单片机原理与应用技术
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作者陈玉楼主编
出版社科学出版社
ISBN9787030450098
出版时间2014-06
装帧平装
开本16开
定价42元
货号8505510
上书时间2024-09-05
商品详情
- 品相描述：全新
- 商品描述
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目录
前言
项目一 认识单片机
任务一 单片机基础知识概述
一、什么是单片机
二、单片机的发展过程
三、单片机的分类
四、单片机的特点与应用范围
五、典型单片机的产品介绍
任务二 MCS-51系列单片机的基本结构
一、89C51引脚功能
二、89C51的内部结构
三、89C51单片机存储器的配置
任务三 单片机最小系统
一、电源电路
二、时钟电路
前言
项目一 认识单片机
任务一 单片机基础知识概述
一、什么是单片机
二、单片机的发展过程
三、单片机的分类
四、单片机的特点与应用范围
五、典型单片机的产品介绍
任务二 MCS-51系列单片机的基本结构
一、89C51引脚功能
二、89C51的内部结构
三、89C51单片机存储器的配置
任务三 单片机最小系统
一、电源电路
二、时钟电路
三、复位电路
四 输入/输出接口
思考题与习题
项目二 Keil软件与PROTEUS软件基础知识
任务一 认识Keil软件
一、任务目标
二、相关知识
任务二 了解PROTEUS软件
一、任务目标
二、相关知识
思考题与习题
项目三 C语言基础知识
任务一 数制与逻辑
一、常见的数制
二、不同数制间的转换
三、数据在单片机中的表示方法
四、常见的信息编码
任务二 C语言的基础知识
一、Keil C5
二、C51的数据类型
三、常量
四、变量
五、C51数据与运算
六、C51程序结构与控制语句
思考题与习题
项目四 流水灯及数码管的显示设计
任务一 点亮一个闪烁的LED灯
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务二 点亮8个闪烁的LED灯
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务三 任意流水灯的设计
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务四 一个数码管的静态显示
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务五 两个数码管的动态显示
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务六 6个数码管的动态显示
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
思考题与习题
项目五 键盘控制原理及检测设计
任务一 独立键盘检测
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务二 矩阵键盘检测
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务三 简易计算器的设计
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
思考题与习题
项目六 中断与定时/计数器应用
任务一 键控LED秒闪烁
一、任务目标
二、硬件电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务二 输出1000Hz的方波
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务三 歌曲演奏
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务四 数码管电子钟的设计
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
思考题与习题
项目七 A/D与D/A转换方法
任务一 使用DAC0832生成锯齿波
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、本任务知识要点
五、程序设计分析
六、源程序
任务二 用DAC0808设计直流电动机调速器
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、程序设计分析
五、源程序
任务三 利用ADC0808设计调温报警器
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、程序设计分析
五、源程序
任务四 用ADC0809 实现简易数字电压表
一、任务目标
二、电路设计
三、相关知识
四、程序设计分析
五、源程序
思考题与习题
项目八 串口通信原理与基本方法
一、单片机串口通信基础知识
二、MCS-51单片机的串行口
任务一 基于工作方式0的扩展并行输出控制流水灯
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务二 基于工作方式0的扩展并行输入控制流水灯
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务三 基于工作方式1的单工通信控制流水灯
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务四 基于工作方式2/3的单工通信控制流水灯
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
思考题与习题
项目九 多机通信
任务一 单片机的双机通信
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务二 单片机的多机通信
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务三 单片机和PC串口通信
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
五、运行与调试
思考题与习题
项目十 通用液晶显示设计
任务一 字符式液晶LM016L显示方法
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务二 LCD12864点阵图形液晶显示
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
任务三 电子万年历
一、任务目标
二、电路设计
三、程序设计分析
四、源程序
思考题与习题
精彩内容
本书涵盖单片机基础知识、c语言基础知识、proteus仿真软件知识、keil编程软件知识，主要掌握led、数码管、键盘等基本i/o显示、中断、定时、计数、串口通信等基础应用，学会常见的a/d、d/a转换、简单的液晶显示等典型应用。
媒体评论
项目一 认识单片机
本项目知识要点
(1)理解单片机的基本概念。
(2)了解单片机的特点、应用、技术现状和发展趋势。
(3)理解单片机的存储器地址分配。
(4)理解单片机的片内结构。
(5)理解MCS-51的外部引脚功能。
(6)掌握单片机4个并行口的主要用途。
重点 单片机的概念、微型计算机系统的基本组成。
难点 单片机的原理与结构。
任务一 单片机基础知识概述
一、什么是单片机
单片机是单片微型计算机(Monolithic Microcomputer或Single Chip Microcomputer)的简称，是一种集成在一个芯片上的微型计算机系统。它是微型计算机的一个分支，它与计算机系统的主要区别在于其结构、组成以及应用领域不同。
单片机把组成微型计算机的各种功能部件，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-only Memory，ROM)、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时/计数器(Time/Count)、中断控制、系统时钟及系统总线等部件都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机硬件。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有微型计算机系统的含义。图1.1.1是不同封装形式的单片机示意图，其中黑色的是外壳，保护着里面的半导体芯片，针状部分是它的引脚。单片机内部结构如图1.1.2所示。单片机在早期的自动化生产控制领域中应用得十分广泛，因此单片机也称为微控制器(Microcontroller Unit，MCU)。
单片机将微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上，大大缩短了系统内信号的传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度，因而在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。
单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制方面的需要。因此，它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能，又因为它最早被用在工业控制领域，因此，单片机又常常被称为微控制器。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了更多的应用。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机：手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑等都配有1～2块单片机；个人电脑中也有为数不少的单片机在工作；汽车上的电控设备一般配备40多块单片机；复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。
图1.1.1 不同封装形式的单片机芯片 图1.1.2 单片机内部结构示意图
二、单片机的发展过程
单片机的出现主要是针对工业自动化生产与控制领域。单片机的设计是基于一个芯片上的计算机部件的集成化。
单片机的历史及发展的四个阶段如下。
第一阶段(1974～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。
第二阶段(1976～1978年)：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。
第三阶段(1978～1982)：高性能单片机阶段。其代表为Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的6801系列等。
第四阶段(1982～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。
单片机的应用不仅仅局限于自动控制领域。进入20世纪90年代后，高性能单片机的嵌入功能在日常消费电子产品中也得到了广泛的应用。如Intel i960系列以及后来ARM公司的单片机系列，32位单片机迅速取代了16位单片机的高端地位，并且进入主流市场，形成一个独立的嵌入式结构体系。目前，高端的32位单片机的主频已经超过300MHz，性能接近20世纪90年代中期的专用处理器，而且一些作为掌上电脑和手机使用的核心处理单片机可以直接运行专用的Windows和Linux操作系统。
单片机的运行与计算机一样，也需要必要的硬件和软件。程序是单片机系统的软件，通过程序下载到单片机内部ROM中，就可以让单片机运行，从而实现微型计算机的基本功能。虽然单片机不能加载复杂的操作系统，但单片机是一种程序简单芯片化的计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化，抗干扰能力加强，工作也相对稳定。
在实际应用中，通常很难将单片机直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件以及软件，才能构成一个单片机应用系统。
单片机系统具有体积小、功耗低、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，在家用电器方面也有着广泛的应用。单片机系统能够完成电子系统的输入和自动操作，非常适合用于对家用电器的智能控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代。单片机现已广泛应用于全自动洗衣机、空调、电视机、微波炉、电冰箱以及各种视听设备中。
另外，集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视各种仪表等装置中都离不开单片机。单片机在机器人、汽车、航空航天、军事等领域也有广泛的应用。
三、单片机的分类
单片机按不同方式分类如下：
按应用领域可分为家电类、工控类、通信类等。
按总线结构可分为总线型与非总线型。
按结构体系可分为冯？诺依曼结构和哈佛结构。
按字长、位数可分为4位机、8位机、16位机、32位机。
按指令体系可分为复杂指令体系(Complex Instruction Set Computer，CISC)和精简指令体系(Reduced Instruction Set Computer，RISC)。
四、单片机的特点与应用范围
单片机的结构形式及其采用的半导体工艺，使得单片机具有以下特点与适用范围。
1．特点
(1)优异的性价比。一块单片机芯片价格在几元至几十元之间，比较便宜。
(2)集成度高、体积小、可靠性高。
(3)控制能力强。为了满足工业控制的要求，单片机的指令系统均有丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作和位处理功能。
(4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
(5)外部总线增加I2C等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
2．适用领域
单片机极高的可靠性、微型性和智能性(只要编写不同的程序后就能够完成不同的控制工作)使其成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，并深深地渗入到人们的日常生活中，以下是一些应用举例。
(1)工业控制领域。单片机广泛用于工业生产过程的自动控制、物理量的自动检测与处理、工业机器人、电机控制、数据传输等领域。
(2)智能仪表。仪表中引入单片机，使仪表智能化，提高测试的精度和自动化水平。
(3)电信领域。单片机在程控交换机、手机、电话机、智能调制/解调器等方面的应用也很广泛。
(4)军用导航领域。单片机应用在宇宙飞船、电子干扰、导弹控制、智能武器装置、鱼雷制导控制、航天航空的导航等军用领域。
(5)日常生活中的应用。目前家用电器已普遍采用单片机代替传统的控制电路。例如，单片机广泛用于洗衣机、电冰箱、空调、微波炉和智能家具等产品中。
五、典型单片机的产品介绍
1．MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是Intel公司在1980年推出的高性能8位单片机。在目前单片机市场中，8位单片机仍占主导地位。MCS-51系列单片机以其良好的性价比，仍是目前单片机开发和应用的主流机型。
MCS-51可分为两个子系列，共4种类型，如表1.1.1所示。按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，52子系列属于增强型。
表1.1.1 MCS-51系列单片机分类
80C51系列单片机是在MCS-51系列的基础上发展起来的。早期的80C51只是MCS-51系列众多芯片中的一类，但是随着后来的发展，80C51已经形成独立的系列，并且成为当前8位单片机的典型代表。
80C51与8051的比较如下：
(1)MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，而80C51芯片则采用CHMOS工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合。
(2)80C51芯项目一 认识单片机
本项目知识要点
(1)理解单片机的基本概念。
(2)了解单片机的特点、应用、技术现状和发展趋势。
(3)理解单片机的存储器地址分配。
(4)理解单片机的片内结构。
(5)理解MCS-51的外部引脚功能。
(6)掌握单片机4个并行口的主要用途。
重点 单片机的概念、微型计算机系统的基本组成。
难点 单片机的原理与结构。
任务一 单片机基础知识概述
一、什么是单片机
单片机是单片微型计算机(Monolithic Microcomputer或Single Chip Microcomputer)的简称，是一种集成在一个芯片上的微型计算机系统。它是微型计算机的一个分支，它与计算机系统的主要区别在于其结构、组成以及应用领域不同。
单片机把组成微型计算机的各种功能部件，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-only Memory，ROM)、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时/计数器(Time/Count)、中断控制、系统时钟及系统总线等部件都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机硬件。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有微型计算机系统的含义。图1.1.1是不同封装形式的单片机示意图，其中黑色的是外壳，保护着里面的半导体芯片，针状部分是它的引脚。单片机内部结构如图1.1.2所示。单片机在早期的自动化生产控制领域中应用得十分广泛，因此单片机也称为微控制器(Microcontroller Unit，MCU)。
单片机将微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上，大大缩短了系统内信号的传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度，因而在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。
单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制方面的需要。因此，它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能，又因为它最早被用在工业控制领域，因此，单片机又常常被称为微控制器。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了更多的应用。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机：手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑等都配有1～2块单片机；个人电脑中也有为数不少的单片机在工作；汽车上的电控设备一般配备40多块单片机；复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。
图1.1.1 不同封装形式的单片机芯片 图1.1.2 单片机内部结构示意图
二、单片机的发展过程
单片机的出现主要是针对工业自动化生产与控制领域。单片机的设计是基于一个芯片上的计算机部件的集成化。
单片机的历史及发展的四个阶段如下。
第一阶段(1974～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。
第二阶段(1976～1978年)：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。
第三阶段(1978～1982)：高性能单片机阶段。其代表为Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的6801系列等。
第四阶段(1982～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。
单片机的应用不仅仅局限于自动控制领域。进入20世纪90年代后，高性能单片机的嵌入功能在日常消费电子产品中也得到了广泛的应用。如Intel i960系列以及后来ARM公司的单片机系列，32位单片机迅速取代了16位单片机的高端地位，并且进入主流市场，形成一个独立的嵌入式结构体系。目前，高端的32位单片机的主频已经超过300MHz，性能接近20世纪90年代中期的专用处理器，而且一些作为掌上电脑和手机使用的核心处理单片机可以直接运行专用的Windows和Linux操作系统。
单片机的运行与计算机一样，也需要必要的硬件和软件。程序是单片机系统的软件，通过程序下载到单片机内部ROM中，就可以让单片机运行，从而实现微型计算机的基本功能。虽然单片机不能加载复杂的操作系统，但单片机是一种程序简单芯片化的计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化，抗干扰能力加强，工作也相对稳定。
在实际应用中，通常很难将单片机直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件以及软件，才能构成一个单片机应用系统。
单片机系统具有体积小、功耗低、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，在家用电器方面也有着广泛的应用。单片机系统能够完成电子系统的输入和自动操作，非常适合用于对家用电器的智能控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代。单片机现已广泛应用于全自动洗衣机、空调、电视机、微波炉、电冰箱以及各种视听设备中。
另外，集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视各种仪表等装置中都离不开单片机。单片机在机器人、汽车、航空航天、军事等领域也有广泛的应用。
三、单片机的分类
单片机按不同方式分类如下：
按应用领域可分为家电类、工控类、通信类等。
按总线结构可分为总线型与非总线型。
按结构体系可分为冯？诺依曼结构和哈佛结构。
按字长、位数可分为4位机、8位机、16位机、32位机。
按指令体系可分为复杂指令体系(Complex Instruction Set Computer，CISC)和精简指令体系(Reduced Instruction Set Computer，RISC)。
四、单片机的特点与应用范围
单片机的结构形式及其采用的半导体工艺，使得单片机具有以下特点与适用范围。
1．特点
(1)优异的性价比。一块单片机芯片价格在几元至几十元之间，比较便宜。
(2)集成度高、体积小、可靠性高。
(3)控制能力强。为了满足工业控制的要求，单片机的指令系统均有丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作和位处理功能。
(4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
(5)外部总线增加I2C等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
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