微控制器的选择与应用

本书按照最新的职业教育教学改革要求，结合国家示范院校建设项目成果，以及作者多年的校企合作经验编写。以目前应用广泛的MCS-51系列单片机为例，系统介绍了微控制器的相关概念、内部结构、功能、指令系统、定时器/计数器、中断系统等知识与技能。本书采用理实一体化教学方式，选择10个从生产实践中提炼的典型设计实例，内容由易到难，循序渐进，着重培养学生综合开发单片机产品的能力，为后续专业课程学习及就业后顺利工作提供技能训练。本书配有免费的电子教学课件和练习题参考答案，详见前言。

   项目1 初识微控制器 1
教学导航 1
1.1 微控制器的概念、特点与发展 2
1.2 单片机的硬软件系统及种类 3
1.2.1 单片机的硬件系统 3
1.2.2 单片机的软件系统 4
1.2.3 单片机的分类与选择 5
1.3 单片机开发工具 6
1.3.1 编程器 6
1.3.2 仿真器 7
1.3.3 单片机学习板 7
1.4 计算机数的运算基础 8
1.4.1 进位计数制及相互转换 8
1.4.2 计算机中数和字符的表示 11
项目实施1：认识单片机 14
思考与练习1 15
项目2 MCS-51单片机最小系统的设计与制作 16
教学导航 16
2.1 MCS-51单片机的内部组成 17
2.2 MCS-51系列单片机典型芯片的外部引脚功能 18
2.3 CPU的时钟电路和时序定时单位 21
2.3.1 时钟电路 21
2.3.2 时序定时单位 22
项目实施2：搭建一个单片机最小应用系统 23
思考与练习2 24
项目3 8051单片机内部存储器的读写与调试 25
教学导航 25
3.1 8051单片机的存储器结构 26
3.1.1 存储器的概念和分类 26
3.1.2 8051单片机存储器的组织结构 27
3.1.3 8051内部数据存储器——内部RAM 29
3.1.4 8051内部程序存储器——内部ROM 32
3.2 单片机控制系统软件开发知识（1） 33
3.2.1 指令系统的概念与分类 33
3.2.2 指令格式及指令符号 34
3.2.3 寻址方式 36
3.2.4 数据传送类指令 39
3.2.5 算法与结构化程序设计 44
3.3 WAVE仿真开发软件的应用 45
项目实施3：使用仿真开发软件对内部RAM和ROM进行读写检测 46
思考与练习3 47
项目4 跑马灯的设计与调试 48
教学导航 48
4.1 发光二极管基础 49
4.2 单片机并行输入/输出口 49
4.2.1 P0口 49
4.2.2 P1口 51
4.2.3 P2口 51
4.2.4 P3口 51
4.3 单片机控制系统软件开发知识（2） 52
4.3.1 程序状态字专用寄存器——PSW 52
4.3.2 寻址方式 53
4.3.3 位操作指令——SETB、CLR、CPL 54
4.3.4 逻辑运算及循环移位指令 55
4.3.5 条件转移指令——减1循环指令DJNZ 59
4.3.6 程序基本结构——循环结构 59
4.3.7 延时子程序设计 60
项目实施4：分步实现LED跑马灯 61
思考与练习4 62
项目5 调频脉冲发生器的设计与调试 64
教学导航 64
5.1 单片机中断系统 65
5.1.1 中断基本概念 65
5.1.2 8051单片机中断系统 67
5.1.3 8051单片机的中断控制专用寄存器——IE、IP、SP 70
5.1.4 8051单片机的中断响应过程 72
5.2 单片机控制系统软件开发知识（3） 76
5.2.1 无条件转移指令——LJMP、AJMP、SJMP 76
5.2.2 调用和返回指令——LCALL、ACALL、RET、RETI 77
5.2.3 堆栈操作指令——PUSH、POP 79
5.2.4 算术运算指令 81
5.2.5 外部中断子程序的编写 89
项目实施5：简单调频脉冲发生器的硬件与软件设计 94
思考与练习5 96
项目6 音乐发生器的设计与调试 98
教学导航 98
6.1 定时器/计数器 99
6.1.1 单片机的计数与定时功能 99
6.1.2 定时器/计数器基本结构 99
6.1.3 定时器/计数器寄存器——TMOD、TCON 100
6.1.4 定时器/计数器寄存器工作方式 101
6.2 基于单片机的音频脉冲和音乐节拍的实现 105
6.2.1 音频脉冲的产生 105
6.2.2 音乐节拍的产生 106
6.3 单片机控制系统软件开发知识（4） 106
6.3.1 位条件转移指令——JB、JNB、JBC 106
6.3.2 定时器/计数器应用举例 107
项目实施6：简单音乐发生器的硬件与软件设计 109
思考与练习6 110
项目7 交通灯控制系统的设计与调试 112
教学导航 112
7.1 8051单片机系统扩展 113
7.1.1 系统扩展的原因及一般方法 113
7.1.2 8051单片机系统扩展的实现 114
7.2 单片机并行I/O口扩展 115
7.2.1 51单片机内部并行I/O口及其作用 115
7.2.2 简单I/O口扩展 116
7.2.3 8155可编程I/O扩展 118
7.3 单片机控制系统软件开发知识（5） 124
7.3.1 片外RAM数据传送指令——MOVX 124
7.3.2 8155应用举例 125
项目实施7：十字路口交通灯控制系统的硬件与软件设计 126
思考与练习7 131
项目8 温度检测系统的设计与调试 132
教学导航 132
8.1 温度测量方法和温度传感器 133
8.1.1 温度测量方法 133
8.1.2 温度传感器 133
8.2 单片机外部存储器扩展 135
8.2.1 单片机访问外部程序存储器基本时序 135
8.2.2 单片机访问外部数据存储器时序 135
8.2.3 程序存储器的扩展 136
8.2.4 数据存储器的扩展 138
8.3 单片机与模数（A/D）转换器的接口与应用 139
8.3.1 A/D转换器的常用类型 139
8.3.2 典型A/D转换芯片ADC0809 140
8.4 LED显示器接口电路及显示程序 143
8.4.1 LED显示器工作原理 143
8.4.2 LED显示器与单片机的接口电路 144
8.4.3 显示程序的设计 145
8.5 单片机控制系统软件开发知识（6） 146
8.5.1 条件转移指令——CJNE、JC、JNC 146
8.5.2 程序基本结构——分支结构 147
项目实施8：温度实时检测显示系统的硬件与软件设计 149
思考与练习8 150
项目9 直流电机调速驱动系统的设计与调试 151
教学导航 151
9.1 直流电机的控制与驱动电路 152
9.2 单片机与数模（D/A）转换器的接口与应用 152
项目实施9：直流电机调速驱动系统的硬件与软件设计 157
思考与练习9 159
项目10 智能空调控制系统的设计与调试 160
教学导航 160
10.1 8051单片机的异步串行通信技术 161
10.1.1 串行通信的概念 161
10.1.2 8051串行通信控制专用寄存器——SBUF、SCON 162
10.1.3 8051单片机串行通信工作方式及应用 164
10.1.4 多机通信原理 171
10.2 单片机键盘接口技术 172
10.2.1 键盘工作原理 172
10.2.2 独立式按键 173
10.2.3 行列式键盘 176
项目实施10：智能空调控制系统的硬件与软件设计 179
思考与练习10 183
附录A 单片机编程开发仿真软件WAVE6000的使用 184
附录B C51语言与集成开发系统软件的使用 192
附录C MCS-51指令表 202
参考文献 206