單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第2版）

內(nèi)容提要

前言

第1章 單片機(jī)概述

1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介

1.2 單片機(jī)的發(fā)展歷史

1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)

1.4 單片機(jī)的應(yīng)用

1.5 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1.6 MCS-51系列與AT89S5x系列單片機(jī)

1.6.1 MCS-51系列單片機(jī)

1.6.2 AT89S5x系列單片機(jī)簡(jiǎn)介

1.7 各種衍生品種的8051單片機(jī)

1.7.1 STC系列單片機(jī)

1.7.2 C8051Fxxx單片機(jī)

1.7.3 ADμC812單片機(jī)

1.7.4 華邦W77系列、W78系列單片機(jī)

1.8 PIC系列單片機(jī)與AVR系列單片機(jī)

1.8.1 PIC系列單片機(jī)

1.8.2 AVR系列單片機(jī)

1.9 其他的嵌入式處理器簡(jiǎn)介

1.9.1 嵌入式DSP處理器

1.9.2 嵌入式微處理器

思考題及習(xí)題

第2章 AT89S51單片機(jī)的片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)

2.1 AT89S51單片機(jī)的硬件組成

2.2 AT89S51的引腳功能

2.2.1 電源及時(shí)鐘引腳

2.2.2 控制引腳

2.2.3 并行I/O口引腳

2.3 AT89S51的CPU

2.3.1 運(yùn)算器

2.3.2 控制器

2.4 AT89S51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)

2.4.1 程序存儲(chǔ)器空間

2.4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間

2.4.3 特殊功能寄存器

2.4.4 位地址空間

2.5 AT89S51單片機(jī)的并行I/O端口

2.5.1 P0口

2.5.2 P1口

2.5.3 P2口

2.5.4 P3口

2.6 時(shí)鐘電路與時(shí)序

2.6.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

2.6.2 時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序

2.7 復(fù)位操作和復(fù)位電路

2.7.1 復(fù)位操作

2.7.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)

2.8 AT89S51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)

2.9 看門狗定時(shí)器（WDT）的使用

2.10 低功耗節(jié)電模式

2.10.1 空閑模式

2.10.2 掉電運(yùn)行模式

思考題及習(xí)題

第3章 8051指令系統(tǒng)與編程基礎(chǔ)

3.1 指令系統(tǒng)概述

3.2 指令格式

3.3 指令系統(tǒng)的尋址方式

3.4 8051指令系統(tǒng)分類介紹

3.4.1 數(shù)據(jù)傳送類指令

3.4.2 算術(shù)運(yùn)算類指令

3.4.3 邏輯操作類指令

3.4.4 控制轉(zhuǎn)移類指令

3.4.5 位操作類指令

3.5 8051指令匯總

3.6 某些指令的說明

3.7 8051匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

3.7.1 編程語言概述

3.7.2 匯編語言語句和格式

3.7.3 偽指令

3.7.4 匯編語言源程序的匯編

3.8 8051匯編語言程序設(shè)計(jì)舉例

3.8.1 子程序的設(shè)計(jì)

3.8.2 查表程序設(shè)計(jì)

3.8.3 分支轉(zhuǎn)移程序設(shè)計(jì)

3.8.4 循環(huán)程序設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第4章 AT89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

4.1 AT89S51中斷技術(shù)概述

4.2 AT89S51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.2.1 中斷請(qǐng)求源

4.2.2 中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器

4.3 中斷允許與中斷優(yōu)先級(jí)的控制

4.3.1 中斷允許寄存器IE

4.3.2 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

4.4 響應(yīng)中斷請(qǐng)求的條件

4.5 外部中斷的響應(yīng)時(shí)間

4.6 外部中斷的觸發(fā)方式選擇

4.6.1 電平觸發(fā)方式

4.6.2 跳沿觸發(fā)方式

4.7 中斷請(qǐng)求的撤銷

4.8 中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)

4.9 多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.9.1 中斷和查詢結(jié)合的方法

4.9.2 用優(yōu)先權(quán)編碼器擴(kuò)展外部中斷源

思考題及習(xí)題

第5章 I/O口應(yīng)用——顯示與開關(guān)/鍵盤輸入

5.1 單片機(jī)控制發(fā)光二極管的顯示

5.1.1 單片機(jī)與發(fā)光二極管的連接

5.1.2 單片機(jī)I/O端口控制發(fā)光二極管的編程

5.2 開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)

5.3 單片機(jī)控制LED數(shù)碼管的顯示

5.3.1 LED數(shù)碼管顯示原理

5.3.2 LED數(shù)碼管的顯示方式

5.3.3 LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示設(shè)計(jì)

5.3.4 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)

5.4 單片機(jī)控制LED點(diǎn)陣顯示器顯示

5.4.1 LED點(diǎn)陣顯示器結(jié)構(gòu)與顯示原理

5.4.2 控制16×16 LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)

5.5 單片機(jī)控制LCD 1602液晶顯示器的顯示

5.5.1 LCD 1602液晶顯示模塊簡(jiǎn)介

5.5.2 單片機(jī)控制字符型LCD 1602的顯示案例

5.6 鍵盤接口設(shè)計(jì)

5.6.1 鍵盤接口設(shè)計(jì)應(yīng)解決的問題

5.6.2 獨(dú)立式鍵盤的設(shè)計(jì)

5.6.3 矩陣式鍵盤的設(shè)計(jì)

5.6.4 單片機(jī)與專用鍵盤/顯示器芯片HD7279的接口設(shè)計(jì)

5.7 AT89S51單片機(jī)與BCD碼撥盤的接口設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第6章 AT89S51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

6.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)

6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD

6.1.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON

6.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式

6.2.1 方式0

6.2.2 方式1

6.2.3 方式2

6.2.4 方式3

6.3 對(duì)外部輸入的計(jì)數(shù)信號(hào)的要求

6.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用

6.4.1 方式1的應(yīng)用

6.4.2 方式2的應(yīng)用

6.4.3 方式3的應(yīng)用

6.4.4 門控制位GATEx的應(yīng)用——測(cè)量脈沖寬度

6.4.5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第7章 AT89S51單片機(jī)的串行口

7.1 串行口的結(jié)構(gòu)

7.1.1 串行口控制寄存器SCON

7.1.2 特殊功能寄存器PCON

7.2 串行口的4種工作方式

7.2.1 方式0

7.2.2 方式1

7.2.3 方式2

7.2.4 方式3

7.3 多機(jī)通信

7.4 波特率的制定方法

7.4.1 波特率的定義

7.4.2 定時(shí)器T1產(chǎn)生波特率的計(jì)算

7.5 串行口的應(yīng)用

7.5.1 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)

7.5.2 串行通信設(shè)計(jì)需要考慮的問題

7.5.3 雙機(jī)串行通信軟件編程

7.5.4 PC與單片機(jī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信接口設(shè)計(jì)

7.5.5 PC與單片機(jī)或多個(gè)單片機(jī)的串行通信接口設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第8章 AT89S51單片機(jī)外部存儲(chǔ)器的并行擴(kuò)展

8.1 系統(tǒng)并行擴(kuò)展結(jié)構(gòu)

8.2 地址空間分配和外部地址鎖存器

8.2.1 存儲(chǔ)器地址空間分配

8.2.2 外部地址鎖存器

8.3 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的并行擴(kuò)展

8.3.1 常用的靜態(tài)RAM（SRAM）芯片

8.3.2 外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫操作時(shí)序

8.3.3 AT89S51單片機(jī)與RAM的接口設(shè)計(jì)與軟件編程

8.4 片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的編程

8.4.1 使用通用編程器的程序?qū)懭?

8.4.2 使用下載線的ISP編程

8.5 E2PROM的并行擴(kuò)展

8.5.1 并行E2PROM芯片簡(jiǎn)介

8.5.2 E2PROM的工作方式

8.5.3 AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展E2PROM AT2864的設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第9章 AT89S51單片機(jī)的I/O擴(kuò)展

9.1 I/O接口擴(kuò)展概述

9.1.1 擴(kuò)展的I/O接口功能

9.1.2 I/O端口的編址

9.1.3 I/O數(shù)據(jù)的傳送方式

9.1.4 I/O接口電路

9.2 AT89S51擴(kuò)展I/O接口芯片82C55的設(shè)計(jì)

9.2.1 82C55芯片簡(jiǎn)介

9.2.2 工作方式選擇控制字及端口PC置位/復(fù)位控制字

9.2.3 82C55的3種工作方式

9.2.4 AT89S51單片機(jī)與82C55的接口設(shè)計(jì)

9.3 利用74LSTTL電路擴(kuò)展并行I/O口

9.4 用AT89S51單片機(jī)的串行口擴(kuò)展并行口

9.4.1 用74LS165擴(kuò)展并行輸入口

9.4.2 用74LS164擴(kuò)展并行輸出口

9.5 用I/O口控制的聲音報(bào)警接口

9.5.1 蜂鳴音報(bào)警接口

9.5.2 音樂報(bào)警接口

思考題及習(xí)題

第10章 單片機(jī)系統(tǒng)的串行擴(kuò)展技術(shù)

10.1 單總線串行擴(kuò)展

10.1.1 單總線系統(tǒng)的典型應(yīng)用——DS18B20的溫度測(cè)量系統(tǒng)

10.1.2 單總線DS18B20溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

10.2 SPI總線串行擴(kuò)展

10.3 I2C總線的串行擴(kuò)展

10.3.1 I2C串行總線系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

10.3.2 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送規(guī)定

10.3.3 AT89S51的I2C總線系統(tǒng)擴(kuò)展

10.3.4 I2C總線數(shù)據(jù)傳送的模擬

10.3.5 利用I2C總線擴(kuò)展E2PROM AT24C02的IC卡設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第11章 AT89S51單片機(jī)與DAC、ADC的接口

11.1 單片機(jī)擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換器概述

11.2 單片機(jī)擴(kuò)展并行8位DAC0832的設(shè)計(jì)

11.2.1 DAC0832簡(jiǎn)介

11.2.2 AT89S51單片機(jī)與8位D/A轉(zhuǎn)換器0832的接口設(shè)計(jì)

11.3 AT89S51單片機(jī)與12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667的接口設(shè)計(jì)

11.3.1 12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667簡(jiǎn)介

11.3.2 AD667與AT89S51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

11.3.3 AD667使用中的技術(shù)細(xì)節(jié)

11.4 AT89S51與串行輸入的12位D/A轉(zhuǎn)換器AD7543的接口設(shè)計(jì)

11.4.1 AD7543簡(jiǎn)介

11.4.2 AT89S51擴(kuò)展AD7543的接口設(shè)計(jì)

11.5 單片機(jī)擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換器概述

11.6 單片機(jī)擴(kuò)展并行8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809

11.6.1 ADC0809簡(jiǎn)介

11.6.2 AT89S51單片機(jī)與ADC0809的接口設(shè)計(jì)

11.7 單片機(jī)擴(kuò)展12位串行ADC-TLC2543的設(shè)計(jì)

11.7.1 TLC2543的特性及工作原理

11.7.2 AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展TLC2543的設(shè)計(jì)

11.8 AT89S51與雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器MC14433的接口

11.8.1 MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介

11.8.2 MC14433與AT89S51單片機(jī)的接口

11.9 AT89S51單片機(jī)與V/F轉(zhuǎn)換器的接口

11.9.1 用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的原理

11.9.2 常用V/F轉(zhuǎn)換器LMX31簡(jiǎn)介

11.9.3 V/F轉(zhuǎn)換器與AT89S51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

11.9.4 V/F轉(zhuǎn)換的應(yīng)用設(shè)計(jì)

思考題及習(xí)題

第12章 其他常用的接口設(shè)計(jì)

12.1 步進(jìn)電機(jī)的控制

12.1.1 控制步進(jìn)電機(jī)的工作原理

12.1.2 控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)案例

12.2 直流電機(jī)的控制

12.2.1 控制直流電機(jī)的工作原理

12.2.2 控制直流電機(jī)的設(shè)計(jì)案例

12.3 基于時(shí)鐘/日歷芯片DS1302的電子鐘設(shè)計(jì)

12.3.1 DS1302的工作原理

12.3.2 DS1302的應(yīng)用設(shè)計(jì)案例

12.4 AT89S51單片機(jī)與微型打印機(jī)TPμP-40A/16A的接口

12.4.1 TPμP-40A/16A微型打印機(jī)簡(jiǎn)介

12.4.2 字符代碼及打印命令

12.4.3 TPμP-40A/16A與AT89S51單片機(jī)接口設(shè)計(jì)

12.5 單片機(jī)與I/O功率驅(qū)動(dòng)的接口設(shè)計(jì)

12.5.1 AT89S51與外圍集成數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路的接口

12.5.2 AT89S51與光電耦合器的接口

12.5.3 AT89S51與集成功率電子開關(guān)輸出接口

思考題及習(xí)題

第13章 AT89S51單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試

13.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

13.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

13.2.1 硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題

13.2.2 典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

13.2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總線驅(qū)動(dòng)

13.2.4 軟件設(shè)計(jì)考慮的問題

13.2.5 軟件的總體框架設(shè)計(jì)

13.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試

13.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾與可靠性設(shè)計(jì)

13.4.1 AT89S51片內(nèi)看門狗定時(shí)器的使用

13.4.2 指令冗余和軟件陷阱

13.4.3 軟件濾波

13.4.4 開關(guān)量輸入/輸出軟件抗干擾設(shè)計(jì)

13.4.5 過程通道干擾的抑制措施——隔離

13.4.6 印制電路板抗干擾布線的基本原則

思考題及習(xí)題

附錄A 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目

實(shí)驗(yàn)1 單片機(jī)I/O口應(yīng)用——控制LED流水燈

實(shí)驗(yàn)2 單個(gè)外部中斷實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3 中斷嵌套實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)6 串口方式0擴(kuò)展并行輸出口實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)7 串行口方式0擴(kuò)展并行輸入口實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)8 雙單片機(jī)串行通信

實(shí)驗(yàn)9 擴(kuò)展82C55并行I/O實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)10 獨(dú)立式鍵盤實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)11 矩陣式鍵盤掃描實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)12 單片機(jī)控制1602液晶顯示器顯示字符

實(shí)驗(yàn)13 DAC0832的D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)14 ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)15 I2C總線串行擴(kuò)展——AT24C02存儲(chǔ)器讀寫

附錄B 課程設(shè)計(jì)題目

題目1 節(jié)日彩燈控制器的設(shè)計(jì)

題目2 單一外中斷的應(yīng)用

題目3 LED數(shù)碼管秒表的制作

題目4 音樂音符發(fā)生器的制作

題目5 用定時(shí)器設(shè)計(jì)的門鈴

題目6 控制數(shù)碼管循環(huán)顯示單個(gè)數(shù)字

題目7 基于DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

題目8 利用定時(shí)器在P1.0上產(chǎn)生周期為2ms的方波

題目9 電話鍵盤及撥號(hào)的模擬

題目10 雙機(jī)串行口方式1單工通信

題目11 數(shù)碼管顯示4×4矩陣鍵盤的鍵號(hào)

題目12 波形發(fā)生器的制作

題目13 頻率計(jì)的制作

題目14 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

題目15 單片機(jī)控制串行DAC：AD7543的調(diào)壓器

題目16 單片機(jī)控制16×16陣列LED的顯示

題目17 直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)

題目18 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)

本書詳細(xì)介紹了美國(guó)ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理，8051匯編語言指令系統(tǒng)，并從應(yīng)用設(shè)計(jì)的角度介紹AT89S51單片機(jī)的各種硬件擴(kuò)展口設(shè)計(jì)、口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)以及AT89S51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了較多的典型設(shè)計(jì)案例。本書還對(duì)AT89S51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各種流行器件也作以介紹。

【推薦語】

本書主要特如下： 1.科學(xué)合理的課程體系結(jié)構(gòu)，即以芯片為基礎(chǔ)，以口設(shè)計(jì)為主線，以應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)為目的。避免僅從原理上去對(duì)單片機(jī)行分析和介紹，特別注重各種口設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的軟硬件結(jié)合。 2.注重學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，建立了課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)加課程設(shè)計(jì)的三位一體的培養(yǎng)體系，把先的信息技術(shù)手段（電子課件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)）融教學(xué)之中。 3.課程內(nèi)容緊跟科技發(fā)展，不斷更新，具有實(shí)用性、典型性。授課中的應(yīng)用實(shí)例，大多來自科研工作及教學(xué)實(shí)踐。

【作者】

張毅剛，教授研究領(lǐng)域：主要研究方向：虛擬儀器及計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)。 主要研究?jī)?nèi)容：虛擬儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和組建；微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理機(jī)在虛擬儀器系統(tǒng)中的應(yīng)用；各類總線口技術(shù)及其總線標(biāo)準(zhǔn)（諸如數(shù)據(jù)采集卡式、GBIB、VXI、PXI、USB、IEEE1394口或總線的虛擬儀器系統(tǒng)）；虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集、分析、處理和顯示技術(shù)；虛擬儀器的的軟件發(fā)平臺(tái)技術(shù)、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)和軟件規(guī)范以及測(cè)試軟件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。