單片微機原理與應用（簡體書）

《單片微機原理與應用》基于將“微機原理與應用”和“單片機原理與應用”課程相結合的思路，從微型計算機的基本知識和概念、基本原理和基本分析方法入手，以目前最廣泛使用的5系列單片機為核心，選取AT89S5單片機作為典型對象，以相關知識的綜合運用能力、工程實踐能力的培養和提高為教學目標。
全書共分0章，內容為：微型計算機基礎知識；5系列單片機的結構及原理；5系列單片機的指令系統和程序設計方法；中斷系統；5系列單片機的定時器/計數器；5系列單片機的串行接口；5系列單片機的系統擴展；5系列單片機的接口擴展；5系列單片機應用系統設計；C5程序設計與開發環境。
《單片微機原理與應用》符合當前單片機課程的教學需求，可作為大學本科電氣信息類專業、機械設計及其自動化、機電一體化、測控技術與儀器等專業的教材，也可作為高職電氣類專業的教材，還可作為自學者的讀本。

《單片微機原理與應用》是普通高等教育電氣工程與自動化(應用型)“十二五”規劃教材之一。

前言
第1章 微型計算機基礎知識
1.1 微型計算機系統概述
1.1.1 微型計算機系統的基本組成和各部分的作用
1.1.2 單片微型計算機的發展及其應用
1.2 計算機中的數制與編碼
1.2.1 進位計數制及其轉換
1.2.2 編碼
1.3 計算機中數的表示與運算
1.3.1 機器數及其表示方法
1.3.2 數的運算
延伸與拓展
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第2章 51系列單片機的結構及原理
2.1 51系列單片機的結構
2.1.1 51系列單片機的基本組成
2.1.2 51系列單片機的內部結構
2.1.3 51系列單片機的引腳及功能
2.2 51系列單片機的存儲器組織
2.2.1 程序存儲器的地址空間
2.2.2 數據存儲器的地址空間
2.2.3 特殊功能寄存器簡介
2.3 51系列單片機并行輸入/輸出端口的結構與操作方法
2.3.1 P0口
2.3.2 P1口
2.3.3 P2口
2.3.4 P3口
2.3.5 端口的帶負載能力與應用方法
2.4 51系列單片機的時鐘電路與時序
2.4.1 片內振蕩器及時鐘信號的產生
2.4.2 時序及有關概念
2.4.3 指令的取指令/執行時序
2.4.4 訪問片外存儲器的操作時序
2.5 51系列單片機的復位電路
2.5.1 復位與復位電路介紹
2.5.2 單片機復位後的狀態
2.6 AT89S51單片機的低功耗工作方式與“看門狗”定時器
2.6.1 低功耗工作方式
2.6.2 低功耗方式下的“看門狗”定時器
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第3章 51系列單片機的指令系統和程序設計方法
3.1 指令系統概述
3.1.1 指令分類
3.1.2 指令格式
3.1.3 指令中常用縮寫符號的意義
3.2 尋址方式
3.2.1 立即尋址
3.2.2 直接尋址
3.2.3 寄存器尋址
3.2.4 寄存器間接尋址
3.2.5 變址尋址
3.2.6 相對尋址
3.2.7 位尋址
3.3 數據傳送類指令
3.3.1 片內RAM數據傳送類指令
3.3.2 片外RAM數據傳送類指令
3.3.3 程序存儲器向累加器A傳送數據類指令
3.3.4 數據交換類指令
3.3.5 堆棧操作類指令
3.4 算術運算類指令
3.4.1 加法指令
3.4.2 減法指令
3.4.3 乘法指令
3.4.4 除法指令
3.5 邏輯運算類指令
3.5.1 累加器A的邏輯運算指令
3.5.2 兩個操作數的邏輯操作運算指令
3.6 位操作類指令
3.6.1 位變量傳送指令
3.6.2 位變量修改指令
3.6.3 位變量邏輯操作指令
3.7 控制轉移類指令
3.7.1 無條件轉移指令
3.7.2 條件轉移指令
3.7.3 調用與返回指令
3.8 匯編語言程序設計
3.8.1 匯編語言程序設計概述
3.8.2 常用偽指令
3.8.3 順序結構程序設計
3.8.4 分支結構程序設計
3.8.5 循環結構程序設計
3.8.6 子程序設計
3.8.7 綜合編程舉例
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第4章 中斷系統
4.1 中斷系統概述
4.1.1 中斷的概念
4.1.2 中斷系統的功能及特點
4.2 51系列單片機的中斷系統
4.2.1 中斷系統的結構與中斷源
4.2.2 中斷控制
4.3 中斷處理過程
4.3.1 中斷響應與過程
4.3.2 中斷處理
4.3.3 中斷返回
4.3.4 中斷請求撤銷
4.3.5 中斷響應時間
4.4 中斷系統應用
延伸與拓展
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第5章 51系列單片機的定時器/計數器
5.1 定時器/計數器簡介
5.1.1 定時器/計數器的一般工作方式
5.1.2 定時器/計數器的結構與原理
5.2 定時器/計數器控制
5.2.1 定時器/計數器的工作模式寄存器
5.2.2 定時器/計數器的控制寄存器
5.2.3 定時器/計數器的初始化
5.3 定時器/計數器的工作模式及應用
5.3.1 模式0及應用
5.3.2 模式1及應用
5.3.3 模式2及應用
5.3.4 模式3及應用
5.3.5 定時器/計數器門控位的應用
5.3.6 “看門狗”定時器
延伸與拓展
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第6章 51系列單片機的串行通信
6.1 串行通信概述
6.1.1 串行通信的基本方式
6.1.2 串行通信的數據傳送方式
6.1.3 串行通信的接口標準
6.2 串行接口的結構與控制
6.2.1 串行接口的結構
6.2.2 串行接口的控制
6.2.3 波特率設計
6.3 串行接口的工作模式
6.3.1 模式0
6.3.2 模式1
6.3.3 模式2
6.3.4 模式3
6.3.5 串行接口的初始化與應用編程方法舉例
6.4 51系列單片機的通信
6.4.1 51系列單片機的雙機通信技術
6.4.2 51系列單片機的多機通信技術
6.4.3 51系列單片機與PC通信技術
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第7章 51系列單片機的系統擴展
7.1 程序存儲器擴展
7.1.1 總線擴展
7.1.2 典型程序存儲器芯片
7.1.3 程序存儲器擴展舉例
7.2 數據存儲器擴展
7.2.1 典型數據存儲器芯片
7.2.2 數據存儲器擴展舉例
7.3 并行I/O接口擴展
7.3.1 I/O接口電路的功能
7.3.2 簡單并行I/O接口擴展
7.3.3 8255A可編程并行I/O接口擴展
7.3.4 8155可編程并行I/O接口擴展
7.4 用串行接口擴展并行接口
7.4.1 串行接口擴展并行輸入口
7.4.2 串行接口擴展并行輸出口延伸與拓展
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第8章 51系列單片機的接口技術
8.1 鍵盤接口技術
8.1.1 鍵盤工作原理
8.1.2 獨立式鍵盤接口技術
8.1.3 矩陣式鍵盤接口技術
8.2 顯示器接口技術
8.2.1 LED顯示器的結構與原理
8.2.2 靜態顯示接口技術
8.2.3 動態顯示接口技術
8.2.4 液晶顯示接口技術
8.3 鍵盤和顯示器組合接口技術
8.3.1 鍵盤及動態顯示接口電路
8.3.2 鍵盤及靜態顯示接口電路
8.4 D/A轉換器與單片機接口技術
8.4.1 D/A轉換器概述
8.4.2 DAC0832芯片及其與單片機的接口
8.5 A/D轉換器與單片機接口技術
8.5.1 A/D轉換器的工作原理
8.5.2 A/D轉換器的技術指標與選取原則
8.5.3 ADC0809接口芯片及其與單片機的接口
8.5.4 AD574A芯片與單片機接口
8.6 開關量輸入/輸出接口技術
8.6.1 開關量輸入接口技術
8.6.2 開關量輸出接口技術
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第9章 51系列單片機應用系統設計
9.1 單片機應用系統設計概述
9.1.1 單片機應用系統的結構與設計要求
9.1.2 單片機應用系統的設計過程
9.2 單片機應用系統的設計方法
9.3 單片機應用系統的抗干擾技術
9.3.1 單片機應用系統的硬件抗干擾技術
9.3.2 單片機應用系統的軟件抗干擾技術
9.4 單片機應用系統設計舉例
9.4.1 電阻爐溫度控制系統設計
9.4.2 步進電動機控制系統設計
本章小結
思考題與習題
參考文獻

第10章 C51程序設計基礎與開發環境
10.1 單片機的C語言概述
10.1.1 C51程序開發流程
10.1.2 C51程序結構
10.2 C51的數據類型
10.2.1 C51的標識符與關鍵字
10.2.2 C51的數據類型與存儲類型
10.2.3 51系列單片機硬件結構的C51定義
10.3 C51的運算符、表達式和規則
10.3.1 C51的算術運算符和算術表達式
10.3.2 C51的關系運算符、關系表達式和優先級
10.3.3 C51的邏輯運算符、邏輯表達式和優先級
10.3.4 C51的位操作及表達式
10.3.5 逗號表達式與條件表達式
10.4 C51流程控制語句
10.5 C51的數組和結構
10.5.1 數組
10.5.2 結構
10.6 C51的指針與函數
10.6.1 C51的指針概述
10.6.2 C51函數的定義
10.7 KeilC51開發環境與程序調試
10.7.1 建立KeilC51程序
10.7.2 KeilC51的程序調試
10.8 Proteus6.9 與KeilC51的聯合調試
10.8.1 Proteus6.9 與KeilC51的聯調環境建立
10.8.2 Proteus6.9 與KeilC51的聯調舉例
延伸與拓展
本章小結
思考題與習題
參考文獻
附錄51系列單片機指令表

隨著單片機技術的不斷發展，單片機在工業自動化、生產過程控制、智能儀器儀表等領域的應用越來越廣泛，大大提高了產品的質量，有效地提高了生產效率。但是，測控系統的工作環境往往復雜而且比較惡劣，尤其是系統周圍的電磁環境，形成了強大的干擾。嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大損失。干擾信號主要通過電磁感應、傳輸通道和電源三個途徑進入應用系統，，對于電磁感應干擾可應用良好的“屏蔽”和正確的“接地”加以解決。下面著重從軟、硬件兩個方面給出傳輸通道和電源的抗干擾技術。
9.3.1單片機應用系統的硬件抗干擾技術
1.輸入／輸出通道抗干擾措施
輸入／輸出通道是單片機和外設、測控對象進行信息交換的渠道，由通道引起的干擾主要由公共地線引發。因此，必須隔開對象與輸入／輸出通道之間的公共地線，主要措施有：
1）光電耦合隔離。采用光電耦合可以切斷主機與輸入、輸出通道電路以及其他主機電路的地線聯系，能有效地防止干擾從通道進入主機。需要注意的是，光電隔離器的輸入回路和輸出回路必須采用獨立的電源。’2）雙絞線傳輸。雙絞線能使各小環路的電磁感應干擾相抵消，對電磁場干擾、共模噪聲有一定的抑制效果。采用雙絞線長線傳輸時，要求信號源的輸出阻抗、傳輸線的特性阻抗與接收端的輸入阻抗相等i否則，信號在傳輸線上會產生反射，造成失真。
3）傳感器後級的變送器應盡量采用電流型傳輸方式。由于電流型變送器比電壓型變送器抗干擾能力強，所以采用電流型變送器可以提高系統的抗干擾能力。
2.印制電路板的抗干擾措施
電路板是微型計算機應用系統中器件、信號線、電源線高密度集合體，其設計與布線的好壞對系統抗干擾性能影響很大，在電路板設計時可采用以下幾種措施：
1）印制電路板大小要適中。過大時，印刷線條長、阻抗增加、抗噪聲能力下降，成本也高；過小，散熱不好且易受干擾。盡量使用多層印制板，保證良好的接地網，減少地電位差。
2）器件布置要合理。把相關的器件就近放置，易產生噪聲的電路應盡量遠離主機電路，發熱量大的器件應考慮散熱問題，I／O驅動器件盡量靠近印制板邊上放置。閑置的IC芯片引腳不要懸空，元器件引腳避免相互平行，以減少寄生耦合。如有可能，盡量使用貼片元件。
3）布線要合理。電路之間的連線應盡量短，容易受干擾的信號線要重點、保護，不要與產生干擾或傳遞干擾的電路長距離平行布線；交直流電路要分開；對雙面布線的印制電路板，應使兩面線條垂直交叉，以減少磁場耦合效應。
4）合理接地。交流地與信號地不能共用，以減少電源對信號的干擾；數字地、模擬地分開設計，在電源端兩種地線一點相連；對于多級電路，設計時要考慮各級動態電流，注意接地阻抗相互耦合的影響，工作頻率低于1MHz時采用一點接地，工作頻率較高時采取多點接地，接地線應盡量粗。