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第1章 概述1

1.1单片机的概念与发展过程1

1.1.1单片机的概念1

1.1.2单片机技术发展过程1

1.1.3单片机技术发展方向3

1.1.4常用数制与编码4

1.2单片机的应用领域与嵌入式系统6

1.2.1单片机的应用领域6

1.2.2嵌入式系统的概念7

1.3单片机应用系统开发过程简述8

1.3.1单片机的编程语言8

1.3.2单片机应用系统的结构9

1.3.3单片机的应用模式10

1.3.4单片机应用系统开发过程简介11

1.4本书特点与教学安排13

1.4.1本书编写的指导思想13

1.4.2本书特点16

1.4.3教学安排建议16

1.5本章小结18

1.6思考题与习题19

第2章 单片机的结构和工作原理20

2.1 MCS-51系列单片机概述20

2.2 89S51单片机的引脚功能说明21

2.2.1 89S51的引脚图与封装21

2.2.2 89S51的引脚功能说明22

2.2.3 89S51的引脚应用特性23

2.3 89S51单片机的内部结构24

2.3.1 89S51的基本组成24

2.3.2 89S51的CPU25

2.4 89S51单片机的存储器27

2.4.1程序存储器28

2.4.2数据存储器29

2.5 89S51单片机的时钟电路与时序31

2.5.1时钟电路31

2.5.2基本时序单位32

2.6 89S51单片机的工作方式33

2.6.1复位工作方式和复位电路33

2.6.2低功耗工作方式35

2.6.3 ISP编程工作方式35

2.7 89S51单片机的输入／输出接口36

2.7.1 P0端口的结构及工作原理36

2.7.2 P1端口的结构及工作原理37

2.7.3 P2端口的结构及工作原理38

2.7.4 P3端口的结构及工作原理38

2.8本章小结39

2.9思考题与习题40

第3章 指令系统41

3.1 MCS-51单片机指令概述41

3.1.1指令格式41

3.1.2符号说明42

3.2寻址方式43

3.2.1寄存器寻址方式43

3.2.2直接寻址方式43

3.2.3寄存器间接寻址方式43

3.2.4立即寻址方式44

3.2.5变址寻址方式44

3.2.6相对寻址方式44

3.2.7位寻址方式45

3.3 89S51单片机的指令系统45

3.3.1数据传送类指令45

3.3.2算术运算类指令47

3.3.3逻辑运算及移位类指令50

3.3.4控制转移类指令52

3.3.5位操作类指令54

3.4本章小结55

3.5思考题与习题56

第4章 单片机程序设计基础57

4.1汇编语言的特点及语句格式57

4.1.1汇编语言的特点57

4.1.2汇编语言的语句格式57

4.2汇编语言程序的基本结构58

4.2.1顺序结构58

4.2.2分支结构59

4.2.3循环结构59

4.3汇编语言的伪指令与汇编60

4.3.1汇编语言的伪指令60

4.3.2汇编语言的汇编62

4.4汇编语言程序设计举例62

4.4.1算术运算程序62

4.4.2数制转换程序66

4.4.3定时程序67

4.4.4查表程序69

4.4.5数据极值查找程序69

4.5 C51高级语言程序设计70

4.5.1 C51的标识符与关键字70

4.5.2 C51语言的数据类型72

4.5.3 C51变量的存储种类和存储器类型73

4.5.4 C51的运算符和表达式75

4.5.5 C51语言的基本语句77

4.5.6 C51函数81

4.5.7 C51语言与汇编语言混合编程的方法84

4.5.8编写C51语言应用程序的基本原则85

4.5.9 C51高级语言程序设计举例87

4.6本章小结89

4.7思考题与习题89

第5章 中断系统91

5.1中断的概念91

5.1.1中断的概念91

5.1.2中断的条件与响应过程92

5.2 89S51的中断系统结构与控制93

5.2.1 89S51的中断源和中断矢量93

5.2.2 89S51的中断系统结构94

5.2.3中断的控制95

5.3中断应用举例100

5.3.1单外部中断源系统的设计100

5.3.2多外部中断源系统的设计101

5.4本章小结102

5.5思考题与习题102

第6章 定时器／计数器104

6.1定时器／计数器的结构与控制104

6.1.1 89S51定时器／计数器的结构104

6.1.2定时器／计数器的控制105

6.2定时器／计数器的4种工作方式106

6.2.1工作方式1106

6.2.2工作方式2107

6.2.3工作方式3108

6.2.4工作方式0110

6.3定时器／计数器的应用举例110

6.3.1脉冲信号的产生111

6.3.2脉冲宽度的测量112

6.4本章小结112

6.5思考题与习题113

第7章 串行口UART114

7.1串行口UART的结构与控制114

7.1.1串行口的结构114

7.1.2串行口的控制115

7.2串行口的工作方式116

7.2.1工作方式0116

7.2.2工作方式1117

7.2.3工作方式2118

7.2.4工作方式3119

7.3串行口应用举例119

7.3.1串行口UART扩展并行I/O接口119

7.3.2串行口UART实现双机异步串行通信121

7.3.3串行口UART实现多机异步串行通信122

7.4本章小结127

7.5思考题与习题128

第8章 单片机的常用接口技术129

8.1键盘接口129

8.1.1独立式按键130

8.1.2矩阵键盘131

8.2 LED显示器接口135

8.2.1 LED数码管136

8.2.2 LED数码管的静态显示接口137

8.2.3 LED数码管的动态显示接口138

8.3 DAC接口140

8.3.1 DAC0832与单片机的接口140

8.3.2 TLC5618与单片机的接口143

8.4 ADC接口146

8.4.1 ADC0809与单片机的接口147

8.4.2 MC14433与单片机的接口150

8.5外部并行三总线接口153

8.6大功率器件驱动接口155

8.6.1光耦接口155

8.6.2继电器接口156

8.6.3双向晶闸管输出接口157

8.6.4固态继电器输出接口157

8.7本章小结158

8.8思考题与习题159

第9章 串行总线技术160

9.1串行通信基本知识160

9.1.1并行通信和串行通信160

9.1.2串行通信的传输方式160

9.1.3通信协议161

9.2串行通信EIA系列总线标准及其接口164

9.2.1 RS-232C总线164

9.2.2 RS-422/485总线165

9.2.3单片机与PC之间的通信167

9.3三线制同步串行总线接口169

9.3.1 SPI总线简介169

9.3.2 MICROWIRE接口简介171

9.3.3 SPI接口单片机P89LPC93x与ADC器件AD7810的通信171

9.3.4 MICROWIRE接口E2 PROM器件AT93C46的应用174

9.4 I2C总线177

9.4.1 I2C总线简介177

9.4.2 P89C66x系列单片机I2C总线编程规范178

9.4.3 I2C接口DAC转换器MAX517的应用181

9.5 CAN总线183

9.5.1 CAN总线简介184

9.5.2 CAN总线控制器185

9.5.3 CAN总线通信接口设计实例185

9.6 USB总线187

9.6.1 USB总线原理187

9.6.2 USB总线通信接口设计实例189

9.7 1-Wire单总线191

9.7.1 1-Wire单总线简介191

9.7.2单总线温度传感器DS 18B20及其应用192

9.8本章小结196

9.9思考题与习题197

第10章 单片机应用系统的开发环境198

10.1单片机应用系统的开发方法198

10.1.1单片机应用系统的开发过程198

10.1.2单片机应用系统的仿真调试201

10.2 Keil μVision2集成开发环境204

10.2.1 Keil μVision2的主要特性205

10.2.2 Keil μVision2的使用方法206

10.3 Proteus仿真软件215

10.3.1 Proteus主界面介绍215

10.3.2 Proteus绘制电路原理图217

10.3.3 Proteus与KeilμVision2的联调219

10.4单片机应用系统开发小工具220

10.4.1波特率初值计算工具221

10.4.2数码管编码器221

10.4.3定时器计算工具222

10.4.4串口调试助手222

10.5本章小结223

10.6思考题与习题223

第11章 基于嵌入式实时操作系统的单片机程序设计方法225

11.1嵌入式实时操作系统的概念225

11.1.1嵌入式系统的特征225

11.1.2嵌入式实时操作系统的概念226

11.2在电子系统设计中引入实时操作系统的意义226

11.2.1两种软件开发模式的比较227

11.2.2嵌入式应用中使用ERTOS的必要性227

11.2.3嵌入式操作系统环境下的应用软件设计228

11.2.4嵌入式操作系统环境下的应用软件调试229

11.3嵌入式实时操作系统RTX51介绍229

11.3.1 RTX51的技术参数229

11.3.2几个概念230

11.3.3 RTX51 Tiny内核分析233

11.3.4 RTX51 Tiny内核源代码236

11.4基于RTX51的单片机程序设计方法238

11.4.1目标系统需求238

11.4.2软件设计指导方针238

11.4.3任务划分的原则239

11.4.4应用程序的架构241

11.5本章小结243

11.6思考题与习题243

第12章 基于RTX51的乐曲编辑器和发生器的设计244

12.1设计任务244

12.2方案设计与论证244

12.2.1以FPGA为核心的实现方案244

12.2.2以MCU为核心的实现方案245

12.3系统硬件设计245

12.3.1系统硬件电路原理图245

12.3.2人机交互界面246

12.4基于RTX51的系统软件设计247

12.4.1乐曲的表示方法247

12.4.2编辑乐曲的软件实现方法249

12.4.3播放乐曲的软件实现方法250

12.4.4系统软件流程框图251

12.5系统源程序清单252

12.5.1 C51高级语言主程序252

12.5.2读AT24C02汇编语言子程序261

12.5.3写AT24C02汇编语言子程序263

12.5.4键盘扫描汇编语言子程序265

12.5.5实时操作系统RTX51 Tiny内核程序266

12.6本章小结266

第13章 数控电流源的设计267

13.1设计任务267

13.2方案设计与论证267

13.2.1 D/A转换模块设计方案的论证与比较268

13.2.2恒流源模块设计方案的论证与比较268

13.2.3数据采集模块设计方案的论证与比较269

13.2.4辅助电源、主电源设计方案的论证与比较270

13.2.5键盘、显示器设计方案的论证与比较271

13.3理论计算与EWB仿真272

13.3.1采样电阻值的确定272

13.3.2 D/A转换器分辨率的确定272

13.3.3 TLC5618参考电压的确定272

13.3.4主电源参数的确定272

13.3.5用EWB进行电路仿真273

13.4系统硬件设计273

13.4.1 MCU微控制器、键盘、显示器电路图274

13.4.2 D/A转换模块、恒流源模块的电路图274

13.4.3数据采集模块的电路图276

13.4.4辅助电源、主电源的电路图277

13.5系统软件设计277

13.5.1主程序流程框图278

13.5.2设置输出电流给定值程序流程框图278

13.5.3设置电流步进值程序流程框图279

13.5.4键盘扫描程序流程框图280

13.6系统测试方法与结果分析280

13.6.1测试使用的仪器280

13.6.2恒流特性的测试281

13.6.3电流步进值为1 mA的测试281

13.6.4纹波电流的测试282

13.6.5输出电流范围的测试282

13.6.6输出电压的测试282

13.6.7 1～99 mA内任意电流步进值设置功能的测试283

13.6.8测试结果分析283

13.7系统使用说明书284

13.7.1键盘界面284

13.7.2菜单操作284

13.8系统源程序清单285

13.8.1 C51高级语言主程序285

13.8.2键盘扫描汇编语言子程序294

13.8.3写TLC5618的汇编语言子程序295

13.8.4读MC 14433的汇编语言子程序296

13.8.5显示缓冲器的汇编语言子程序297

13.9本章小结298

附录A 单片机课程设计299

附录B 89S51指令表308

参考文献312