单片机原理与接口技术

《单片机原理与接口技术》共有10章，主要介绍单片机硬件组成和软件操作环境、C51语言基础知识、单片机并行I/O口、显示与键盘接口技术、中断与定时器/计数器、串行通信技术、A-D与D-A转换接口以及单总线和I2C总线技术等。本书注重技能训练，每章都设计了任务，操作性强，体现了本课程的基础性与实用性。本书内容遵循单片机技术的学习规律，安排科学、合理，便于开展教学。本书可作为高职高专院校自动化类、电子信息类、通信类、机电设备类等专业的单片机技术课程的教材，也可作为中职学校、成人教育的教材，以及电子工程技术人员的参考工具书。

前言
第1章单片机概述与Keil C51软件的使用
1.1认识单片机
1.2Keil C51软件的使用
1.3Keil C51软件应用
任务1-1 用Keil C51软件生成HEX文件
本章小结
习题
第2章51系列单片机的结构和原理
2.151系列单片机的组成
2.1.1内部结构
2.1.2引脚说明
2.1.3三总线结构
2.1.4存储器配置
2.2单片机的时钟及复位
2.2.1振荡器和时钟电路
2.2.2时序及有关概念
2.2.3复位方式
2.351系列单片机存储器的读/写
任务2-1查看单片机ROM存储单元的机器码
任务2-2查看单片机RAM单元的数据
本章小结
习题
第3章C51语言基础知识
3.1C51语言概述
3.1.1C51语言的特点
3.1.2C语言程序结构
3.1.3C语言的符号与术语
3.2数据结构
3.2.1数据类型
3.2.2常量与变量
3.2.3存储器类型
3.2.4存储器模式
3.3C51运算符与表达式
3.3.1算术运算
3.3.2赋值运算
3.3.3关系运算
3.3.4逻辑运算
3.3.5位运算
3.3.6自增、自减运算
3.3.7复合赋值运算
3.4C语言程序的三种结构及相关语句
3.4.1顺序结构
3.4.2分支结构
3.4.3循环结构
3.4.4break语句和continue语句
3.5数组
3.5.1一维数组
3.5.2二维数组
3.5.3字符数组
3.6C51函数
3.7C51语言编程应用
任务3-1分支结构程序设计应用
任务3-2循环结构程序设计应用
本章小结
习题
第4章并行输入/输出口
4.151系列单片机的并行输入/输出口
4.1.1P0口
4.1.2P1口
4.1.3P2口
4.1.4P3口
4.1.5并行I/O口
4.2并行I/O口的应用
任务4-1流水灯设计
任务4-2障碍物检测
本章小结
习题
第5章显示与键盘接口技术
5.1LED显示器及其接口
5.1.1LED显示器的结构及工作原理
5.1.2软件译码LED显示器接口
5.1.3点阵LED显示接口
5.2LCD显示器及其接口
5.2.1LCD显示器的结构及工作原理
5.2.21602液晶显示器
5.3键盘及其接口
5.3.1键的状态输入及去抖动
5.3.2独立式键盘及其接口
5.3.3矩阵式键盘及其接口
5.4显示及键盘接口技术的应用
任务5-1静态显示方式的应用
任务5-2动态显示方式的应用
任务5-3LED点阵的应用
任务5-41602液晶显示器的应用
任务5-5独立式键盘的应用
任务5-6矩阵式键盘的应用
本章小结
习题
第6章51系列单片机的中断系统及定时器
6.1中断系统
6.1.1中断系统概述
6.1.2中断系统的结构
6.2中断处理过程
6.2.1中断响应条件和时间
6.2.2中断响应过程
6.3定时器/计数器
6.3.1定时器/计数器的结构及工作原理
6.3.2定时器的专用寄存器
6.3.3定时器的工作方式
6.3.4定时器应用总结
6.4中断及定时器应用
任务6-1外部中断0的应用
任务6-2测频仪的设计
任务6-3秒表的设计
本章小结
习题
第7章串行输入/输出接口
7.1串行通信概述
7.1.1串行通信的基本方法
7.1.2串行通信中的几个问题
7.2串行通信标准
7.2.1RS.232C串行通信标准
7.2.2RS.422A与RS.485串行通信标准
7.3单片机的串行I/O口
7.3.1串行口专用寄存器
7.3.2串行口的四种工作方式
7.4串行口的应用
任务7-1串行口在方式0下的应用
任务7-2双机通信
本章小结
习题
第8章输入通道和输出通道的接口技术
8.1输入/输出通道概述
8.1.1输入通道概述
8.1.2输出通道概述
8.1.3光隔离接口
8.2A.D转换器
8.2.1A.D转换器的基本知识
8.2.2ADC0809及其应用
8.3D.A转换器
8.3.1D.A转换器的基本知识
8.3.2DAC0832及其应用
8.4A.D和D.A转换器的应用
任务8-1ADC0809的应用
任务8-2DAC0832输出波形
本章小结
习题
第9章电动机接口电路
9.1直流电动机接口电路
9.1.1直流电动机的工作原理
9.1.2直流电动机应用举例
9.2步进电动机接口电路
9.2.1步进电动机简介
9.2.2步进电动机的控制系统和基本控制方法
9.2.3步进电动机步数、转速的确定
9.3电动机接口技术的应用
任务9-1直流电动机正反转控制
任务9-2步进电动机正反转控制
本章小结
习题
第10章其他接口电路
10.1数字温度传感器DS18B20
10.1.1DS18B20的特点
10.1.2DS18B20的结构
10.1.3DS18B20的操作命令和时序
10.1.4DS18B20的使用方法
10.2PCF8591功能简介
10.3I2C串行总线扩展技术
10.3.1I2C串行总线概述
10.3.2EEPROM芯片简介
10.4其他接口电路的应用
任务10-1数字温度计的设计
任务10-2基于PCF8591简易信号发生器的设计
任务10-3EEPROM AT24C04读写控制
本章小结
习题
参考文献

单片机是计算机的一个重要分支，它具有体积小、价格低、控制功能强等特点，广泛应用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器、网络通信等领域，极大地提高了这些领域的智能化程度。单片机技术的掌握已成为电子信息类、通信类、自动类等专业学生与技术人员必备的一项技能。
    本书是在作者长期从事高职高专单片机技术课程教学的基础上，以国家的教学改革方针为指导，以示范院校课程建设为要求编写的。本书每章后都设有针对性的任务，突出技能，从内容安排、教与学、做与练等方面都体现了高职教育的教学特色。本书特点包括以下几个方面。
    1采用C语言编程目前，很多高等院校的单片机技术课程教学仍然采用汇编语言编写控制程序。但汇编语言编写的程序可读性差，不易理解。尤为重要的是，现在单片机应用系统的开发，基本上不用汇编语言编程，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充。采用C语言编程是单片机课程教学改革的重要内容。
    2以任务驱动课程教学先学理论知识，然后引出相关任务，通过任务中的技能训练来巩固理论知识，掌握相关概念、硬件电路的设计与制作及软件的编程技巧，这种以理论指导实践的方法符合学生的认知规律和职业教育的理念。
    全书共安排了25个具有代表性的任务，每个任务均设置了目的与要求，任务内容紧扣该章节的理论知识，又避免过大过繁，体现了技能训练的综合性与系统性。
    3内容安排更合理本书在内容安排上充分考虑了读者的认知规律、单片机课程的特点以及任务的综合性，首先介绍了单片机的硬件结构，而后给出了C51语言编程基础知识，将显示与键盘接口技术放在中断、定时器和串行通信之前，这样在学习中断、定时器和串行通信时便于引入按键显示接口技术，使任务更具有综合性和实用性，也便于知识、技能的灵活运用。
    4增加了近年来使用较多的I2C总线技术和单总线技术随着单片机技术的不断发展，新型元器件与新技术层出不穷，本书引入了目前使用较普遍的元器件与新技术，第10章中安排了数字温度传感器DS18B20、具有I2C总线结构的AD和DA转换器PCF8591及EEPROM AT24C04新型元器件的应用，使学生通过该内容的学习紧跟当前单片机的新技术。
    本书由彭志刚任主编，谢芳芳、李力、赵丽任副主编。彭志刚负责统稿，并编写了第1、2、3、10章。赵丽、谢芳芳编写了第6章和第9章，李力编写了第8章，赵自鹏编写了第4章，何忠胜编写了第5章，陈新华编写第7章。
    本书的编写参阅了大量单片机技术方面的教材和其他文献，在此谨向作者致以衷心的谢意。
    由于编者水平有限，书中的错误和疏漏之处在所难免，欢迎读者提出批评与建议。
    编者