单片机原理与应用(国家林业和草原局普通高等教育十三五规划教材)

机 械 工 业 出 版 社本书以 高等学校相关教学指导委员会编撰的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》中的电子信息类专业基本要求为指导，从单片机应用的角度出发，以80C51单片机为主线，系统介绍了单片机的组成、工作原理。内容包括概述、单片机硬件结构、80C51单片机指令系统、80C51单片机的功能单元、单片机程序设计、80C51单片机的系统扩展、输入/输出通道设计、人—机接口设计、通信技术、单片机应用系统设计等。本书还详细介绍了Keil C51程序设计，以及Keil C51与Proteus的联合调试，同时对目前单片机应用系统中常用的各种器件，如X25045、24C64、MAX7219、LCD1602、LCD12864及热敏打印机等也进行了详细介绍。 本书除提供电子课件、习题答案外，读者还可以通过扫描二维码查看视频讲解、程序源代码及仿真电路源文件。 本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程、计算机以及机械类等专业的教材。

前言 第1章概述1 1.1单片机的概念及发展历程1 1.1.1单片机的定义1 1.1.2单片机的发展历史1 1.2单片机的特点及常用类型2 1.2.1单片机的特点2 1.2.2常用单片机的类型3 1.380C51单片机4 1.4单片机的应用领域及发展趋势5 1.4.1单片机的应用领域5 1.4.2单片机的发展趋势6 1.5单片机与嵌入式系统7 1.6本课程的性质、任务要求及学习方法8 思考与习题9 第2章单片机硬件结构10 2.1单片机的基本组成10 2.280C51单片机的引脚功能和结构 框图12 2.2.180C51单片机的引脚功能12 2.2.280C51单片机的内部结构框图14 2.380C51CPU的结构和特点15 2.3.1控制器15 2.3.2运算器16 2.3.3时钟电路及CPU的时序18 2.4存储器结构和地址空间22 2.4.1程序存储器23 2.4.2数据存储器24 2.4.3特殊功能寄存器（SFR）区26 2.5布尔（位）处理机27 2.680C51单片机的工作方式28 2.6.1复位方式28 2.6.2程序执行方式29 2.6.3低功耗方式29 思考与习题30 第3章80C51单片机指令系统32 3.1指令的分类、格式及使用符号32 3.1.1指令分类32 3.1.2指令格式33 3.1.3指令系统中使用的符号33 3.2寻址方式及寻址空间34 3.3各类指令37 3.3.1数据传送类指令37 3.3.2算术运算类指令40 3.3.3逻辑运算类指令44 3.3.4控制转移类指令46 3.3.5布尔（位）操作类指令50 思考与习题52 第4章80C51单片机的功能单元54 4.1并行I/O口54 4.1.1P1口54 4.1.2P3口56 4.1.3P2口58 4.1.4P0口59 4.1.5P1～P3口驱动负载方法61 4.2定时器/计数器62 4.2.1概述62 4.2.2定时器/计数器T0、T163 4.2.3定时器/计数器应用举例67 4.3串行口73 4.3.1串行口结构73 4.3.2串行口的特殊功能寄存器74 4.3.3串行口的工作方式75 4.3.4串行口波特率的计算79 4.3.5串行口编程与应用81 4.4中断系统87 4.4.1中断、中断源及中断优先级88 4.4.2中断的控制和操作88 4.4.3中断的响应过程91 4.4.4中断系统编程与应用93 思考与习题96 第5章单片机程序设计98 5.1单片机程序语言98 5.2程序设计步骤98 5.3汇编语言程序设计99 5.3.1汇编语言语句种类与格式99 5.3.2伪指令100 目录5.3.3汇编语言的程序结构100 5.3.4汇编语言程序设计举例101 5.4Keil C51单片机集成开发环境108 5.4.1Keil μVision 5的安装与启动108 5.4.2在Keil μVision 5中创建项目108 5.4.3在Keil μVision 5中调试程序113 5.5C51程序设计115 5.5.1C51语言与标准C语言的比较115 5.5.2C51的程序结构115 5.5.3C51的数据描述120 5.5.4C51与汇编语言的混合编程123 5.5.5C51程序设计举例126 5.6Proteus虚拟仿真技术132 5.6.1单独在Proteus中完成联合 调试132 5.6.2Keil C51与Proteus联合调试138 5.7使用STCISP软件下载可执行程序到 单片机141 思考与习题144 第6章80C51单片机的系统扩展146 6.1并行扩展146 6.1.1外部并行扩展方法146 6.1.2程序存储器并行扩展149 6.1.3数据存储器并行扩展150 6.1.4程序存储器、数据存储器并行 扩展152 6.1.5通过并行总线扩展I/O口154 6.2串行扩展156 6.2.1SPI总线扩展E2PROM芯片 X25045156 6.2.2I2C总线扩展E2PROM芯片 24C64163 6.2.3利用串行口扩展I/O口174 6.2.4利用I2C总线扩展I/O口176 6.3外部中断源的扩展181 思考与习题183 第7章输入/输出通道设计184 7.1模拟量输出通道设计184 7.1.1模拟量输出通道的一般概念184 7.1.2DAC概述184 7.1.38位并行DAC DAC0832与单片机 的接口186 7.1.412位并行DAC DAC1210与单片机 的接口191 7.1.58位串行I2C总线DAC MAX518与 单片机的接口193 7.1.620位串行DAC DAC1220与单片机 的接口196 7.2模拟量输入通道设计201 7.2.1模拟量输入通道的一般概念201 7.2.2ADC概述205 7.2.38位并行ADC ADC0809与单片机 的接口206 7.2.412位并行ADC AD574A与单片机 的接口211 7.2.512位串行SPI总线ADC MAX187 与单片机的接口214 7.2.616位串行I2C总线ADC ADS1110 与单片机的接口217 7.2.78位串行I2C总线ADC PCF8591与 单片机的接口221 7.2.8AD7710与单片机的接口224 7.3数字量输入/输出通道设计229 思考与习题232 第8章人机接口设计233 8.1键盘接口233 8.2LED数码管显示接口239 8.2.1LED数码管239 8.2.2并行LED数码管显示241 8.2.3串行LED数码管显示245 8.2.4LED点阵显示器结构与显示 原理249 8.3液晶显示器251 8.3.1LCD显示原理251 8.3.2字符型液晶显示模块LCD1602的 接口设计253 8.3.3点阵图形型LCD显示接口257 8.4打印机接口263 思考与习题266 第9章通信技术267 9.1通信基础知识267 9.2串行通信总线标准271 9.2.1RS232C271 9.2.2RS485274 9.3通用串行总线（USB）277 9.4蓝牙技术280 9.5ZigBee技术284 9.6现场总线技术286 9.7双机通信应用设计实例288 思考与习题291 第10章单片机应用系统设计292 10.1单片机应用系统的设计方法292 10.1.1单片机应用系统的设计过程292 10.1.2单片机应用系统的调试过程293 10.2系统抗干扰的设计方法296 10.2.1串模干扰及共模干扰297 10.2.2输入/输出通道干扰的抑制300 10.2.3电源系统与印制电路板抗干扰 技术306 10.2.4软件抗干扰技术311 10.3典型应用系统的设计314 10.3.1基于单片机的简易科学计算器 设计314 10.3.2复杂路口智能交通灯系统 设计316 10.3.3高精度多路数据采集系统 设计321 思考与习题327 参考文献328