单片机原理及接口技术
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作者： 张毅刚，彭喜元编著
出 版 社： 人民邮电出版社
出版时间： 2008-11-1字数：版次： 1页数： 277印刷时间：开本： 16开印次： 1纸张：I S B N ： 9787115187895包装： 平装编辑推荐
以接口设计为主线、应用设计为目的，全面介绍单片机原理及各种接口技术，提供丰富实例，提高读者的设计效率。
本书主要介绍AT89C51单片机的原理及接口的软硬件设计。对读者学习单片机技术，具有很好的参考作用。作者以单片机原理讲义为蓝本，结合单片机技术应用的最新进展，认真修改，不断补充完善，形成本书。本书具有如下特色。
作者为国家精品课程“单片机原理”负责人，本书是多年教学、科研工作的结晶。为突出本书的应用性，在对AT89C51的硬件结构和指令系统详细介绍的基础上，重点介绍了各种接口设计和应用系统设计，并给出较多实例。
突出选取内容的实用性、典型性。书中的应用实例，均来自科研工作及教学实践，内容丰富、详实。所介绍的各种设计方案，均为常用、典型的方案。提供的接口设计实例及程序设计实例，非常有利于读者提高设计工作效率。
为加强实践能力的培养，书中两个附录给出了10个基础实验和25个课程设计题目，以供实践教学环节选用。
本书文字精练，通俗易懂。书中各章后均附有思考题与习题，供读者巩固、消化、理解课堂所学内容之用。
内容简介
本书详细介绍了与MCS-51单片机兼容的AT89C51单片机的硬件结构、指令系统及工作原理，并从应用设计的角度介绍AT89C51单片机的各种硬件接口设计、汇编语言接口驱动程序设计和AT89C51单片机应用系统设计。本书紧紧抓住接口设计这一主线，突出内容的实用性、典型性。另外，本书在附录中还给出了实践教学环节的10个基础实验和25个课程设计题目，供课程的实践教学环节选用。
本书可作为各类工科院校工业自动化、智能仪器仪表、计算机、电子技术、自动控制、电气工程、机电一体化等专业单片机课程的教材，也可供从事单片机应用设计的工程技术人员参考。
作者简介
张毅刚，教授，黑龙江省教学名师，国家精品课程“单片机原理”负责人。1982年2月毕业于哈尔滨工业大学无线电技术专业，长期从事“单片机原理及应用”、“计算机自动测试”等课程的教学工作，编著并出版十余本有关《单片机原理及应用》课程的教材及专著，其中普通高等教育“十五”国家级规划教材一本、“十一五”国家级规划教材丽本，全国工科电子类统编教材一本。主要研究方向为微控制器技术应用、虚拟仪器技术、电子测量等。参加并完成多项科研项目，获国家科技进步二等奖一项，航天部、国防科工委科技进步奖多项。
目录
第1章单片机概述
1.1什么是单片机？
1.2单片机的发展历史
1.3单片机的发展趋势
1.4单片机的特点
1.5单片机的应用
1.6MCS-51系列与AT89C5x系列单片机
1.6.1MCS-51系列单片机
1.6.2AT89C5x系列单片机
本章小结
思考题及习题
第2章AT89C51单片机片内硬件结构
2.1AT89C51单片机的硬件组成
2.2AT89C51单片机的引脚介绍
2.2.1电源及时钟引脚
2.2.2控制引脚
2.2.3并行I/O口引脚
2.3AT89C51单片机的CPU
2.3.1运算器
2.3.2控制器
2.4AT89C51单片机存储器的结构
2.4.1程序存储器空间
2.4.2数据存储器空间
2.4.3特殊功能寄存器
2.4.4位地址空间
2.5AT89C51单片机的并行I/O端口
2.5.1P0口
2.5.2P1口
2.5.3P2口
2.5.4P3口
2.6时钟电路与时序
2.6.1时钟电路
2.6.2机器周期、指令周期与指令时序
2.7复位操作和复位电路
2.7.1复位操作
2.7.2复位电路
本章小结
思考题及习题
第3章AT89C51单片机的指令系统
3.1指令系统概述
3.2指令格式
3.3指令系统的寻址方式
3.4AT89C51单片机指令系统分类介绍
3.4.1数据传送类指令
3.4.2算术运算类指令
3.4.3逻辑操作类指令
3.4.4控制转移类指令
3.4.5位操作类指令
本章小结
思考题及习题
第4章AT89C51单片机汇编语言程序设计
4.1汇编语言程序设计概述
4.1.1机器语言、汇编语言和高级语言
4.1.2汇编语言语句和格式
4.1.3伪指令
4.2汇编语言源程序的汇编
4.2.1手工汇编
4.2.2机器汇编
4.3AT89C51单片机汇编语言程序设计举例
4.3.1子程序的设计
4.3.2查表程序设计
4.3.3关键字查找程序设计
4.3.4数据极值查找程序设计
4.3.5数据排序程序设计
4.3.6分支转移程序设计
4.3.7循环程序设计
本章小结
思考题及习题
第5章AT89C51单片机的中断系统
5.1AT89C51单片机中断技术概述
5.2AT89C51单片机中断系统结构
5.2.1中断请求源
5.2.2中断请求标志寄存器
5.3中断控制
5.3.1中断允许寄存器IE
5.3.2中断优先级寄存器IP
5.4响应中断请求的条件
5.5外部中断的响应时间
5.6外部中断的触发方式选择
5.6.1电平触发方式
5.6.2跳沿触发方式
5.7中断请求的撤销
5.8中断服务子程序的设计
5.9多外部中断源系统设计
本章小结
思考题及习题
第6章AT89C51单片机的定时器/计数器
6.1定时器/计数器的结构
6.1.1工作方式控制寄存器TMOD
6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON
6.2定时器/计数器的4种工作方式
6.2.1方式0
6.2.2方式1
6.2.3方式2
6.2.4方式3
6.3计数器模式下对输入信号的要求
6.4定时器/计数器的编程和应用
6.4.1方式1的应用
6.4.2方式2的应用
6.4.3方式3的应用
6.4.4门控制位GATEx的应用——测量脉冲宽度
6.4.5实时时钟的设计
6.4.6定时器/计数器作为外部中断源的使用方法
本章小结
思考题及习题
第7章AT89C51单片机的串行口
7.1串行口的结构
7.1.1串行口控制寄存器SCON
7.1.2特殊功能寄存器PCON
7.2串行口的4种工作方式
7.2.1方式0
7.2.2方式1
7.2.3方式2
7.2.4方式3
7.3多机通信的工作原理
7.4波特率的制定方法
7.4.1波特率的定义
7.4.2定时器T1产生波特率的计算
7.5串行口的编程和应用
7.5.1双机串行通信硬件接口
7.5.2双机串行通信软件编程
本章小结
思考题及习题
第8章AT89C51单片机扩展存储器的接口设计
8.1系统扩展结构
8.2地址空间分配和外部地址锁存器
8.2.1存储器地址空间分配
8.2.2外部地址锁存器
8.3程序存储器EPROM的扩展
8.3.1常用的EPROM芯片
8.3.2程序存储器的操作时序
8.3.3AT89C51单片机与EPROM的接口电路设计
8.4静态数据存储器RAM的扩展
8.4.1常用的静态RAM(SRAM)芯片
8.4.2外扩数据存储器的读写操作时序
8.4.3AT89C51单片机与RAM的接口电路设计
8.5EPROM和RAM的综合扩展
8.5.1综合扩展的硬件接口电路
8.5.2外扩存储器电路的工作原理及软件设计
8.6AT89C51/89C52/89C55单片机的片内闪烁存储器
本章小结
思考题及习题
第9章AT89C51单片机扩展I/O接口的设计
9.1I/O接口扩展概述
9.1.1I/O接口的功能
9.1.2I/O端口的编址
9.1.3I/O数据的传送方式
9.1.4I/O接口电路
9.2AT89C51单片机与可编程并行I/O芯片82C55的接口设计
9.2.1C55芯片简介
9.2.2工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字
9.2.3C55的3种工作方式
9.2.4AT89C51单片机和82C55的接口设计
9.3AT89C51单片机与可编程RAM/IO芯片81C55的接口设计
9.3.1C55芯片介绍
9.3.2C55的工作方式
9.3.3AT89C51单片机与81C55的接口设计及软件编程
9.4利用74LSTTL电路扩展并行I/O口
9.5用AT89C51单片机的串行口扩展并行口
9.5.1用74LS165扩展并行输入口
9.5.2用74LS164扩展并行输出口
本章小结
思考题及习题
第10章AT89C51单片机与输入外设和输出外设的接口设计
10.1LED显示器的显示原理
10.1.1LED显示器的结构
10.1.2LED显示器工作原理
10.2键盘接口原理
10.2.1键盘输入应解决的问题
10.2.2键盘接口的工作原理
10.2.3键盘的工作方式
10.3键盘/显示器接口设计实例
10.3.1利用AT89C51单片机串行口实现的键盘/显示器接口
10.3.2专用芯片HD7279A实现的键盘/显示器接口
10.4AT89C51单片机与液晶显示器(LCD)的接口
10.4.1LCD显示器的分类
10.4.2点阵字符型液晶显示模块介绍
10.4.3AT89C51单片机与LCD的接口及软件编程
10.5AT89C51单片机与微型打印机TPmP-40A/16A的接口
10.6AT89C51单片机与BCD码拨盘的接口设计
本章小结
思考题及习题
第11章AT89C51单片机与D/A、A/D转换器的接口
11.1AT89C51单片机与DAC的接口
11.1.1D/A转换器概述
11.1.2AT89C51单片机与8位DAC0832的接口设计
11.1.3AT89C51单片机与12位D/A转换器AD667的接口设计
11.2AT89C51单片机与ADC的接口
11.2.1A/D转换器概述
11.2.2AT89C51单片机与逐次比较型A/D转换器ADC0809的接口
11.2.3AT89C51单片机与逐次比较型A/D转换器AD1674的接口设计
11.2.4AT89C51单片机与双积分型A/D转换器MC14433的接口
本章小结
思考题及习题
第12章单片机的串行扩展技术
12.1单总线接口简介
12.2SPI总线接口简介
12.3I2C串行总线的组成及工作原理
12.3.1I2C串行总线概述
12.3.2I2C总线的数据传送
12.4AT89C51单片机扩展I2C总线器件的接口设计
12.4.1I2C总线器件的扩展接口电路
12.4.2I2C总线数据传送的模拟
12.4.3I2C总线模拟通用子程序
本章小结
思考题及习题
第13章AT89C51单片机应用系统的设计与调试
13.1AT89C51单片机应用系统的设计步骤
13.2应用系统的硬件设计
13.3AT89C51单片机应用系统硬件设计
13.3.1应用系统设计中的地址空间分配与总线驱动
13.3.2AT89C51单片机的最小系统
13.3.3应用设计举例——水温测控系统的硬件设计
13.4应用系统的软件设计
13.4.1软件设计考虑的问题
13.4.2系统软件的总体框架设计
13.5软件的抗干扰设计
13.5.1软件滤波
13.5.2指令冗余及软件陷阱
13.5.3开关量输入/输出软件抗干扰设计
13.6单片机应用系统的仿真开发与调试
13.6.1仿真开发系统简介
13.6.2用户样机的开发调试
本章小结
思考题及习题
附录A基础实验指导
实验1熟悉单片机实验开发系统的使用
实验2单片机数据区传送程序设计
实验3数据排序实验
实验4查找相同数个数
实验5P1口转弯灯实验
实验6工业顺序控制
实验7C55控制交通灯
实验8A/D转换实验
实验9D/A转换实验
实验10电子时钟（定时器、中断综合实验）
附录B课程设计
题目1LED显示的电子钟
题目2LCD显示的电子钟
题目3秒表设计
题目4带有LCD显示的定时闹钟
题目5带有LCD显示的音乐倒数计数器
题目6数字温度计设计1
题目7数字温度计设计2
题目8十字路口交通灯控制1
题目9十字路口交通灯控制2
题目10波形发生器的设计
题目11电容、电阻参数单片机测试系统的设计
题目12用单片机控制直流电动机并测量转速
题目13单片机控制步进电机
题目14步进电机单片机控制系统的设计
题目15小直流电机调速控制系统
题目16以单片机为核心的频率计
题目17可编程作息时间控制器程序设计
题目18单词记忆测试器程序设计
题目19位竞赛抢答器的设计
题目20节日彩灯控制器的设计
题目21单片机数字电压表设计
题目22两个单片机之间的串行通信接口设计
题目23简易电子琴设计
题目24数字音乐盒的设计
题目25出租车计价器
参考文献
书摘插图
第1章单片机概述
【内容概要】本章介绍有关单片机的基础知识，单片机的发展历史和发展趋势以及单片机的应用领域。此外，还对8位单片机应用的主流机型：Intel公司的MCS-51系列单片机以及与其兼容的单片机，做一简要介绍。尤其是美国ATMEL公司的AT89C51单片机在我国的8位单片机的应用中，占有相当大的市场份额，已经成为与MCS-51系列单片机相兼容的单片机的典型机型，这也是本书所要介绍的机型。本章也对AT89C51单片机以及AT89C5x系列产品做一简单介绍，以使读者对其有初步的了解。
单片机自20世纪70年代问世以来，已广泛地应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。那么，什么是单片机呢？
1.1 什么是单片机？
单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM）和各种I/O接口的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机主要应用于测试和控制领域。由于单片机在使用时，通常是处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器（Embedded MieroController Unit，EMcu）或微控制器（MicroController Unit，Mcu）。而在我国，大部分工程技术人员则比较习惯于使用“单片机”这一名称。
单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。
通用型单片机就是其内部可开发的资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可以全部提供给用户。用户可根据实际需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外围接口电路及其他外围设备，并编写相应的软件来满足各种不同需要的测控系统。通常所说的和本书所介绍的单片机是指通用型单片机。
专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机。例如，各种家用电器中的控制器等。由于是用于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产“专用”的单片机芯片。设计中，已经对“专用”单片机的系统结构最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都做了全面的综合考虑，所以“专用”单片机具有十分明显的综合优势。但是，无论“专用”单片机在用途上有多么“专”，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础的。
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