51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)

第1篇 匯編語言程序設(shè)計(jì)

引言

第1章 深刻理解51單片機(jī)的指令系統(tǒng)

1.1 概述

1.2 單片機(jī)指令級邏輯結(jié)構(gòu)

1.3 單片機(jī)的典型存儲結(jié)構(gòu)

1.4 指令系統(tǒng)分析

1.4.1 指令體系結(jié)構(gòu)

1.4.2 指令級計(jì)算機(jī)的工作機(jī)理

1.4.3 指令級數(shù)據(jù)表示

1.5 指令編碼

1.6 尋址方式

1.7 指令功能分析

1.7.1 數(shù)據(jù)傳送類指令

1.7.2 算術(shù)運(yùn)算類指令

1.7.3 邏輯運(yùn)算類指令

1.7.4 控制轉(zhuǎn)移類指令

1.7.5 位操作類指令

1.7.6 控制轉(zhuǎn)移指令的復(fù)合應(yīng)用

第2章 查表和散轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 查表程序設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1.1 查表編程概述

2.1.2 基本查表編程技術(shù)

2.1.3 擴(kuò)展查表編程技術(shù)

2.1.4 擴(kuò)展數(shù)據(jù)表查表編程技術(shù)

2.1.5 數(shù)據(jù)表元素?cái)U(kuò)展查表編程技術(shù)

2.2 散轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)技術(shù)

2.2.1 應(yīng)用軟件的整體構(gòu)造

2.2.2 散轉(zhuǎn)基本編程技術(shù)

2.2.3 散轉(zhuǎn)程序的擴(kuò)展編程技術(shù)

2.2.4 基本查表散轉(zhuǎn)程序編程技術(shù)

2.2.5 標(biāo)記查表法散轉(zhuǎn)程序編程技術(shù)

2.3 AT24XX系列存儲芯片編程

2.3.1 AT24系列存儲芯片的特性

2.3.2 AT24系列芯片的讀/寫操作

第3章 中斷程序和單片機(jī)軟件抗干擾程序設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1 中斷概述

3.2 中斷的基本編程技術(shù)

3.3 "定時(shí)查詢"中斷擴(kuò)展編程技術(shù)

3.4 中斷的"外部中斷查詢"擴(kuò)展技術(shù)

3.5 中斷編程實(shí)例

3.6 單片機(jī)軟件抗干擾技術(shù)概述

3.7 抗系統(tǒng)"死循環(huán)"技術(shù)

3.7.1 基本軟件看門狗技術(shù)

3.7.2 高級軟件看門狗技術(shù)

3.8 抗系統(tǒng)"跑飛"干擾技術(shù)

3.8.1 指令冗余法

3.8.2 軟件陷阱技術(shù)

第4章 定時(shí)/計(jì)數(shù)器編程技術(shù)

4.1 軟件定時(shí)器設(shè)計(jì)技術(shù)

4.1.1 軟件定時(shí)器的應(yīng)用原理

4.1.2 軟件定時(shí)器的設(shè)計(jì)

4.1.3 軟件定時(shí)器的應(yīng)用實(shí)例

4.2 硬件定時(shí)器設(shè)計(jì)技術(shù)

4.2.1 硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作機(jī)理

4.2.2 實(shí)時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的編程

4.3 超長時(shí)間實(shí)時(shí)定時(shí)器編程技術(shù)

4.4 單片機(jī)計(jì)時(shí)綜合應(yīng)用編程實(shí)例

4.5 軟件運(yùn)行時(shí)間分析

4.6 DSl302時(shí)鐘芯片的應(yīng)用

第5章 顯示接口編程技術(shù)

5.1 LED的顯示驅(qū)動

5.2 獨(dú)立式LED顯示器

5.2.1 程序邏輯控制法

5.2.2 查表邏輯控制法

5.3 LED矩陣顯示器

5.3.1 程序邏輯控制法

5.3.2 查表邏輯控制法

5.4 數(shù)碼管顯示器

5.4.1 數(shù)碼顯示器靜態(tài)工作編程模式

5.4.2 數(shù)碼顯示器動態(tài)工作編程模式

5.5 液晶顯示器驅(qū)動編程

5.6 顯示編程應(yīng)用實(shí)例

第6章 鍵盤接口編程技術(shù)

6.1 常用鍵盤的結(jié)構(gòu)

6.1.1 獨(dú)立式鍵盤

6.1.2 行列式鍵盤

6.2 獨(dú)立式鍵盤接口的通用編程模式

6.3 行列式鍵盤接口的通用編程模式

6.3.1 掃描法

6.3.2 反轉(zhuǎn)法

6.4 鍵盤接口的工作方式

6.4.1 鍵盤完全監(jiān)控工作方式

6.4.2 鍵盤中斷工作方式

6.5 鍵盤編程實(shí)例

第7章 匯編語言編碼風(fēng)格

7.1 匯編偽指令

7.2 匯編編碼風(fēng)格

7.2.1 軟件格式

7.2.2 符號約定

7.3 模塊化程序設(shè)計(jì)

7.4 匯編程序設(shè)計(jì)范例

第2篇 C51程序設(shè)計(jì)

第8章 C51語言基礎(chǔ)

第9章 C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第10章 C51編碼風(fēng)格

第11章 數(shù)組、結(jié)構(gòu)與指針

第12章 C51編程模式及程序測試

第13章 C51混合編程技術(shù)

第14章 程序切換技術(shù)

參考文獻(xiàn)

編后記

……

非常感謝北京航空航天大學(xué)出版社對本書出版的支持。

大家知道，單片機(jī)的出現(xiàn)，是電子應(yīng)用設(shè)計(jì)的一場革命性變革。它的出現(xiàn)，使得控制電路的開發(fā)者可以用相對標(biāo)準(zhǔn)化的、可批量生產(chǎn)的單片機(jī)器件作為電路核心，設(shè)計(jì)出性價(jià)比較高的控制應(yīng)用電路;在此基礎(chǔ)上，用控制軟件最終滿足各種各樣的控制應(yīng)用需求。因此，控制軟件是單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的核心，而控制軟件的編程技術(shù)在單片機(jī)軟件開發(fā)中占有舉足輕重的地位。

編寫一本全面、系統(tǒng)地討論單片機(jī)軟件編程技術(shù)的專著，這是一種挑戰(zhàn)。筆者沿此思路，不斷地進(jìn)行探索，工作之余，利用假期時(shí)間，收集了大量的資料，也做了大量的程序編制、測試工作，以便全面分析、驗(yàn)證單片機(jī)編程中的一些關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

編程技術(shù)具有實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，它博大精深，如何在浩瀚的編程應(yīng)用的海洋中，構(gòu)建或選擇合適的案例，用比較生動的方式表達(dá)編程技術(shù)的要點(diǎn)，避免過多的冗長理論分析，使本書不失通俗性，并保證其內(nèi)容的全面性、系統(tǒng)性，有一定的技術(shù)價(jià)值，是編撰本書的難點(diǎn)之一。筆者一直孜孜以懷地探索，驀然回首，已整理成章。

這本書的編撰工作斷斷續(xù)續(xù)，持續(xù)了較長的一段時(shí)間，期間不乏反復(fù)，幾易其稿，幾次更新內(nèi)容。這項(xiàng)工作雖沒有放棄，但也沒料到，編撰工作會持續(xù)這么長時(shí)間，這是因?yàn)椋?dāng)時(shí)的環(huán)境條件限制，以及本人對單片機(jī)編程技術(shù)的理解還沒有系統(tǒng)化、成熟化。

當(dāng)前，是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期，各種單片機(jī)器件不斷涌現(xiàn)，價(jià)格日趨低廉，各種二次開發(fā)工具不斷出現(xiàn)，編程技術(shù)也在日趨走向成熟，這一切，都為編程技術(shù)更好地表達(dá)提供了各種好的手段，也為編制這本書提供了良好的編程素材。在此情況下，經(jīng)過一段時(shí)間的努力，終于編制成書。

本書及《51系列單片機(jī)管理軟件編程技術(shù)》一書系統(tǒng)化地討論了單片機(jī)編程技術(shù)，內(nèi)容基本覆蓋了單片機(jī)軟件編程工作中所涉及的方方面面的技術(shù)問題。當(dāng)然，單片機(jī)編程技術(shù)也在不斷成熟、不斷發(fā)展，書中對一些編程技術(shù)問題的討論還不夠深入，論述還不夠全面，分析也不夠成熟，本人對編程技術(shù)的理解也待深化，但在本書編撰過程中，采用了實(shí)例、案例的分析方法，最終形成有關(guān)單片機(jī)編程問題的一個(gè)基本的系統(tǒng)化框架。希望讀者通過閱讀此書，能夠全面、系統(tǒng)地了解單片機(jī)編程技術(shù)，使其對編程工作有所裨益，這是本書編撰的最終目的。

在《51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)》的匯編語言部分，以單片機(jī)定時(shí)器、中斷、輸入、輸出等電路單元的驅(qū)動程序設(shè)計(jì)為實(shí)例，體現(xiàn)出在硬件驅(qū)動編程中，匯編語言為最自然語言的特點(diǎn)。

在《51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)》的C語言部分，主要以過程設(shè)計(jì)為主線，探討C51語言軟件編程技術(shù)。主要內(nèi)容有:嵌入式c51編譯特點(diǎn)、c源代碼的組織方式、開發(fā)模式、混合編程、代碼運(yùn)行機(jī)制(程序切換)等。

《51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)》可供讀者深入學(xué)習(xí)嵌入式軟件編程技術(shù)使用，也可作為高等院校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的參考書。嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域里，51系列單片機(jī)的歷史較長，應(yīng)用最為廣泛。并且，因其價(jià)格低廉，器件易于采購，開發(fā)工具完善，而受到眾多工程技術(shù)人員的青睞。

51系列單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)簡單，其應(yīng)用復(fù)雜度適中，入門容易。因此，在嵌入式二次開發(fā)市場占據(jù)很大的份額，也擁有眾多的使用者。

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是目前IP技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，IP技術(shù)從以PC為核心的、通用型、開放式的系統(tǒng)應(yīng)用階段，走向以專用計(jì)算機(jī)為核心的，滿足特殊需要的，體積、功耗、性能受約束的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用階段。

無論是開放式系統(tǒng)還是嵌入式系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)都是由軟、硬件兩部分組成的。由硬件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算架構(gòu)，由軟件最后確定應(yīng)用系統(tǒng)的功能。

開放式系統(tǒng)力求計(jì)算機(jī)硬件組成的通用化，軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化。這樣，可實(shí)現(xiàn)硬件生產(chǎn)批量化，軟件開發(fā)產(chǎn)業(yè)化。以此來降低計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、推廣成本，實(shí)現(xiàn)較高的性能價(jià)格比。但這樣的模式，使系統(tǒng)的整體優(yōu)化受到限制。它以最大限度地滿足用戶基本需求為目的，卻很難滿足用戶的某些特殊需要。直接的表現(xiàn)，就是追求海量數(shù)據(jù)存儲、海量數(shù)據(jù)處理能力，而將體積和功耗優(yōu)化降為次要位置。如果應(yīng)用目標(biāo)有體積、功耗的限制，則開放式系統(tǒng)的應(yīng)用效能受限，甚至無法使用。

而嵌入式系統(tǒng)追求的是硬件組成的標(biāo)準(zhǔn)化，軟件開發(fā)的多樣化。硬件組成的標(biāo)準(zhǔn)化，使得嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成，可以用滿足體積、能耗約束的，可以工業(yè)化批量生產(chǎn)的、廉價(jià)的器件組成;而后，用專用軟件確定系統(tǒng)的最后功能，滿足最終應(yīng)用的特殊要求。這種模式，使得用戶需求和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化達(dá)到最佳組合。因此，嵌入式系統(tǒng)可以全方位地嵌入到自然環(huán)境和人類社會生活中。未來，它將有更加廣泛的應(yīng)用前景。

對于嵌入式系統(tǒng)而言，軟件是其核心內(nèi)容。軟件緊密貫穿整個(gè)嵌入式系統(tǒng)體系，決定著它的功能、性能。由于嵌入式系統(tǒng)的軟件具有多樣性的特點(diǎn)，軟件開發(fā)時(shí)，涉及匯編語言編程技術(shù)、嵌入式C語言編程技術(shù)、系統(tǒng)管理軟件編程技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程技術(shù)、嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，甚至，還涉及軟件工程等諸多方面。本書及其姊妹篇《51系列單片機(jī)管理軟件編程技術(shù)》一書(北京航空航天大學(xué)出版社將后續(xù)出版)，從上述多方面對軟件編程技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的專題討論。

1. 8031CPU

2. 振蕩電路

3. 總線控制部件

4. 中斷控制部件

5. 片內(nèi)Flash存儲器

6. 片內(nèi)RAM

7. 并行I/O接口

8. 定時(shí)器

9. 串行I/O接口

ATMEL 89系列 51單片機(jī)的應(yīng)用區(qū)域

目前，ATMEL 51已被廣泛用于:

· 打印機(jī)控制板

· 智能電表

· LED控制屏

· 醫(yī)療設(shè)備

89s51單片機(jī)

AT89S51是關(guān)國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀

程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序

存儲器既可在線編程(ISP)也可)IJ傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片， ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)

位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)川場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。

卞要性能參數(shù):

·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容

·4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP) Flash閃速存儲器

·1000次擦寫周期

.4. 0-5. 5V的工作電壓范圍

·全靜態(tài)工作模式:OHz-33MHz

·三級程序加密鎖

·128X8字節(jié)內(nèi)部RAM

.32個(gè)可編程I/0口線

·2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

·6個(gè)中斷源

·全雙工串行Lh1RT通道

·低功耗空閑和掉電模式

.中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)

·看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針

·掉電標(biāo)識和快速編程特性

·靈活的在系統(tǒng)編程(iSP一字節(jié)或頁寫模式)

1.內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器

因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。

89系列單片機(jī)的引腳是和80C51一樣的，所以，當(dāng)用89系列單片機(jī)取代80C51時(shí)，可以直接進(jìn)行代換。這時(shí)，不管采用40引腳亦或44引腳的產(chǎn)品，只要用相同引腳的89系列單片機(jī)取代80C51的單片機(jī)即可。

89系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。

一般的OTP產(chǎn)品，一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品。而89系列單片機(jī)內(nèi)部采用了Flash存儲器，所以，錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。

用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn);每次試驗(yàn)可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。而且隨用戶的需要和發(fā)展，還可以進(jìn)行修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。