 时钟脉冲电路 61

3.5.2 复位电路 61

3.6 计算机体系结构 62

3.6.1 冯·诺依曼体系结构 62

3.6.2 哈佛体系结构 63

3.7 习题 64

第4章 计算机总线 65

4.1 总线概述 65

4.1.1 总线的组成 66

4.1.2 总线的连接 66

4.1.3 总线的分类 66

4.1.4 总线的特性 67

4.1.5 总线的应用 67

4.1.6 数据的传输 68

4.1.7 总线的指标 68

4.2 总线仲裁 69

4.2.1 集中式仲裁 69

4.2.2 分布式仲裁 71

4.3 总线通信方式 72

4.3.1 同步通信方式 72

4.3.2 异步通信方式 72

4.4 常用总线简介 73

4.4.1 CPU总线 73

4.4.2 PCI总线 74

4.4.3 USB总线 76

4.4.4 I2C总线 78

4.4.5 SPI总线 80

4.5 习题 81

第5章 计算机指令系统 82

5.1 指令系统 82

5.1.1 指令的性能 82

5.1.2 指令的格式 83

5.1.3 指令的分类 84

5.1.4 指令助记符 85

5.2 指令执行流程 86

5.2.1 指令的存储 86

5.2.2 指令的执行 87

5.3 寻址方式 88

5.3.1 有效地址和形式地址 88

5.3.2 常见的寻址方式 89

5.4 CISC和RISC的基本概念 92

5.4.1 CISC 92

5.4.2 RISC 93

5.4.3 CISC和RISC的比较 93

5.5 习题 94

第6章 基础输入／输出系统 95

6.1 输入／输出接口 95

6.1.1 可编程输入／输出接口 95

6.1.2 输入／输出接口寻址 96

6.1.3 CPU标准配置接口 97

6.1.4 输入／输出方式 97

6.2 并行接口 100

6.3 中断接口 101

6.3.1 中断概念 101

6.3.2 中断机制 101

6.3.3 可编程中断I/O接口 104

6.4 定时器／计数器接口 105

6.5 串行接口 106

6.5.1 串行数据传输——RS232标准 106

6.5.2 可编程串行通信I/O接口 109

6.6 习题 110

第二篇 应用篇 113

第7章 Intel51微型机硬件系统 113

7.1 Intel51系列微型计算机 113

7.2 Intel51微型机CPU 113

7.2.1 寄存器 114

7.2.2 运算器 115

7.2.3 控制器 115

7.3 Intel51微型机存储器结构 118

7.3.1 Intel51系统存储空间分配 118

7.3.2 随机存储器RAM 119

7.3.3 只读存储器ROM 121

7.3.4 Intel51系统存储空间名称 122

7.4 Intel51微型机外部信号线定义 123

7.5 Intel51微型机应用系统 125

7.5.1 最小工作系统 125

7.5.2 扩展应用系统 127

7.6 习题 131

第8章 Intel51微型机指令系统 132

8.1 Intel51系列微型机CPU指令系统 132

8.1.1 指令的格式 132

8.1.2 指令操作码助记符以及操作数表示符号 133

8.1.3 寻址方式 133

8.2 数据传送类指令 134

8.2.1 数据传送指令 134

8.2.2 数据传送指令详解 135

8.3 算术运算类指令 140

8.3.1 算术运算指令 140

8.3.2 算术运算指令详解 141

8.4 逻辑运算类指令 145

8.4.1 逻辑运算指令 145

8.4.2 逻辑运算指令详解 146

8.5 控制转移类指令 149

8.5.1 控制转移指令 149

8.5.2 控制转移指令详解 150

8.6 位操作、位控制转移类指令 155

8.6.1 位操作、位控制转移指令 155

8.6.2 位操作、位控制转移指令详解 156

8.7 伪指令 159

8.7.1 伪指令助记符及其功能 159

8.7.2 伪指令详解 159

8.8 指令程序 161

8.8.1 指令源代码程序格式 161

8.8.2 指令源代码程序设计 161

8.8.3 源代码程序的编译 162

8.8.4 源代码程序设计示例 163

8.9 习题 165

第9章 Intel51微型机并行接口应用 166

9.1 并行接口的工作原理 166

9.1.1 P0可编程输入／输出接口 166

9.1.2 P1可编程输入／输出接口 170

9.1.3 P2可编程输入／输出接口 170

9.1.4 P3可编程输入／输出接口 171

9.1.5 并口可编程寄存器的编址 172

9.2 并行接口应用设计 172

9.2.1 单一端口输出方波信号 173

9.2.2 交通灯控制应用设计 174

9.2.3 跑马灯控制应用设计 175

9.2.4 简单键盘输入应用设计 176

9.2.5 8段数码管LED显示设计 179

9.3 习题 183

第10章 Intel51微型机中断应用 184

10.1 中断接口的工作原理 184

10.1.1 Intel51微型机中断管理流程 184

10.1.2 Intel51微型机的中断源 184

10.1.3 可编程中断接口的结构 185

10.1.4 中断接口可操作寄存器的定义 185

10.1.5 中断接口可编程寄存器的编址 189

10.1.6 CPU响应中断请求 189

10.1.7 中断服务程序框架 192

10.2 中断接口应用设计 193

10.2.1 外部中断系统硬件设计 193

10.2.2 外部中断服务程序设计 194

10.2.3 外部中断应用实例 197

10.3 习题 200

第11章 Intel51微型机定时器／计数器应用 201

11.1 定时器T／计数器C接口的工作原理 201

11.1.1 定时器T／计数器C逻辑电路 201

11.1.2 定时器T／计数器C接口可操作寄存器的定义 202

11.1.3 定时器T／计数器C接口可编程寄存器的编址 205

11.1.4 计数器的4种工作模式 206

11.1.5 CPU对定时器T／计数器C接口的管理 209

11.2 定时器T／计数器C接口应用设计 210

11.2.1 计数器应用设计 210

11.2.2 定时器应用设计 213

11.3 习题 221

第12章 Intel51微型机串行接口应用 222

12.1 串行通信接口的工作原理 222

12.1.1 可编程串行通信接口逻辑电路 222

12.1.2 串行通信接口可操作寄存器的定义 223

12.1.3 串行通信接口可编程寄存器的编址 225

12.1.4 串行通信接口的4种工作模式 225

12.1.5 CPU对串行通信接口的管理 229

12.2 串行通信接口应用设计 231

12.2.1 串行通信硬件设计 231

12.2.2 串行通信程序设计 233

12.3 习题 238

第三篇 实战篇 241

第13章 电子系统硬件电路的设计 241

13.1 电子线路硬件设计综述 241

13.1.1 电路系统硬件设计原则 241

13.1.2 硬件设计注意事项 241

13.1.3 Proteus简介 242

13.1.4 使用Proteus设计电子产品流程 242

13.2 硬件原理图设计ISIS 243

13.2.1 ISIS主要功能简介 243

13.2.2 硬件电路设计与模拟仿真 251

13.3 PCB印刷电路板设计ARES 254

13.3.1 元器件的封装 254

13.3.2 PCB印刷电路板自动设计ARES 256

13.4 习题 262

第14章 C51语言程序设计 264

14.1 C51语言编程概述 264

14.1.1 C51程序设计特点 264

14.1.2 C51编程规范 264

14.1.3 C51程序编译环境 265

14.2 C51语言的标识符和关键字 265

14.2.1 C51标识符 265

14.2.2 C51关键字 266

14.3 C51数据类型 268

14.3.1 C51基础数据类型值域空间（范围） 268

14.3.2 C51声明常量 269

14.3.3 C51定义变量 269

14.3.4 C51扩展数据类型 270

14.4 C51运算符和表达式 271

14.4.1 C51运算符 272

14.4.2 C51表达式 272

14.5 C51程序流控制语句 273

14.5.1 分支结构语句 273

14.5.2 循环结构语句 275

14.5.3 辅助流控制语句 276

14.6 C51函数 277

14.6.1 普通函数 277

14.6.2 main（）函数 278

14.6.3 中断函数 279

14.6.4 C51函数库 279

14.7 C51程序示例 280

14.7.1 C51语言音乐演奏程序示例 280

14.7.2 C51语言与汇编语言混合编程 282

14.8 习题 283

第15章 微型机系统软件开发与调试 284

15.1 Keil开发环境简介 284

15.1.1 Keil开发环境主要功能 284

15.1.2 Keil开发应用程序流程 284

15.1.3 Keil开发环境界面 284

15.2 在Keil环境中开发应用程序 285

15.2.1 在Keil环境中创建工程项目 285

15.2.2 在Keil环境中编译工程项目 287

15.3 在Keil环境中调试运行 290

15.3.1 Keil环境调试前的设置 290

15.3.2 Keil环境调试主界面 290

15.3.3 Keil环境调试操作 291

15.3.4 Keil环境调试窗口 292

15.3.5 Keil调试环境中设置断点 295

15.3.6 Keil调试环境中可编程接口设备 295

15.4 习题 297

第16章 微型机系统模拟仿真与ISP技术 298

16.1 微型机系统在Proteus环境中模拟仿真 298

16.1.1 在Proteus中模拟仿真前的准备工作 298

16.1.2 启动并操作Proteus模拟仿真 301

16.1.3 Proteus模拟仿真调试窗口 302

16.2 微型机系统在Proteus与Keil联合环境中模拟仿真 304

16.2.1 设置Proteus远程控制模拟仿真 304

16.2.2 配置Keil软件开发环境 305

16.2.3 设置并启动Keil环境远程调试 305

16.2.4 打开Keil环境远程调试观察窗口 306

16.3 使用ISP技术组装微型机系统 307

16.3.1 ISP技术实现过程 307

16.3.2 实现ISP的硬件条件 308

16.3.3 实现ISP的操作流程 309

16.4 习题 310

第17章 微型机简易操作系统 311

17.1 微型机多任务管理机制 311

17.1.1 微型机CPU顺序循环执行任务 311

17.1.2 微型机CPU按时间片切换执行任务 312

17.1.3 紧急任务的实时性处理 313

17.2 汇编语言实现微型机多任务管理 314

17.2.1 CPU顺序循环执行多任务模式的管理 314

17.2.2 CPU按时间片执行多任务模式的管理 315

17.3 C51语言实现微型机多任务管理 317

17.3.1 C51语言按时间片调度管理多任务示例 317

17.3.2 C51语言按时间片调度管理多任务程序解析 320

17.4 RTX51多任务实时操作系统 322

17.4.1 RTX51简介 322

17.4.2 在Keil环境使用RTX51的设置 323

17.4.3 RTX51中主要函数 324

17.4.4 使用RTX51编写应用程序规则 326

17.4.5 多任务在RTX51系统中的解析 328

17.5 习题 331

第18章 微型机系统外围基础应用 332

18.1 借助USB通道实现RS232通信 332

18.2 死机监控电路 334

18.3 矩阵键盘 335

18.4 LCD显示 338

18.4.1 LCD1602液晶显示屏简介 338

18.4.2 LCD1602显示屏的连接与控制 340

18.5 EEPROM数据存储器 343

18.5.1 24C02存储器简介 343

18.5.2 24C02存储器的连接与管理 344

18.6 数／模（D/A）转换 348

18.6.1 D/A转换器原理简介 348

18.6.2 A/D、D/A转换芯片PCF8591 348

18.6.3 D/A电路连接与管理 352

18.7 模／数（A/D）转换 353

18.7.1 A/D转换器原理简介 354

18.7.2 A/D电路连接与管理 355

18.7.3 传感器简介 357

18.8 IAP技术应用 358

18.9 习题 360

附录 各章习题解题提示 361