單片機原理與應用開發(fā)教程

基 礎 篇
第1章 單片機基礎知識 2
1．1 單片機概述 2
1．1．1 單片機的組成 2
1．1．2 單片機的特點 3
1．1．3 單片機系統(tǒng) 4
1．1．4 單片機的程序設計語言 4
1．2 單片機的歷史和發(fā)展 5
1．2．1 單片機的發(fā)展歷史 5
1．2．2 單片機的發(fā)展趨勢 6
1．3 典型單片機簡介 7
1．3．1 MCS-51系列單片機 7
1．3．2 AT89系列單片機 8
1．3．3 PIC系列單片機 9
1．3．4 MSP430系列單片機 9
1．4 單片機的應用 10
1．4．1 單片機的應用特點 10
1．4．2 單片機的應用領域 11
知識結(jié)構(gòu)圖 12
思考與練習 13
第2章 單片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理 14
2．1 單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 14
2．1．1 單片機的組成 14
2．1．2 單片機的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 15
2．1．3 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15
2．1．4 單片機其他結(jié)構(gòu)模塊 17
2．2 單片機的外部引腳及功能 18
2．2．1 I/O端口 19
2．2．2 控制引腳 19
2．2．3 電源與晶振引腳 19
2．3 單片機的存儲器結(jié)構(gòu) 19
2．3．1 程序存儲器 20
2．3．2 數(shù)據(jù)存儲器 21
2．3．3 特殊功能寄存器 23
2．4 單片機的I/O電路 26
2．4．1 P0口 26
2．4．2 P1口 27
2．4．3 P2口 28
2．4．4 P3口 29
2．5 單片機的輔助電路 30
2．5．1 時鐘電路 30
2．5．2 復位方式和復位電路 31
2．5．3 單片機最小系統(tǒng) 33
2．6 單片機的工作時序和工作方式 34
2．6．1 時序的基本概念 34
2．6．2 單片機的工作時序 35
2．6．3 單片機的工作方式 36
知識結(jié)構(gòu)圖 38
思考與練習 39
第3章 指令系統(tǒng)和匯編程序設計 40
3．1 指令系統(tǒng)概述 40
3．1．1 指令的表達形式 40
3．1．2 指令中的常用符號 41
3．2 單片機的尋址方式 42
3．2．1 立即尋址 43
3．2．2 直接尋址 43
3．2．3 寄存器尋址 44
3．2．4 寄存器間接尋址 45
3．2．5 變址尋址 46
3．2．6 相對尋址 47
3．2．7 位尋址 48
3．3 單片機的指令系統(tǒng) 49
3．3．1 數(shù)據(jù)傳送類指令 49
3．3．2 算術運算類指令 55
3．3．3 邏輯運算類指令 59
3．3．4 控制轉(zhuǎn)移類指令 63
3．3．5 位操作類指令 66
3．4 匯編語言程序的設計基礎 69
3．4．1 匯編語言的語句格式 70
3．4．2 偽指令 70
3．4．3 匯編語言程序結(jié)構(gòu) 72
3．4．4 匯編語言的編輯和匯編 73
3．4．5 匯編語言程序設計方法 73
3．5 匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)形式 74
3．5．1 順序程序 75
3．5．2 分支程序 76
3．5．3 循環(huán)程序 80
3．5．4 子程序 84
3．6 常用程序設計舉例 85
3．6．1 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序 85
3．6．2 定時子程序 88
3．6．3 均值濾波子程序 88
3．6．4 數(shù)據(jù)極值查找子程序 90
3．6．5 算術運算子程序 91
知識結(jié)構(gòu)圖 94
思考與練習 95
第4章 單片機內(nèi)部標準功能單元 98
4．1 單片機的中斷系統(tǒng) 98
4．1．1 中斷系統(tǒng)的基本概念和基本結(jié)構(gòu) 98
4．1．2 中斷系統(tǒng)的控制與實現(xiàn) 100
4．1．3 中斷系統(tǒng)的處理過程 104
4．1．4 中斷系統(tǒng)的應用 108
4．2 單片機的定時器/計數(shù)器 113
4．2．1 定時器/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 113
4．2．2 定時器/計數(shù)器的控制與狀態(tài) 115
4．2．3 定時器/計數(shù)器的工作方式 116
4．2．4 定時器/計數(shù)器初值計算和初始化 119
4．2．5 定時器/計數(shù)器的應用 119
4．3 單片機的串行通信接口 128
4．3．1 串行通信基礎知識 128
4．3．2 串行口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 130
4．3．3 串行口的控制與狀態(tài) 132
4．3．4 串行口的工作方式 133
4．3．5 串行口波特率的確定和初始化 135
4．3．6 串行口的應用 136
4．3．7 單片機與PC機之間的通信 142
知識結(jié)構(gòu)圖 149
思考與練習 150
第5章 單片機外部擴展技術 151
5．1 并行總線擴展及編址 151
5．1．1 單片機外總線的結(jié)構(gòu) 151
5．1．2 單片機外總線的擴展規(guī)則 153
5．1．3 常用擴展器件 153
5．1．4 地址譯碼方法 157
5．2 存儲器及其擴展 160
5．2．1 半導體存儲器簡介 160
5．2．2 EPROM程序存儲器的擴展 162
5．2．3 E2PROM程序存儲器的擴展 164
5．2．4 數(shù)據(jù)存儲器及其擴展 164
5．3 人機交互接口及其擴展 169
5．3．1 鍵盤接口 169
5．3．2 LED顯示接口 177
5．4 并行I/O端口擴展及應用 183
5．4．1 簡單I/O擴展 183
5．4．2 接口芯片8155及擴展 185
5．4．3 I/O接口芯片8255及擴展 191
5．5 模擬量I/O通道擴展及應用 196
5．5．1 A/D轉(zhuǎn)換器基本知識 196
5．5．2 A/D轉(zhuǎn)換接口芯片ADC0809 197
5．5．3 D/A轉(zhuǎn)換器基本知識 202
5．5．4 D/A轉(zhuǎn)換接口芯片DAC0832 204
知識結(jié)構(gòu)圖 208
思考與練習 209
第6章 單片機串行總線擴展技術 211
6．1 串行總線概述 211
6．2 單總線接口及其擴展 211
6．2．1 單總線基礎知識 211
6．2．2 單總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 213
6．2．3 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 214
6．3 I2C總線接口及其擴展 220
6．3．1 I2C總線基礎知識 220
6．3．2 I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 221
6．3．3 I2C總線的時序模擬 223
6．3．4 串行程序存儲器AT24C04 224
6．4 SPI總線接口及其擴展 230
6．4．1 SPI總線基礎知識 230
6．4．2 SPI總線的數(shù)據(jù)傳輸時序 231
6．4．3 E2PROM芯片X25045 232
6．4．4 A/D轉(zhuǎn)換器芯片TLC549 237
知識結(jié)構(gòu)圖 239
思考與練習 240
開 發(fā) 篇
第7章 快速開發(fā)入門知識 242
7．1 單片機應用系統(tǒng)開發(fā)技術 242
7．1．1 單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程 242
7．1．2 單片機開發(fā)工具 244
7．2 Keil集成開發(fā)平臺 247
7．2．1 創(chuàng)建一個應用程序 248
7．2．2 應用程序的編輯、編譯和鏈接 252
7．2．3 應用程序的仿真和調(diào)試 253
7．2．4 應用程序調(diào)試的常用窗口 256
7．2．5 調(diào)試實例 258
思考與練習 262
第8章 單片機C51程序設計基礎 263
8．1 C51的概述 263
8．1．1 C51程序結(jié)構(gòu)概述 263
8．1．2 C51對標準C的擴展 264
8．2 C51的編譯和編譯預處理 265
8．2．1 編譯 265
8．2．2 編譯預處理 266
8．3 C51的基本語法 267
8．3．1 常量 267
8．3．2 變量 268
8．3．3 常用運算符與表達式 273
8．4 C51的程序結(jié)構(gòu) 275
8．4．1 分支語句 275
8．4．2 循環(huán)語句 277
8．5 C51的函數(shù) 280
8．5．1 函數(shù)的定義和分類 280
8．5．2 函數(shù)的調(diào)用 281
8．6 C51的庫函數(shù) 283
8．6．1 字符函數(shù)CTYPE．H 283
8．6．2 內(nèi)部函數(shù)INTRINS．H 284
8．6．3 標準輸入/輸出函數(shù)STDIO．H 285
8．6．4 標準函數(shù)STDLIB．H 285
8．6．5 字符串處理函數(shù)STRING．H 286
8．6．6 絕對地址訪問函數(shù)ABSACC．H 286
8．6．7 專用寄存器REGxx．H 287
8．7 C51的數(shù)組 287
8．7．1 數(shù)組的定義 287
8．7．2 數(shù)組的應用 288
8．8 C51的指針 289
8．8．1 指針與地址 289
8．8．2 指針的定義 290
8．8．3 指針的引用 291
8．9 C51編程舉例 291
8．9．1 讀寫I/O端口的C51編程 292
8．9．2 中斷系統(tǒng)的C51編程 292
8．9．3 定時器/計數(shù)器的C51編程 293
8．9．4 串行接口通信的C51編程 295
8．9．5 I2C總線的C51編程 298
思考與練習 302
第9章 單片機學習板及功能模塊 304
9．1 單片機學習板的用途和特點 304
9．2 單片機學習板的整體設計 305
9．3 STC-ISP燒錄軟件的使用方法 306
9．4 單片機學習板的功能模塊 307
9．4．1 流水燈控制單元 307
9．4．2 數(shù)碼管顯示單元 309
9．4．3 蜂鳴器單元 310
9．4．4 獨立按鍵單元 312
9．4．5 矩陣鍵盤單元 313
9．4．6 液晶顯示單元 315
9．4．7 I2C總線單元 320
9．4．8 A/D和D/A單元 320
9．4．9 溫度測量單元 325
9．4．10 串口通信單元 326
第10章 電子萬年歷設計 328
10．1 功能要求 328
10．2 總體設計 328
10．2．1 時間的獲取方法 328
10．2．2 電子萬年歷的設計說明 329
10．3 硬件電路設計 329
10．4 軟件設計 330
10．4．1 延時程序 330
10．4．2 液晶初始化及顯示程序 331
10．4．3 定時器中斷初始化和工作程序 334
10．4．4 鍵盤設置程序 337
10．4．5 鬧鐘設置與啟動程序 342
第11章 超聲波測距儀設計 345
11．1 功能要求 345
11．2 總體設計 345
11．2．1 超聲波簡介 345
11．2．2 超聲波測距原理 345
11．3 硬件電路設計 346
11．3．1 HC-SR04超聲波模塊電路 346
11．3．2 電源電路 348
11．4 軟件設計 349
11．4．1 超聲波發(fā)送程序和超聲波接收中斷程序 349
11．4．2 距離計算程序 350
11．4．3 LCD1602液晶顯示程序 351
第12章 智能循跡小車設計 354
12．1 功能要求 354
12．2 總體設計 354
12．3 硬件電路設計 355
12．3．1 紅外檢測模塊電路 356
12．3．2 穩(wěn)壓電源電路 357
12．3．3 電機驅(qū)動電路 357
12．4 軟件設計 359
12．4．1 各端口及變量定義 359
12．4．2 相關子函數(shù)定義 359
12．4．3 循跡小車主函數(shù) 362
第13章 數(shù)據(jù)采集和無線傳輸系統(tǒng)設計 364
13．1 功能要求 364
13．2 總體設計 364
13．3 硬件電路設計 365
13．3．1 nRF24L01無線收發(fā)模塊單元 366
13．3．2 A/D轉(zhuǎn)換單元 368
13．4 軟件設計 368
13．4．1 相關參數(shù)定義 368
13．4．2 相關函數(shù)設計 370
13．4．3 數(shù)據(jù)采集及無線傳輸系統(tǒng)主函數(shù) 373
附錄A ASCII表 375
附錄B MCS-51指令表 378
附錄C 學習板電路圖 381
參考文獻 382