單片機原理及應用

目 錄

第1章單片機智慧基因傳承1

1.1第一臺計算機的誕生1

1.1.1了不起的龐然大物ENIAC1

1.1.2實現零突破的孤勇者ABC3

1.1.3王者大比拼ENIAC PK ABC6

1.2誰是最強計算機之父7

1.2.1莫奇利和埃克特7

1.2.2阿塔那索夫8

1.2.3馮·諾依曼8

1.2.4阿蘭·圖靈8

1.2.5“大人物”代表作品的關聯度11

1.3計算機的存儲結構11

1.3.1ENIAC設計缺陷的救星“馮·諾依曼結構”11

1.3.2牛氣沖天的潛力股“哈佛結構”12

1.3.3存儲結構大PK13

1.4單片機的存儲結構14

第2章揭開單片機神秘的面紗17

2.1單片機的概念18

2.1.1微型計算機的主要組成結構18

2.1.2微型計算機應用形態上的分類19

2.1.3單片機的定義20

2.1.4單片機、單片機硬件系統、單片機系統三者的關系21

2.2單片機的組成21

2.2.1單片機內部資源總體概述22

2.2.2經典的MCS51單片機系列產品的組成22

2.3單片機的分類24

2.3.1單片機與單片機的差異24

2.3.2按單片機的位數分類25

2.3.3單片機的其他分類方法26

2.3.4常見的單片機27

2.4單片機的特點及應用27

2.4.1單片機的特點28

2.4.2單片機的應用28

2.5單片機的發展方向29

第3章MCS51單片機強健的體魄32

3.1MCS51單片機的外部引腳及功能32

3.1.1MCS51單片機的引腳33

3.1.2MCS51外部引腳功能33

3.2MCS51單片機的內部結構37

3.2.1MCS51單片機的CPU38

3.2.2MCS51單片機的存儲器42

3.2.3MCS51單片機的I/O接口47

3.3MCS51單片機的時鐘電路及復位電路51

3.3.1時鐘電路51

3.3.2復位電路54

3.3.3MCS51單片機的工作時序56

第4章MCS51單片機聰明的大腦63

4.1MCS51單片機的指令系統概述63

4.1.1指令概述64

4.1.2指令格式64

4.1.3指令中的常用符號65

4.2指令系統的尋址方式66

4.2.1尋址方式67

4.2.2尋址空間68

4.3指令系統分類介紹69

4.3.1數據傳送類指令70

4.3.2算術運算類指令73

4.3.3邏輯運算類指令77

4.3.4控制轉移類指令79

4.3.5位（布爾）操作類指令84

第5章MCS51單片機的語言藝術89

5.1匯編語言概述89

5.1.1匯編語言語句格式90

5.1.2匯編語言程序的設計步驟92

5.1.3匯編語言程序的基本結構93

5.2匯編語言源程序匯編96

5.2.1手工匯編: 原始而煩瑣的方法97

5.2.2機器匯編: 現代且高效的選擇97

5.2.3MCS51單片機常用偽指令: 程序的指揮棒98

5.3匯編語言實用程序設計100

5.3.1數學運算程序設計100

5.3.2排序和數據極值查找程序設計106

5.3.3查表程序設計109

5.3.4數據的拼拆和轉換程序設計110

第6章MCS51單片機的應急反應115

6.1中斷系統概述115

6.1.1中斷的基本概念116

6.1.2MCS51單片機中斷系統特點116

6.1.3中斷技術的應用場景116

6.2中斷系統結構與寄存器116

6.2.1中斷系統結構117

6.2.2中斷系統相關的特殊功能寄存器117

6.3中斷響應與處理120

6.3.1中斷響應條件120

6.3.2中斷響應過程121

6.3.3中斷響應時間121

6.3.4外部中斷的觸發方式122

6.3.5中斷請求的撤銷123

6.4中斷服務程序的設計124

6.4.1中斷服務程序的“舞臺演繹”基本流程125

6.4.2“舞臺演繹”基本流程的實例解析125

6.4.3多個外部中斷源系統設計127

6.4.4中斷編程實例129

第7章MCS51單片機的時間守護者132

7.1定時器/計數器的結構132

7.1.1定時器/計數器的結構概述132

7.1.2定時器/計數器的工作模式133

7.1.3定時器/計數器的控制134

7.2定時器/計數器的工作方式135

7.2.1工作方式0(13位定時器/計數器)135

7.2.2工作方式1(16位定時器/計數器)136

7.2.3工作方式2(8位定時器/計數器)136

7.2.4工作方式3137

7.3定時器/計數器對輸入信號的要求138

7.4定時器/計數器的應用139

7.4.1工作方式1的應用140

7.4.2工作方式2的應用141

7.4.3工作方式3的應用143

7.4.4定時器/計數器的綜合應用144

第8章MCS51單片機的溝通橋梁150

8.1串行通信的基本概念150

8.1.1串行通信與並行通信: 速度的較量151

8.1.2串行通信的方向性: 單工、半雙工與全雙工151

8.1.3異步通信與同步通信: 節奏的掌控152

8.1.4控制信號: 確保溝通順暢的“小助手”154

8.2串行口的結構及工作方式154

8.2.1串行口的結構155

8.2.2串行口的工作方式157

8.3波特率及波特率的產生方法161

8.3.1波特率162

8.3.2波特率的產生方法162

8.4串行口編程和應用164

8.4.1串行口數據傳送方式164

8.4.2串行口工作方式0的應用165

8.4.3串行口工作方式1的應用167

8.4.4串行口工作方式2的應用171

8.4.5串行口工作方式3的應用173

8.4.6串行口多機通信的應用174

第9章MCS51單片機的記憶擴展177

9.1單片機與外圍設備的“親密對話”177

9.1.1獨立連接與總線連接178

9.1.2總線的作用: 讓溝通更順暢178

9.1.3實例講解: 單片機與外設的“甜蜜互動”179

9.2MCS51單片機的外部總線180

9.2.1MCS51單片機的外部總線結構180

9.2.2常見的地址鎖存器與MCS51外部並行總線電路181

9.2.3MCS51單片機讀寫外部RAM時序183

9.2.4MCS51單片機讀寫外部ROM時序186

9.3總線的連接與地址空間分配188

9.3.1總線的連接188

9.3.2線選法189

9.3.3譯碼法191

9.4靜態數據存儲器的擴展: SRAM篇195

9.4.1“擴容神器”——常用的靜態RAM（SRAM）芯片195

9.4.2典型的外擴數據存儲器的接口電路196

9.5程序存儲器的擴展: ROM、EPROM、E2PROM篇199

9.5.1ROM的奧秘199

9.5.2EPROM的探索200

9.5.3常用的E2PROM芯片204

9.6EPROM和RAM的綜合擴展209

9.6.1綜合擴展的硬件接口電路210

9.6.2擴展存儲器電路的軟件設計212

第10章MCS51的觸角世界216

10.1擴展I/O接口的設計216

10.1.1接口電路的作用——數據的中轉站與速度協調官 217

10.1.2I/O端口的編址方法——給每個端口發“身份證”217

10.1.3I/O數據的傳送方式218

10.1.4擴展I/O接口電路的方法219

10.2MCS51單片機與LED顯示器電路接口224

10.2.1LED顯示器接口原理224

10.2.2LED顯示器電路設計實例226

10.3MCS51單片機與液晶接口230

10.3.1液晶顯示器的分門別類231

10.3.2點陣字符型液晶顯示模塊大揭秘231

10.3.3單片機與LCD的接口及軟件編程236

10.4MCS51單片機與鍵盤接口239

10.4.1鍵盤: 不只是按鍵那麼簡單239

10.4.2按鍵去抖: 讓信號更穩定239

10.4.3鍵盤的接口: 獨立式與行列式240

10.4.4鍵盤的工作方式244

10.4.5鍵盤與單片機交互三層次模型245