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单片微型计算机原理及应用——C语言版

综合评级:
★★★★★

定价:
¥39.90

作者:
姜志海 编著

出版社:
电子工业出版社

出版日期:
2015年9月

页数:
280

字数:
506000

ISBN:
9787121261909

书籍介绍

本书以51系列单片机为硬件基础,以C语言为软件编程基础,系统全面地介绍51系列单片机的基本知识与基本应用,主要内容包括:微型计算机基础、51系列单片机硬件基础,软件编程基础—C51语言基础,P0~P3口、中断系统、定时器/计数器、串行口应用基础,并行总线接口扩展技术,串行总线接口扩展技术,液晶与点阵显示器应用示例,应用系统设计基础等。提供大量实例及详细说明与注释,硬件设计实例都经过Proteus仿真,每章配有本章小结、习题、实验与设计等,提供配套电子课件、程序代码、习题参考答案与实验指导。

作者简介

姜志海,山东理工大学自动化学院教授,有超过三十年的丰富教学经验,并致力于单片机方面的科研工作,已出版多种单片机方面的教材与科技书。

目录

第1章 微型计算机基础 1

1.1 微型计算机的定义与工作过程 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 冯?诺依曼体系 1

1.1.3 工作过程 2

1.2 计算机中的数制和编码基础 3

1.2.1 计算机中的数制及转换 3

1.2.2 原码、反码、补码 3

1.2.3 定点数和浮点数 4

1.2.4 计算机中常用的编码 5

1.3 微型计算机结构 7

1.3.1 微型计算机硬件结构概述 7

1.3.2 微型计算机软件概述 8

1.3.3 CPU、存储器、I/O口、总线 11

1.4 中断、定时器/计数器、串行通信

并行通信的初步认识 17

1.4.1 中断的初步认识 17

1.4.2 定时器/计数器的初步认识 18

1.4.3 并行通信与串行通信的初步

认识 18

1.5 CPU与外设的数据传输方式 20

1.5.1 无条件传输方式 20

1.5.2 程序查询传输方式 20

1.5.3 中断传输方式 21

1.5.4 DMA传输方式 21

本章小结 22

习题 22

第2章 51系列单片机硬件基础 23

2.1 认识单片机 23

2.1.1 单片机的特点、应用、分类、

发展趋势 23

2.1.2 常用的单片机产品 27

2.1.3 MCS-51单片机已成为国际经典 29

2.1.4 单片机与CPU、ARM、嵌入式

系统的关系 30

2.1.5 单片机应用系统开发的软硬件

环境 32

2.2 51单片机的总体结构 34

2.2.1 内部结构 34

2.2.2 外部引脚说明 35

2.2.3 CPU的时序周期 38

2.3 51单片机的存储器 39

2.3.1 程序存储器 39

2.3.2 数据存储器 40

2.3.3 特殊功能寄存器 42

本章小结 45

习题 45

第3章 51系列单片机软件编程基础——

C51语言基础 46

3.1 C51语言的数据 46

3.1.1 数据类型 46

3.1.2 常量与变量 46

3.1.3 数据存储类型 49

3.2 C51语言对单片机主要资源的

控制 51

3.2.1 特殊功能寄存器的C51语言

定义 51

3.2.2 **地址的访问 52

3.2.3 位变量的C51语言定义 54

3.3 C51语言的基本运算与流程控制

语句 55

3.3.1 基本运算 55

3.3.2 分支判断—if、switch语句 56

3.3.3 循环控制—while、for语句 58

3.3.4 break、continue、return和goto

语句 60

3.4 C51语言的数组、指针、函数 61

3.4.1 数组 61

3.4.2 指针 63

3.4.3 函数 65

3.5 C51语言的预处理命令及汇编语句

的嵌入 67

3.5.1 文件包含、宏定义、条件编译 67

3.5.2 C51中汇编语句的嵌入 69

3.6 C51的程序结构 70

3.6.1 C51的程序结构 70

3.6.2 C51编程规范及注意事项 71

3.6.3 C51的标识符与关键字 72

本章小结 74

习题 75

第4章 51系列单片机P0~P3口应用

基础 76

4.1 认识51单片机的P0~P3口 76

4.1.1 P1口 76

4.1.2 P3口 77

4.1.3 P0口 77

4.1.4 P2口 79

4.1.5 P0~P3口特点总结 79

4.2 输出操作 79

4.2.1 基本输出操作举例—字节输出

与位输出 79

4.2.2 扩展输出操作举例—流水灯与

霹雳灯 80

4.2.3 扩展输出操作举例—8段LED

静态与动态显示 82

4.3 输入操作 86

4.3.1 闸刀型开关输入信号 87

4.3.2 单个按钮型开关输入信号 88

4.3.3 多个按钮型开关输入信号—键盘 90

4.4 实验与设计 95

本章小结 98

习题 98

第5章 51系列单片机中断系统应用基础 99

5.1 中断系统的再认识 99

5.1.1 中断的有关概念 99

5.1.2 中断处理过程 100

5.2 认识51单片机中断系统 102

5.2.1 51单片机中断系统结构 102

5.2.2 中断控制寄存器 103

5.2.3 中断优先级与中断响应 104

5.2.4 中断函数的结构形式 106

5.3 外部中断举例 107

5.3.1 外部中断源初始化 107

5.3.2 外部中断示例 108

5.4 实验与设计 112

本章小结 115

习题 115

第6章 51系列单片机的定时器/计数器

应用基础 116

6.1 可编程的硬件定时器/计数器的

再认识 116

6.1.1 功能 116

6.1.2 工作原理 116

6.1.3 计数器初值的计算 117

6.2 认识51单片机的定时器/计数器 117

6.2.1 定时器/计数器的的结构 117

6.2.2 定时器/计数器的控制寄存器 118

6.2.3 定时器/计数器工作模式 119

6.3 定时器/计数器的应用举例 122

6.3.1 定时器/计数器的初始化 122

6.3.2 应用举例 124

6.4 实验与设计 131

本章小结 134

习题 134

第7章 51系列单片机串行口应用基础 135

7.1 串行通信的再认识 135

7.1.1 异步串行通信与同步串行通信 135

7.1.2 波特率 138

7.1.3 串行通信的检错与纠错 139

7.1.4 串行接口芯片UART和

USART 139

7.2 认识51单片机的串行接口 140

7.2.1 串行口的结构原理 140

7.2.2 串行口的应用控制 141

7.3 51单片机串行口的工作方式 143

7.3.1 串行口工作方式0 143

7.3.2 串行口工作方式1 147

7.3.3 串行口工作方式2 150

7.3.4 串行口工作方式3 153

7.4 51单片机串行口的应用举例 157

7.4.1 串行口编程基础 157

7.4.2 串行口应用举例 159

7.5 实验与设计 165

本章小结 167

习题 168

第8章 51系列单片机并行总线接口扩展

技术 169

8.1 51单片机并行I/O口扩展基础 169

8.1.1 系统扩展总线结构图 169

8.1.2 典型的锁存器芯片74LS273 170

8.1.3 典型的三态缓冲器74LS244 170

8.1.4 可编程的I/O接口芯片8255A 171

8.2 并行总线的连接 175

8.2.1 数据线、控制线的连接 175

8.2.2 译码信号的形成—系统扩展的

寻址 176

8.3 并行I/O接口芯片扩展示例 178

8.3.1 利用锁存器与缓冲器扩展并行

的输入/输出口示例 178

8.3.2 利用8255A扩展并行的输入/

输出口示例 180

8.3.3 利用8255A作为8段LED

静态显示输出口的示例 181

8.3.4 利用8255A作为8段LED

动态显示输出口的示例 183

8.4 模拟量接口技术 185

8.4.1 A/D与D/A转换器概述 185

8.4.2 8位并行D/A转换器DAC0832

接口示例 192

8.4.3 12位并行D/A转换器DAC1208

接口示例 198

8.4.4 8位并行A/D转换器ADC0809

接口示例 199

8.5 实验与设计 203

本章小结 206

习题 206

第9章 51系列单片串行总线接口扩展

技术 208

9.1 I2C总线接口技术 208

9.1.1 认识I2C总线接口 208

9.1.2 I2C总线典型器件AT24C02

应用举例 210

9.2 SPI总线接口技术 216

9.2.1 认识SPI总线 216

9.2.2 SPI总线典型器件X25045

应用举例 217

9.3 单总线(1-wire)接口技术 221

9.3.1 认识单总线(1-wire) 221

9.3.2 单总线典型器件DS18B20

应用举例 222

9.4 典型串行A/D接口芯片TLC2543的

C51编程 228

本章小结 231

习题 232

第10章 51系列单片机液晶与点阵显示器

应用示例 233

10.1 51单片机液晶显示器接口技术 233

10.1.1 认识LCD显示器 233

10.1.2 字符型LCD1602液晶显示

模块接口技术 234

10.1.3 点阵式带汉字库12864液晶

显示模块接口技术 239

10.2 51单片机点阵LED显示器接口

技术 247

10.2.1 认识点阵LED显示器 247

10.2.2 一个5×7点阵一个字符

显示 248

10.2.3 两个8×8点阵字符串显示 249

本章小结 251

习题 251

第11章 51系列单片机应用系统的设计 252

11.1 单片机应用系统结构以及设计

内容 252

11.1.1 单片机应用系统的一般硬件

组成 252

11.1.2 单片机应用系统的设计内容 254

11.2 单片机应用系统的一般设计

方法 255

11.2.1 确定系统的功能与性能 255

11.2.2 确定系统基本结构

前言

微型计算机原理及应用”课程是学习和掌握微型计算机硬件基本知识和软件程序设计的入门课程,通过理论课程和实践环节的学习,掌握微型计算机的基本组成、工作原理、接口技术(硬件与软件),使学生具有应用微型计算机开发产品的初步能力。现代的微型计算机应用系统大都是采用单片机和单片机应用系统进行设计。因此,该课程是以CPU为核心的自动化产品的设计基础。

作为微型计算机的一个重要分支——单片机发展迅速,应用领域日益扩大,特别是在工业测控、智能仪器仪表、机电一体化产品、家电等领域得到了广泛的应用。因此,世界上许多集成电路生产厂商相继推出了各种类型的单片机,尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机,由于其具有集成度高、处理能力强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点,迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场,在我国也得到了广泛应用,并取得了令人瞩目的成果。MCS-51单片机具有易于学习和掌握、性价比高等优点,近年来以MCS-51单片机基本内核为核心的各种扩展和增强型的单片机不断推出,并且MCS-51单片机内核技术几乎包含了单片机理论基础和技术的全部,具有较好的系统性和完整性。尽管目前世界各大公司研制的各种高性能、不同型号的单片机不断问世,但由于国内几十年来,对于MCS-51单片机已积累了丰富的技术资料、完整的实验环境与开发设备,因此51系列单片机技术非常适合课堂教学,学懂、弄通51单片机的基本理论与应用技术,也就打好了学习、应用单片机的基础,日后学习和使用其他系列的单片机也就不难了。

在ARM微控制器刚推向市场时,曾有人断言,它将独占单片机市场。而几年来的市场销售情况证明,8位字长的单片机市场主流没有发生变化,而且今后相当长一段时期内不会改变。随着单片机技术的发展,单片机功能不断增强,且由于单片机应用的规范性,目前应用于嵌入式系统的计算机内核绝大部分是单片机。所以说,单片机是构成嵌入式应用系统中*典型的主流机型。学好单片机基本理论及其技术,是开发、设计各类嵌入式应用系统的基础。

本书从教学的角度出发,以51系列单片机为硬件基础,以汇编语言为软件编程基础,系统全面地介绍51系列单片机的基本知识与基本应用,是一本重在原理与应用、兼顾理论的实用教程。本书主要内容包括:微型计算机基础、51系列单片机硬件基础、软件编程基础——汇编语言基础、P0~P3口应用基础、中断系统应用基础、定时器/计数器应用基础、串行口应用基础、并行总线接口扩展技术、串行总线接口扩展技术、液晶与点阵显示器应用示例、51系列单片机应用系统设计基础等。每章后附本章小结和习题以巩固所学知识。

第2版仍以51系列单片机为基础进行编写,在第1版基础上充实、更新内容,编排更加符合教学规律和要求,力求论述精炼、正确、由浅入深、重点突出、理论联系实际、着重应用,进一步提高全书的系统性、完整性和实用性,力争成为经典。本书具有以下鲜明的特点:

从零开始,轻松入门;

案例清晰、直观;

实例引导,专业经典;

学以致用,注重实践。

本书融入了作者多年的教学和科研经验与大量应用实例,通俗易懂、条理清晰,符合当前单片机课程的教学要求,在实例的开始进行实例分析,实例的结束进行总结,提供详细说明和注释,并提出问题让读者思考、修改,硬件设计实例都经过Proteus仿真。

本书主要章节提供实验与设计内容。实验部分:给出实验目的、电路、基本内容、参考程序,上课教师可以根据具体情况对实验进行丰富与设计;设计题:为了锻炼学生综合分析问题与解决问题的能力,在硬件和软件上都提出设计要求,学生可以根据所学知识在硬件和软件上进行详细的设计。

本书提供教学电子课件、程序代码、习题参考答案、实验和设计指导等配套资源,请登录华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn注册下载。

本书的作者都是长期使用单片机进行教学、科研和实际生产工作的教师和工程师,有着丰富的教学和实践经验。在内容编排上,按照读者学习的一般规律,结合大量实例讲解,能够使读者快速真正掌握51单片机的使用。本书可作为高等学校电子信息、自动化、计算机、电气工程、机电一体化等专业相关课程的教材,也可供相关领域科技工作者与开发人员学习参考。

本书由姜志海、刘连鑫、唐诗、孙凯编写。第1、2、3、4章由姜志海编写,第7、8、11章由刘连鑫编写,第5、6、章由唐诗编写,第9、10章由孙凯编写,全书由姜志海负责整理与统稿。

本书在编写过程中得到了许多专家和同行的大力支持和热情帮助,他们对本书提出了许多建设性的建议和意见,在此一并表示衷心的感谢。

鉴于作者水平有限,加之新的单片机芯片不断涌现,其应用技术也在高速发展,书中难免有不完善和不足之处,恳请广大读者批评指正!