单片机原理与应用技术

《单片机原理与应用技术(高等职业教育十二五规划教材)》编著者柏静、邵增珍。
单片机全称为单片微型计算机，又称为嵌入式微控制器。《单片机原理与应用技术(高等职业教育十二五规划教材)》从实践的角度详细阐述了51单片机的原理及应用技术。主要包含单片机基本原理、汇编语言、基于单片机的C语言、中断系统、输入／输出端口、常用通信协议以及物联网的应用等。教材选用当前很为流行实用的例子供读者使用，其中包括键盘和数码管控制、窗口MAX3232、I2C协议与AT24C02、SPI协议与SD卡、液晶显示与12846液晶、步进电动机及驱动芯片、A/D与D/A转换、GPS定位原理与定位系统设计、温度传感器控制以及GPRS控制等。
《高等职业教育“十二五”规划教材：单片机原理与应用技术》结合单片机教学和应用的特点，在内容的安排上从基本概念入手，先易后难，使读者能循序渐进地掌握单片机应用开发的基本规律和技巧。《高等职业教育“十二五”规划教材：单片机原理与应用技术》适合大中专、高职高专院校的单片机原理和微机原理等相关课程选用。

第1章 单片机概述 1
1.1 数值型数据的表示 2
1.1.1 进位计数制 2
1.1.2 进位计数制之间的转换 5
1.1.3 带符号数表示 7
1.1.4 定点表示与浮点表示 10
1.2 二进制数的运算 11
1.2.1 算术运算 11
1.2.2 逻辑运算 12
1.2.3 补码的加减运算 13
1.3 非数值型数据的表示 15
1.3.1 ASCII码 15
1.3.2 汉字编码 15
1.4 微型计算机概述 16
1.4.1 有关微型计算机系统的几个概念 16
1.4.2 微型计算机的结构 17
1.4.3 微处理器的基本结构 18
1.4.4 程序执行过程 20
1.5 单片微型计算机概述 20
1.5.1 单片机的分类 21
1.5.2 单片机的硬件特性及其特点 23
1.5.3 单片机的应用领域 24
1.5.4 单片机发展趋势 26
第2章 存储器 28
2.1 存储器基础 29
2.1.1 存储器的分类 29
2.1.2 半导体存储器的性能指标 29
2.1.3 半导体存储器的特点 30
2.2 随机存取存储器 31
2.2.1 RAM的基本结构 31
2.2.2 静态RAM基本存储电路 32
2.2.3 动态RAM基本存储电路 33
2.2.4 RAM举例 34
2.3 只读存储器 36
2.3.1 ROM的基本结构 36
2.3.2 掩膜ROM原理 37
2.3.3 PROM原理 37
2.3.4 EPROM原理 38
2.3.5 ROM举例 39
2.3.6 闪速存储器 41
2.4 一般CPU与存储器的连接及扩展 41
2.4.1 连接中应考虑的问题 42
2.4.2 存储器位数的扩展 42
2.4.3 存储器字数的扩展 43
2.4.4 存储器字数和位数的扩展 46
2.4.5 CPU与ROM和RAM芯片的连接 47
第3章 MCS-51单片机的结构与原理 48
3.1 MCS-51单片机的内部结构 49
3.1.1 存储器结构 49
3.1.2 CPU结构 53
3.1.3 I/O端口 57
3.1.4 定时/计数器 58
3.1.5 中断系统 59
3.2 MCS-51单片机的引脚及其功能 59
3.3 MCS-51单片机的工作方式 62
3.3.1 复位方式 62
3.3.2 程序执行方式 63
3.3.3 节电工作方式 64
3.3.4 编程和校验方式 66
3.4 MCS-51单片机的时序 67
3.4.1 机器周期和指令周期 67
3.4.2 MCS-51指令的取指/执行时序 68
3.4.3 访问片外ROM/RAM的指令时序 69
3.5 MCS-51单片机外部存储器的扩展 72
3.5.1 程序存储器的扩展 72
3.5.2 数据存储器的扩展 73
第4章 汇编语言 76
4.1 寻址方式 77
4.1.1 立即寻址 77
4.1.2 直接寻址 77
4.1.3 寄存器寻址 77
4.1.4 寄存器间接寻址 78
4.1.5 变址寻址 78
4.1.6 相对寻址 79
4.1.7 位寻址 80
4.2 指令系统 80
4.2.1 指令中的符号约定 80
4.2.2 各类指令概述 81
4.3 数据传送类指令 85
4.3.1 内部数据传送指令 85
4.3.2 外部RAM数据传送指令 86
4.3.3 程序存储器读数据传送指令 87
4.3.4 数据交换指令 87
4.3.5 堆栈操作指令 87
4.4 算术运算指令 88
4.4.1 不带进位的加法指令 88
4.4.2 带进位位的加法指令 89
4.4.3 带借位的减法指令 89
4.4.4 乘法指令 89
4.4.5 除法指令 89
4.4.6 加1指令 90
4.4.7 减1指令 90
4.4.8 十进制加法调整指令 90
4.5 逻辑运算指令 90
4.5.1 单操作数逻辑运算指令 91
4.5.2 双操作数逻辑运算指令 92
4.6 控制转移类指令 93
4.6.1 无条件转移类指令 93
4.6.2 条件转移类指令 94
4.6.3 子程序调用与返回指令 95
4.6.4 空操作指令：NOP 96
4.7 位操作类指令 96
4.7.1 位传送指令 96
4.7.2 位清零指令 96
4.7.3 位置1 指令 97
4.7.4 取反指令 97
4.7.5 位逻辑“与”指令 97
4.7.6 位逻辑“或”指令 97
4.7.7 判CY条件转移指令 97
4.7.8 判位变量转移指令 98
4.7.9 判位变量转移并将该位清零 98
4.8 汇编语言程序设计 98
4.8.1 标号 98
4.8.2 操作码 99
4.8.3 操作数 99
4.8.4 注释 99
4.8.5 分隔符 99
4.9 汇编语言程序的基本结构 99
4.9.1 顺序结构程序 100
4.9.2 分支结构程序的设计 100
4.9.3 循环结构程序的设计 101
第5章 基于单片机的C语言 103
5.1 数据结构 104
5.1.1 数据类型 104
5.1.2 变量与常量 107
5.1.3 数组 111
5.1.4 指针 115
5.1.5 结构 119
5.1.6 共用体 122
5.1.7 枚举 124
5.2 运算符与表达式 125
5.2.1 运算符分类与优先级 125
5.2.2 算术运算符与表达式 126
5.2.3 关系运算符与表达式 127
5.2.4 逻辑运算符与表达式 127
5.2.5 位操作运算符与表达式 127
5.2.6 赋值运算符与表达式 128
5.3 程序结构与函数 129
5.3.1 程序结构 129
5.3.2 函数 130
5.4 流程控制语句 137
5.4.1 选择语句 137
5.4.2 循环语句 140
5.4.3 转移语句 144

第6章 中断系统及应用 146
6.1 中断的概念 147
6.1.1 I/O设备数据传送的控制方式 147
6.1.2 中断源 148
6.1.3 中断分类 150
6.1.4 中断的开放、禁止及优先级 150
6.1.5 中断的处理过程 152
6.1.6 中断请求的撤除 154
6.2 中断的汇编语言编程 155
6.2.1 中断系统的初始化 155
6.2.2 中断服务子程序 155
6.3 定时器中断的应用 158
6.3.1 定时/计数器的基本结构及工作原理 158
6.3.2 51单片机对定时/计数器的控制 159
6.3.3 定时/计数器的应用 162
6.4 中断的C语言编程 164
第7章 输入/输出端口及应用 168
7.1 输入/输出端口原理 169
7.1.1 P0口 169
7.1.2 P1口 169
7.1.3 P2口 170
7.1.4 P3口 171
7.2 LED原理 171
7.2.1 LED流水灯实验原理 173
7.2.2 实验程序 173
7.3 键盘 175
7.3.1 键盘接口 175
7.3.2 键盘扫描原理 175
7.3.3 电路原理图 178
7.3.4 实验程序 178
7.4 数码管 181
7.4.1 数字型数码管的分类 181
7.4.2 数码管的使用 182
7.4.3 数码管的驱动方式 182
7.4.4 数码管参数及应用 183
7.4.5 四位一体数码管 184
7.4.6 电路原理图 185
7.4.7 实验程序 186
7.5 12864液晶显示器 188
7.5.1 12864简介 188
7.5.2 方框图 188
7.5.3 模块接口说明 189
7.5.4 模块主要硬件构成说明 191
7.5.5 指令说明 192
7.5.6 实验程序 193
7.6 步进电机 196
7.6.1 步进电机定义 197
7.6.2 步进电机的种类和特点 197
7.6.3 步进电机的原理 198
7.6.4 步进电机的控制 200
7.6.5 步进电机的一些基本参数 201
7.6.6 电路原理图 203
7.6.7 实验程序 203
第8章 A/D转换与D/A转换 206
8.1 A/D转换 207
8.1.1 A/D转换原理 207
8.1.2 A/D转换常见问题 209
8.1.3 认识A/D转换IC 210
8.2 D/A转换 211
8.2.1 D/A转换原理 211
8.2.2 认识D/A转换IC 213
8.2.3 A/D转换实验 215
8.2.4 D/A转换实验 217
第9章 常用通信协议及应用 220
9.1 串口介绍 221
9.1.1 串口基本概念 221
9.1.2 串口的工作原理 222
9.1.3 串行通信协议 225
9.1.4 MAX232芯片简介 226
9.2 串口实验 227
9.2.1 串口通信实验的原理图 227
9.2.2 实验程序 228
9.3 I2C协议与AT24C02简介 229
9.3.1 I2C总线及特点 230
9.3.2 I2C总线工作原理 231
9.3.3 I2C总线操作 231
9.3.4 I2C总线应用及常用I2C器件 232
9.3.5 AT24C02 233
9.3.6 电路原理图 234
9.3.7 实验程序 235
9.4 通信的SPI概念 237
9.4.1 SPI高速同步串行口 237
9.4.2 接口的硬件连接示意图 238
9.4.3 性能特点 239
9.5 SD卡 240
9.5.1 SD卡简介 240
9.5.2 速度等级 241
9.5.3 SD卡的使用 242
9.5.4 SD卡的辨别 243
9.5.5 SD发展历程 243
9.5.6 技术说明 243
9.5.7 SD卡引脚定义 244
9.5.8 电路原理图 245
9.5.9 实验程序 245
第10章 物联网及相关应用 249
10.1 GPS介绍 250
10.1.1 GPS概念 250
10.1.2 GPS原理 250
10.1.3 GPS构成 252
10.1.4 GPS特点 252
10.1.5 GPS模块 253
10.1.6 电路原理图 255
10.1.7 实验程序 256
10.2 DS18B20单线数字温度传感器 259
10.2.1 DS18B20简介 259
10.2.2 DS18B20工作原理 259
10.2.3 DS18B20性能特点与内部结构 261
10.2.4 DS18B20控制方法 262
10.2.5 单线数字温度传感器实验 263
10.3 GSM 268
10.3.1 GSM简介 268
10.3.2 GSM的发展历史 268
10.3.3 GSM无线接口 269
10.3.4 GSM技术的特点 269
10.4 GPRS 270
10.4.1 GPRS简介 270
10.4.2 GPRS特点 270
10.4.3 GPRS的技术优势 271
10.5 SIM900A 272
10.5.1 SIM900A综述 272
10.5.2 SIM900A主要特性 272
10.5.3 SIM900A功能表及评估板 273
10.5.4 SIM900A引脚描述 274
10.5.5 接口 275
10.5.6 短信的发送与接收 278
10.5.7 实验原理图与程序 283
参考文献 286
附录A 80C51指令一览表 287
附录B ASCII码表 292