嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程

本書系統(tǒng)地介紹基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用技術(shù)，共10章，主要內(nèi)容包括單片機與嵌入式系統(tǒng)概述、嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、80C51系列單片機硬件基礎(chǔ)及編程語言、80C51單片機內(nèi)嵌外設(shè)和外部擴展應(yīng)用、多任務(wù)實時操作系統(tǒng)RTX-51及應(yīng)用實例、教學實驗和課程設(shè)計等。本書實例豐富，以C51高級語言作為編程教學語言，實用性較強。提供電子課件、大部分程序的源代碼和Keil μVision2 IDE調(diào)試配合的Proteus單片機仿真電路。

第1章 單片機與嵌入式系統(tǒng)概述 （1）

1.1 現(xiàn)代計算機的技術(shù)發(fā)展史 （1）

1.1.1 始于微型計算機時代的嵌入式

應(yīng)用 （1）

1.1.2 現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支 （1）

1.1.3 兩大分支發(fā)展的里程碑事件 （1）

1.2 嵌入式系統(tǒng)的定義與特點 （2）

1.2.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 （2）

1.2.2 嵌入式系統(tǒng)組成 （2）

1.2.3 嵌入式系統(tǒng)中的有關(guān)概念 （3）

1.2.4 嵌入式系統(tǒng)的特點 （3）

1.2.5 嵌入式系統(tǒng)的種類與發(fā)展 （5）

1.3 嵌入式處理器 （5）

1.3.1 嵌入式處理器簡介 （5）

1.3.2 嵌入式處理器的分類 （6）

1.3.3 幾種嵌入式處理器之關(guān)系 （8）

1.3.4 如何選擇嵌入式處理器 （8）

1.4 嵌入式操作系統(tǒng) （9）

1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)特點 （9）

1.4.2 嵌入式操作系統(tǒng)分類 （10）

1.4.3 使用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點 （10）

1.5 基于單片機的嵌入式系統(tǒng) （10）

1.5.1 單片機開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立

發(fā)展道路 （10）

1.5.2 單片機的技術(shù)發(fā)展史 （11）

1.5.3 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的高低端 （11）

1.5.4 單片機嵌入式系統(tǒng)的特點 （12）

1.6 單片機的分類和技術(shù)指標 （13）

1.6.1 單片機的分類 （13）

1.6.2 單片機的技術(shù)指標 （13）

1.7 常用的單片機系列 （14）

1.8 單片機嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 （16）

1.9 單片機嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （17）

本章小結(jié) （18）

習題1 （19）

第2章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 （20）

2.1 數(shù)制與編碼 （20）

2.1.1 進位計數(shù)制 （20）

2.1.2 進位計數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換 （21）

2.1.3 數(shù)碼和字符的代碼表示 （22）

2.2 數(shù)字集成電路 （24）

2.2.1 常用的邏輯門電路 （24）

2.2.2 集電極開路門輸出電路 （26）

2.2.3 常用組合邏輯電路 （28）

2.2.4 常用時序邏輯電路 （32）

2.3 存儲器電路 （34）

2.3.1 存儲器概述 （34）

2.3.2 存儲器有關(guān)概念 （34）

2.3.3 RAM存儲器 （35）

2.3.4 ROM存儲器 （39）

2.3.5 閃速存儲器 （41）

2.4 電源電路 （42）

2.5 時鐘與復位電路 （45）

2.5.1 時鐘電路 （45）

2.5.2 復位電路簡介 （46）

2.5.3 簡單復位電路 （46）

本章小結(jié) （49）

習題2 （49）

第3章 單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 （51）

3.1 單片機嵌入式系統(tǒng)的研制步驟和

方法 （51）

3.1.1 總體設(shè)計 （51）

3.1.2 硬件系統(tǒng) （52）

3.1.3 軟件系統(tǒng) （53）

3.2 單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件

環(huán)境 （54）

3.2.1 單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件

環(huán)境構(gòu)成 （54）

3.2.2 單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具選擇

原則 （55）

3.2.3 使用JTAG界面單片機仿真開發(fā)

環(huán)境 （56）

3.2.4 單片機的在線編程 （56）

3.3 Keil C51高級語言集成開發(fā)環(huán)境

——Vision2 IDE （57）

3.3.1 μVision2 IDE主要特性 （57）

3.3.2 μVision2 IDE集成開發(fā)環(huán)境 （58）

3.3.3 μVision2 IDE的使用 （61）

3.3.4 Keil C51中printf庫函數(shù) （70）

3.4 基于Proteus的單片機系統(tǒng)仿真 （70）

3.4.1 Proteus 7 Professional界面介紹 （71）

3.4.2 繪制電路原理圖 （73）

3.4.3 Proteus VSM與Vision2的聯(lián)調(diào) （77）

3.4.4 Proteus VSM中的電源、復位與

時鐘 （80）

本章小結(jié) （80）

習題3 （81）

第4章 80C51單片機硬件基礎(chǔ)知識 （82）

4.1 MCS-51系列及80C51系列

單片機簡介 （82）

4.1.1 MCS-51系列和80C51系列

單片機 （82）

4.1.2 80C51系列單片機的三次技術(shù)

飛躍 （83）

4.1.3 高性能80C51單片機的特點 （84）

4.2 80C51系列單片機外引腳功能 （84）

4.3 80C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) （88）

4.3.1 中央處理器（CPU） （88）

4.3.2 存儲器組織 （90）

4.3.3 并行輸入/輸出端口結(jié)構(gòu) （99）

4.3.4 時鐘電路 （104）

4.3.5 復位電路 （106）

4.4 低功耗運行方式 （108）

4.4.1 電源控制寄存器PCON （108）

4.4.2 待機方式 （109）

4.4.3 掉電方式 （109）

4.5 80C51單片機最小系統(tǒng) （110）

本章小結(jié) （111）

習題4 （111）

第5章 80C51單片機軟件基礎(chǔ)知識 （113）

5.1 80C51單片機指令系統(tǒng)概述 （113）

5.1.1 指令的概念 （113）

5.1.2 指令系統(tǒng)說明 （114）

5.1.3 80C51指令系統(tǒng)助記符 （115）

5.1.4 指令系統(tǒng)中的特殊符號 （116）

5.2 80C51單片機尋址方式 （117）

5.2.1 寄存器尋址方式 （117）

5.2.2 直接尋址方式 （117）

5.2.3 寄存器間接尋址方式 （117）

5.2.4 立即尋址方式 （119）

5.2.5 變址間接尋址方式 （119）

5.2.6 相對尋址方式 （119）

5.2.7 位尋址方式 （119）

5.3 80C51單片機指令系統(tǒng) （121）

5.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 （121）

5.3.2 算術(shù)運算類指令 （125）

5.3.3 邏輯運算類指令 （127）

5.3.4 控制轉(zhuǎn)移類指令 （130）

5.3.5 位操作指令 （132）

5.4 80C51匯編語言程序設(shè)計 （136）

5.4.1 偽指令 （136）

5.4.2 匯編語言程序設(shè)計舉例 （137）

5.5 80C51單片機C51程序設(shè)計

語言 （138）

5.5.1 C51的標識符和關(guān)鍵字 （140）

5.5.2 C51編譯器能識別的數(shù)據(jù)類型 （141）

5.5.3 變量的存儲種類和存儲器類型 （144）

5.5.4 絕對地址的訪問 （149）

5.5.5 中斷服務(wù)程序 （151）

5.6 C51的運算符和表達式 （152）

5.6.1 賦值運算符 （152）

5.6.2 算術(shù)運算符 （152）

5.6.3 關(guān)系運算符 （153）

5.6.4 邏輯運算符 （153）

5.6.5 位運算符 （153）

5.6.6 復合運算符 （154）

5.6.7 指針和地址運算符 （154）

5.7 C51的庫函數(shù) （155）

5.7.1 本征庫函數(shù)和非本征庫函數(shù) （155）

5.7.2 幾類重要的庫函數(shù) （155）

5.8 C51的應(yīng)用技巧 （159）

本章小結(jié) （162）

習題5 （164）

第6章 80C51單片機內(nèi)嵌外設(shè)及應(yīng)用 （166）

6.1 中斷系統(tǒng)和外中斷 （166）

6.1.1 中斷技術(shù)概述 （166）

6.1.2 80C51單片機中斷系統(tǒng) （168）

6.1.3 C51中斷服務(wù)函數(shù) （173）

6.1.4 外部中斷的應(yīng)用實例 （176）

6.2 定時器/計數(shù)器 （178）

6.2.1 定時器/計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)及

工作原理 （179）

6.2.2 定時器/計數(shù)器0、1的四種

工作方式 （180）

6.2.3 定時器/計數(shù)器對輸入信號的

要求 （187）

6.2.4 定時器/計數(shù)器0、1的編程和應(yīng)用

實例 （187）

6.2.5 定時器/計數(shù)器2 （192）

6.3 串行通信 （194）

6.3.1 串行通信基礎(chǔ)知識 （194）

6.3.2 80C51串行接口 （197）

6.3.3 應(yīng)用實例 （205）

本章小結(jié) （210）

習題6 （212）

第7章 單片機外部擴展資源及應(yīng)用 （214）

7.1 單片機外部擴展資源和擴展

編址技術(shù)概述 （214）

7.1.1 單片機外部擴展資源分類 （214）

7.1.2 單片機系統(tǒng)擴展結(jié)構(gòu)與編址

技術(shù) （215）

7.1.3 單片機系統(tǒng)存儲器擴展方法 （217）

7.2 并行I/O口擴展 （218）

7.2.1 8255可編程并行I/O接口芯片 （218）

7.2.2 用74HC系列芯片擴展I/O

接口 （223）

7.3 大容量閃速存儲器Flash的擴展 （225）

7.3.1 Super Flash 39SF040簡介 （225）

7.3.2 89C52單片機和39SF040接口

方法 （227）

7.4 單片機系統(tǒng)中的鍵盤接口技術(shù) （228）

7.4.1 鍵盤工作原理及消抖 （228）

7.4.2 獨立式鍵盤與工作原理 （229）

7.4.3 行列式鍵盤與工作原理 （230）

7.4.4 鍵盤掃描的控制程序 （231）

7.5 單片機系統(tǒng)中的LED數(shù)碼

顯示器 （232）

7.5.1 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 （232）

7.5.2 LED靜態(tài)顯示接口 （233）

7.5.3 LED動態(tài)掃描顯示接口 （234）

7.6 單片機系統(tǒng)中的LCD液晶

顯示器 （236）

7.6.1 字符型液晶顯示模塊的組成和

基本特點 （236）

7.6.2 LCD1602模塊接口引腳功能 （237）

7.6.3 LCD1602模塊的操作命令 （238）

7.6.4 LCD1602與89C52單片機接口

與編程 （241）

7.6.5 點陣式圖形LCD顯示器的

組成和基本特點 （242）

7.7 日歷時鐘接口芯片及應(yīng)用 （247）

7.7.1 并行接口日歷時鐘芯片DS12887 （247）

7.7.2 串行接口日歷時鐘芯片DS1302 （250）

7.8 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （253）

7.8.1 并行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809 （253）

7.8.2 串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543 （256）

7.9 I2C總線接口電路E2PROM

及應(yīng)用 （258）

7.9.1 串行E2PROM電路CAT24WCXX

概述 （258）

7.9.2 串行E2PROM芯片的操作 （259）

7.9.3 串行E2PROM芯片與89C52的

接口與編程 （261）

7.10 RS-232C和RS-485/422通信

接口 （262）

7.10.1 RS-232C接口的物理結(jié)構(gòu)、電氣

特性、信號內(nèi)容 （262）

7.10.2 RS-485/422接口 （268）

本章小結(jié) （269）

習題7 （270）

第8章 單片機嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實例 （272）

8.1 設(shè)計要求 （272）

8.2 總體方案 （272）

8.3 硬件電路設(shè)計 （273）

8.4 軟件設(shè)計 （275）

8.4.1 主程序模塊 （275）

8.4.2 每到一層的狀態(tài)控制 （277）

8.4.3 內(nèi)部按鍵掃描 （277）

8.4.4 外部按鍵掃描 （277）

8.5 仿真測試 （278）

8.5.1 測試正常功能 （278）

8.5.2 測試異常功能 （279）

本章小結(jié) （279）

第9章 多任務(wù)實時操作系統(tǒng)RTX-51 （280）

9.1 RTX-51實時多任務(wù)操作系統(tǒng)

簡介 （280）

9.1.1 單任務(wù)程序與多任務(wù)程序的

比較 （280）

9.1.2 使用RTX-51 TINY的軟硬件

要求 （282）

9.1.3 使用RTX-51 TINY的注意事項 （283）

9.2 RTX-51 TINY的任務(wù)管理 （284）

9.2.1 定時器滴答中斷 （284）

9.2.2 任務(wù) （284）

9.2.3 任務(wù)狀態(tài) （284）

9.2.4 事件 （285）

9.2.5 任務(wù)調(diào)度 （285）

9.2.6 任務(wù)切換 （285）

9.3 如何使用RTX-51 TINY （288）

9.3.1 編寫程序 （288）

9.3.2 編譯和連接 （289）

9.3.3 調(diào)試 （289）

9.3.4 實例1——os_wait函數(shù)的使用 （290）

9.4 RTX-51 TINY提供的系統(tǒng)函數(shù) （292）

9.5 RTX-51 TINY的配置 （298）

9.5.1 配置 （298）

9.5.2 庫文件 （299）

9.5.3 優(yōu)化 （300）

9.6 基于Proteus的RTX-51應(yīng)用

實例——交通信號燈控制器 （300）

9.6.1 交通信號燈控制器設(shè)計要求 （300）

9.6.2 總體方案 （301）

9.6.3 硬件電路 （301）

9.6.4 軟件設(shè)計 （303）

9.6.5 功能使用說明 （304）

9.6.6 程序運行與測試 （305）

本章小結(jié) （306）

習題9 （307）

第10章 教學實驗和課程設(shè)計 （308）

實驗1 單片機I/O口——流水燈 （308）

實驗2 單片機I/O口——汽車燈光

控制器 （309）

實驗3 外部中斷 （311）

實驗4 定時器 （312）

實驗5 計數(shù)器 （314）

實驗6 單片機和PC通信 （315）

實驗7 外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展 （318）

實驗8 鍵盤與顯示 （319）

實驗9 串行日歷時鐘與字符LCD

顯示器 （321）

實驗10 串行接口A/D轉(zhuǎn)換器 （322）

實驗11 RTX-51 TINY計算機自動

打鈴器 （324）

附錄A 指令速查表 （327）

參考文獻 （331） 2100433B