單片機技術及應用2015年

第1章 單片機概論 1

1.1 計算機中數(shù)據(jù)的表示方法 1

1.1.1 帶符號數(shù)的表示方法 1

1.1.2 字符在計算機內(nèi)的表示 4

1.2 單片機的基本概念 5

1.2.1 單片機的主要特點 5

1.2.2 單片機的發(fā)展歷史 6

1.3 單片機的常見應用 7

1.4 單片機系統(tǒng)的設計原則 8

1.5 單片機系統(tǒng)的開發(fā)流程 9

1.6 單片機系統(tǒng)硬件設計 9

1.6.1 單片機選型 9

1.6.2 單片機系統(tǒng)電路原理設計 13

1.6.3 單片機系統(tǒng)電路制板 13

1.7 單片機系統(tǒng)軟件設計 13

1.8 Keil C51集成環(huán)境介紹 14

1.8.1 Keil μVision2 IDE 的安裝 15

1.8.2 Keil μVision2 IDE 的界面 15

1.8.3 Keil μVision2 IDE的使用方法 17

1.8.4 仿真環(huán)境的設置 20

1.8.5 跟蹤調(diào)試程序 21

1.9 單片機仿真軟件Proteus ISIS 22

1.9.1 Proteus Professional 界面簡介 24

1.9.2 Proteus ISIS 使用實例 31

1.10 本課程學習目標 39

1.11 如何學習單片機 39

能力訓練一 Keil軟件的使用 40

知識測試一 41

第2章 MCS51單片機結構與基本原理 43

2.1 MCS51單片機的外部特征 43

2.2 MCS51單片機的內(nèi)部結構 44

2.2.1 MCS51單片機的基本組成 44

2.2.2 MCS51系列單片機的中央處理器 45

2.2.3 MCS51系列單片機的輸入/輸出接口 47

2.3 單片機最小系統(tǒng)設計 51

2.4 MCS51單片機系統(tǒng)的時鐘與時序 53

2.5 MCS51單片機系統(tǒng)的復位電路 55

2.6 MCS51單片機系統(tǒng)的存儲器 56

2.6.1 程序存儲器 56

2.6.2 數(shù)據(jù)存儲器 59

能力訓練二 MCS51單片機芯片認識 63

知識測試二 63

第3章 指令系統(tǒng)及匯編程序設計 65

3.1 指令系統(tǒng)的概述 65

3.2 匯編語言指令格式 65

3.3 MCS51單片機的尋址方式 66

3.3.1 直接尋址方式 66

3.3.2 寄存器尋址方式 67

3.3.3 寄存器間接尋址 67

3.3.4 立即數(shù)尋址方式 68

3.3.5 基址寄存器加變址寄存器的變址尋址 68

3.3.6 位尋址 69

3.3.7 相對尋址 69

3.4 MCS51系列單片機指令系統(tǒng) 69

3.4.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 70

3.4.2 算術運算類指令 73

3.4.3 邏輯運算類指令 76

3.4.4 控制轉(zhuǎn)移類指令 78

3.4.5 位操作指令 81

3.5 MCS51單片機指令表 83

3.6 偽指令 86

3.7 匯編語言程序設計 88

能力訓練三 簡單的LED燈控制 92

知識測試三 94

第4章 MCS51單片機的中斷系統(tǒng) 97

4.1 中斷的基本概念 97

4.2 MCS51中斷系統(tǒng)結構 97

4.2.1 中斷源 98

4.2.2 中斷請求標志寄存器 98

4.3 中斷控制 99

4.3.1 中斷允許寄存器 99

4.3.2 中斷優(yōu)先級寄存器 100

4.4 中斷響應 101

4.4.1 中斷響應條件 101

4.4.2 中斷響應過程 102

4.4.3 中斷響應時間 102

4.4.4 撤銷中斷請求 103

4.5 外部中斷源的擴展 104

4.6 MCS51中斷系統(tǒng)的應用 105

能力訓練四 利用中斷控制LED彩燈 108

知識測試四 110

第5章 MCS51單片機的定時器/計數(shù)器 112

5.1 MCS51定時器/計數(shù)器的結構及原理 112

5.1.1 定時器/計數(shù)器的結構 112

5.1.2 定時器/計數(shù)器的工作原理 112

5.1.3 控制寄存器TCON 113

5.1.4 工作方式控制寄存器TMOD 114

5.2 定時器/計數(shù)器的工作方式 114

5.2.1 方式0 114

5.2.2 方式1 116

5.2.3 方式2 116

5.2.4 方式3 117

5.3 定時器/計數(shù)器T2 118

5.3.1 T2的相關控制寄存器 118

5.3.2 T2的工作方式 119

5.4 定時器/計數(shù)器應用舉例 122

能力訓練五 定時器/計數(shù)器的應用 126

知識測試五 128

第6章 MCS51單片機的串行接口 130

6.1 串行通信概述 130

6.1.1 計算機通信的兩種方式 130

6.1.2 串行通信的基本概念 131

6.1.3 串行通信中常用的接口標準 133

6.2 串行口結構及控制 135

6.2.1 MCS51串行口的結構 135

6.2.2 MCS51串行口的控制 136

6.3 串行口工作方式 137

6.3.1 方式0 137

6.3.2 方式1 139

6.3.3 方式2 142

6.3.4 方式3 143

6.3.5 多機通信方式 143

6.3.6 串行口初始化編程步驟 144

6.4 串行口應用舉例 144

6.4.1 單片機與PC的串行通信設計 144

6.4.2 單片機串口的其他應用 146

能力訓練六 雙機通信仿真 149

知識測試六 151

第7章 單片機系統(tǒng)的擴展與接口技術 153

7.1 MCS51系列單片機I/O口擴展 153

7.1.1 簡單I/O接口擴展 154

7.1.2 基于可編程芯片8255A的擴展 155

7.2 MCS51單片機與鍵盤的接口 162

7.2.1 鍵盤的工作原理 162

7.2.2 獨立式鍵盤與單片機的接口 162

7.2.3 矩陣式鍵盤與單片機的接口 164

7.3 MCS51單片機與LED顯示器的接口 166

7.3.1 LED顯示器的結構與原理 166

7.3.2 LED數(shù)碼管的顯示方式 169

7.3.3 LED顯示器與單片機的接口 170

7.4 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的擴展 173

7.4.1 A/D轉(zhuǎn)換器的擴展 173

7.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器擴展 177

能力訓練七 8255A擴展I/O口 182

知識測試七 183

第8章 單片機C語言及程序設計 185

8.1 單片機C語言概述 185

8.2 C51的程序結構 186

8.3 C51的常量 188

8.4 C51的變量 189

8.5 C51的指針 195

8.6 C51的數(shù)組 196

8.7 C51的結構 198

8.6 C51的運算符及表達式 202

8.7 C51的輸入/輸出 206

8.8 C51的函數(shù) 208

8.9 C51程序舉例 213

能力訓練八 LED動態(tài)顯示 223

知識測試八 224

第9章 單片機應用系統(tǒng)設計實例 226

9.1 基于單片機的數(shù)字溫度計設計 226

9.1.1 單片機數(shù)字顯示溫度計的原理 226

9.1.2 系統(tǒng)硬件電路設計 226

9.1.3 系統(tǒng)軟件程序設計 232

9.2 單片機紅外報警器設計 242

9.2.1 紅外報警器工作原理 242

9.2.2 報警器硬件電路設計 243

9.2.3 軟件設計 248

參考文獻 253 2100433B

本教材依據(jù)“單片機技術與應用”課程教學大綱，將所要求掌握的基本知識和基本原理分解到若干個章節(jié)，主要包括：單片機基本結構、單片機的指令系統(tǒng)、單片機的中斷系統(tǒng)、單片機的定時器/計數(shù)器、單片機的串行口以及單片機常用接口電路與外設等。本教材還介紹了單片機開發(fā)設計過程中會用到的編程語言（匯編及C51）和開發(fā)軟件（Keil 及Proteus）。在各章末，安排了能力訓練和知識測試兩個環(huán)節(jié)，以加深讀者對重點內(nèi)容的理解與掌握。在第9章介紹了兩個完整的應用案例，這兩個案例具有一定的綜合性，能為讀者進行課程設計和單片機應用開發(fā)打下基礎。

本教材適合應用型本科院校，尤其是二本、三本院校電子、通信、自動化、儀器儀表等專業(yè)使用。

• 課程資源

《單片機技術及應用》配套建設有“單片機技術及應用”數(shù)字課程，數(shù)字課程內(nèi)容與紙質(zhì)教材對應，包括演示文稿、電子教案 。

《單片機技術及應用》分為5個項目，共計24個任務。主要包括單片機應用準備、單片機LED照明燈和警示燈、單片機LED廣告燈和交通燈、單片機數(shù)碼管顯示器、單片機數(shù)字電壓表等內(nèi)容 。