微机原理与接口技术

第1章 从数字电路到单片机

1.1 PIC单片机简介

1.2 与单片机有关的数字电路基础知识

1.2.1 CPU内部的主要部件

1.2.2 CPU与程序代码存储器ROM的关系

1.2.3 CPU与数据寄存器RAM的关系

1.2.4 CPU与功能/接口电路的关系

1.3 ALU电路与算术运算

1.3.1 数字电路实现二进制数减法运算

1.3.2 中规模集成ALU

1.3.3 利用EDA技术模拟8位ALU

1.4 单片机简单工作原理

思考练习题

第2章 PIC16F877A单片机硬件系统概况

2.1 PIC单片机概述

2.2 PIC16F877A单片机内部结构简介

2.3 文件寄存器RAM

2.3.1 通用寄存器

2.3.2 特殊功能寄存器

2.3.3 寻址方式

2.4 堆栈和程序存储器

2.4.1 堆栈

2.4.2 程序存储器ROM

2.4.3 与ROM寻址有关的指令

2.5 单片机的复位

2.5.1 几种不同的复位方式

2.5.2 复位电路

2.6 晶体振荡电路

2.7 PIC16F87X单片机硬件概况总结

思考练习题

第3章 指令系统

3.1 指令时序

3.2 指令系统概览

3.2.1 面向字节操作类

3.2.2 面向位操作类

3.2.3 常数操作和控制操作类

3.3 面向字节操作类指令

3.4 面向位操作类指令

3.5 面向常数操作和控制操作类指令

3.6 指令功能分类

3.7 指令在单片机内部的执行过程

3.7.1 从寻址方式说明

3.7.2 从运算类指令说明

3.8 汇编语言程序设计

3.9 程序在MPLAB软件中的调试

3.9.1 建立工程

3.9.2 编译工程

3.9.3 调试

思考练习题

第4章 输入/输出端口

4.1 RA端口

4.1.1 RA0～RA3、RA5端口输入输出功能

4.1.2 RA4端口输入/输出功能

4.2 RB端口

4.2.1 RB0～RB3端口电路

4.2.2 RB4～RB7端口电路

4.3 RC端口

4.3.1 RC0～RC2、RC5～RC

端口电路

4.3.2 RC3、RC4端口电路

4.4 RD端口

4.5 RE端口

4.6 输入/输出端口的应用

4.6.1 字符型液晶模块1602LCD简介

4.6.2 PIC16F877A驱动1602LCD应用举例

思考练习题

第5章 中断系统

5.1 中断逻辑

5.2 与中断逻辑有关的寄存器

5.2.1 中断控制寄存器INTCON

5.2.2 选项寄存器OPTION_REG

5.3 端口RB做中断信号输入时的工作原理

5.3.1 外部中断输入端RB0/INT

5.3.2 电平变化中断输入端RB4～RB7

5.4 外部中断与电平变化中断的区别

5.5 中断应用设计

5.6 单片机的睡眠及中断唤醒

思考练习题

第6章 定时器/计数器TMR

6.1 从数字电路中的定时器/计数器学习单片机

6.2 TMR0模块电路结构和工作原理

6.2.1 电路结构

6.2.2 TMR0模块的工作原理

6.2.3 “与内部时钟同步”电路的作用

6.2.4 TMR0模块的特点

6.3 TMR0模块设计举例——车辆里程表

6.3.1 TMR0模块初始化为模740的加1计数器

6.3.2 里程变量count与EEPROM之间的关系

6.3.3 车辆里程表电路图

6.3.4 车辆里程表的PICC程序

6.4 利用外部中断设计车辆里程表

6.5 具有车辆里程及速度测量功能的里程表设计

6.6 给车辆里程表增加一个频率可调的信号源

6.7 工作在中断唤醒、看门狗开启时的TMR0模块

6.7.1 PIC16F87X配置位

6.7.2 清看门狗指令应用

6.8 利用EDA技术模拟TMR0电路

思考练习题

第7章 定时器/计数器TMR

7.1 与TMR1模块相关的寄存器

7.2 TMR1模块的电路结构

7.3 TMR1模块的工作原理

7.3.1 定时器工作模式

7.3.2 计数器工作模式

7.3.3 TMR1模块应用设计注意事项

7.4 TMR1、TMR0和外部中断模块的综合应用设计

思考练习题

第8章 定时器TMR1

8.1 与TMR2模块相关的寄存器

8.2 TMR2模块的电路结构

8.3 TMR2模块的工作原理

8.4 TMR2模块的应用设计

思考练习题

第9章 CCP模块

9.1 与CCP模块相关的寄存器

9.2 CCP模块的输入捕捉工作模式

9.2.1 输入捕捉模式的电路结构

9.2.2 输入捕捉模式的工作原理

9.2.3 输入捕捉模式的应用设计

9.3 CCP模块输出比较工作模式

9.3.1 输出比较模式的电路结构

9.3.2 输出比较模式的工作原理

9.3.3 CCP模块输出比较应用

9.3.4 利用输入捕捉和输出比较模块设计红外基带信号发收系统

9.4 CCP模块的脉宽调制PWM

9.4.1 脉宽调制输出模式的电路结构

9.4.2 脉宽调制输出模式的工作原理

9.5 CCP模块的综合应用

思考练习题

第10章 模/数转换器ADC

10.1 A/D转换的基本概念

10.1.1 A/D转换过程

10.1.2 A/D转换器的分类

10.2 ADC模块结构

10.2.1 ADC模块的两个重要指标

10.2.2 ADC模块的电路

10.2.3 与ADC模块相关的寄存器

10.2.4 ADC模块应用时寄存器的定义

10.2.5 ADC模块转换过程

10.3 ADC模块的应用

思考练习题

……

第11章通用同步/异步收发器USART

第12章SPI

第13章实验

附录

参考文献

第1章从数字电路到单片机

单片机(Microcontrollers)诞生于1971年，经历了SCM(Single Chip Microcomputer，单片微型计算机)、MCU(Micro Controller Unit，微控制器)和 SoC(System on Chip，嵌入式系统)三大阶段。

早期的单片机都是8位或4位的，随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到广泛的应用。20世纪90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高，32位单片机进入主流市场。

当代单片机系统已经不只是在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。单片机已渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

如果把学习32位单片机比作上大学，学习8位单片机就是上中学，只有数字电路基础则相当于小学毕业生，让小学生直接上大学很不现实。32位单片机的指令系统和寄存器很复杂，零基础的学生很难在有限的课时学会，而哈佛架构、精简指令集的8位单片机PIC16F877A，除了CPU是8位以外，它的外围模块丰富，和主流32位单片机类似，以它为基础学习微机原理，可以为我们后续学习嵌入式系统打下较好的基础。另外，目前8位单片机仍然有广泛的应用，值得我们学习。基于这样的考虑，本书选择PIC16F877A作为教学对象。

另外，学习单片机需要的基础理论知识包括一些模拟电路和一些C语言基础知识，最重要的是数字电路知识。单片机属于数字电路，其概念、术语、硬件结构和原理都源自数字电路，如果数字电路基础扎实，复杂的单片机硬件结构和原理就容易理解，能轻松地迈开学习的第一步。因此，搞清楚触发器、寄存器、门电路、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)电路、时序逻辑和时序图、进制转换等理论知识，就是学习单片机的前提。

……

本书共13章，主要介绍了8位哈佛架构的单片机电路基本知识，以PIC16F877A型号单片机为主，适当兼顾PIC系列其他型号，主要包含PIC16F8X硬件概况、指令系统、端口、14个中断源等内容。书中的程序基于C语言程序设计，注重应用开发能力的学习和实践。各章均提供有教学视频，读者扫码即可进行学习。