单片机系统设计及工程应用

　　本书系统介绍了51系列单片机的基本原理和应用，从应用系统设计的角度出发，较为全面地介绍了单片机应用系统设计中的相关技术。全书共11章，内容分别为单片机系统概述、单片机硬件系统设计基础、指令系统与编程技术、中断系统与定时器应用、串行通信技术、单片机系统扩展及应用、单片机应用系统开发环境、单片机应用系统设计、系统抗干扰设计、实用外围电路设计、常用传感器。作者总结多年来教学和科研的实践经验，为了解决读者在学习单片机技术及实际应用中的难点和疑惑，对难点进行详细描述，适当进行要点归纳，力求简洁实用，注重系统设计能力的培养，侧重设计方法和实际应用。本书可作为工科院校电子信息、通信工程、计算机科学与技术、仪器仪表、工业自动化等相关专业单片机系统设计课程教材，以及高职高专相关专业单片机应用课程教材，对于工程技术人员及广大单片机爱好者，本书也极具参考价值。

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第1章单片机系统概述1
1.1单片机内部结构及特点2
1.2单片机的发展与分类3
1.2.1单片机的发展3
1.2.2单片机的分类4
1.3单片机技术的发展趋势6
1.4单片机的应用领域7
习题18
第2章单片机硬件系统设计基础9
2.151系列单片机家族成员9
2.1.1Intel公司的MCS-51系列单片机9
2.1.2Atmel公司的AT89系列单片机10
2.1.3Atmel公司的AT89C2051单片机12
2.1.4Philips公司的51系列单片机13
2.251系列单片机内部结构及引脚功能14
2.2.151系列单片机内部结构14
2.2.251系列单片机外部引脚及功能15
2.3单片机CPU基本模型17
2.3.1算术逻辑单元ALU.累加器ACC及寄存器B18
2.3.2程序状态字PSW18
2.3.3程序计数器PC19
2.3.4堆栈指针SP19
2.3.5数据指针寄存器DPTR19
2.451系列单片机存储器结构20
2.4.1存储器分类及配置20
2.4.2程序存储器20
2.4.3内部数据存储器22
2.4.4外部数据存储器26
2.5单片机的并行端口及应用26
2.5.1并行端口的内部结构26
2.5.2并行端口的应用29
2.5.3并行端口的负载能力31
2.6单片机时序31
2.6.1几个基本概念32
2.6.2CPU取指令和执行指令的时序32
2.7时钟及复位电路34
2.7.1时钟电路34
2.7.2复位电路35
习题237
第3章指令系统与编程技术38
3.151系列单片机指令系统概述38
3.1.151系列单片机指令特点及分类38
3.1.251系列单片机汇编语言指令格式39
3.1.3指令长度和指令周期40
3.251系列单片机寻址方式41
3.2.1立即寻址41
3.2.2寄存器寻址41
3.2.3直接寻址42
3.2.4寄存器间接寻址43
3.2.5变址寻址43
3.2.6相对寻址44
3.2.7位寻址44
3.3指令系统45
3.3.1数据传送指令45
3.3.2算术运算指令52
3.3.3逻辑运算指令与移位指令55
3.3.4控制转移指令57
3.3.5位操作指令63
3.4常用伪指令65
3.5程序设计技术67
3.5.1数据运算与处理67
3.5.2程序分支与转移68
3.5.3程序的散转70
3.5.4循环程序设计72
习题375
第4章中断系统与定时器应用79
4.151系列单片机的中断系统79
4.1.1中断的概念79
4.1.2中断源80
4.1.3中断控制82
4.1.4中断响应84
4.1.5中断系统的应用85
4.2定时器/计数器88
4.2.1定时器/计数器的基本原理88
4.2.2定时器/计数器的控制方式89
4.2.3定时器/计数器的工作方式90
4.2.4定时器/计数器的应用93
4.2.5应用实例94
习题4100
第5章串行通信技术102
5.1基本概念102
5.251系列单片机串行通信接口106
5.2.1串行口组成及相关寄存器106
5.2.2串行口的工作方式107
5.2.3波特率设置110
5.2.4多机通信113
5.3串行口应用实例114
5.3.1利用串行口扩展LED显示器114
5.3.2利用串行口输入开关量115
5.3.3双机通信系统116
5.3.4电流环在通信系统中的应用119
5.4RS-232C串行总线及应用120
5.4.1RS-232C总线120
5.4.2RS-232C在工程中的应用122
习题5125
第6章单片机系统扩展及应用127
6.1单片机系统总线的形成127
6.2外部数据存储器的扩展129
6.2.1全译码130
6.2.2部分译码133
6.2.3线选法134
6.3外部程序存储器的扩展135
6.3.1EPROM扩展135
6.3.2E2PROM扩展举例137
6.4并行I/O端口扩展技术139
6.4.1简单I/O端口的扩展140
6.4.2LED数码显示器扩展141
6.4.3键盘接口146
6.4.48255A可编程并行I/O接口扩展150
6.5单片机系统扩展举例156
6.5.1LED点阵式大屏幕显示器设计156
6.5.2智能电子钟设计159
6.5.3D/A转换器164
6.5.4A/D转换器169
6.5.5智能温度计设计173
6.5.6红外遥控器设计175
习题6177
第7章单片机应用系统开发环境181
7.1开发系统的组成与功能181
7.1.1在线仿真功能182
7.1.2调试功能182
7.1.3辅助设计功能183
7.1.4程序固化功能184
7.2应用系统调试184
7.2.1硬件调试方法184
7.2.2软件调试方法186
7.3单片机仿真系统举例187
7.3.1仿真器功能187
7.3.2仿真器硬件介绍187
7.3.3软件安装188
习题7189
第8章单片机应用系统设计190
8.1系统设计内容190
8.1.1硬件系统组成190
8.1.2系统设计内容193
8.2系统开发过程193
8.2.1需求分析与市场调研194
8.2.2可行性分析194
8.2.3方案设计194
8.2.4样机研制195
8.2.5系统调试195
8.2.6批量生产195
8.3系统设计方法195
8.3.1熟悉设计对象195
8.3.2确定I/O类型和数量196
8.3.3单片机选型198
8.3.4确定存储器199
8.3.5确定I／O接口芯片199
8.3.6系统设计200
8.3.7实验板设计202
8.3.8实验电路调试203
8.3.9系统结构设计205
8.4系统调试206
8.4.1常用调试工具206
8.4.2系统调试方法209
习题8213
第9章系统抗干扰设计214
9.1干扰源分析214
9.2硬件抗干扰技术215
9.2.1元器件选用215
9.2.2接插件选择216
9.2.3印制电路板抗干扰技术216
9.2.4执行机构抗干扰技术217
9.3软件抗干扰技术217
9.3.1设置软件陷阱217
9.3.2软件看门狗218
9.3.3软件冗余技术219
9.3.4软件抗干扰设计219
9.3.5软件自诊断技术220
9.4电源抗干扰技术221
9.4.1电源系统干扰源221
9.4.2电源抗干扰措施222
9.5系统接地技术223
9.5.1系统地线分类223
9.5.2地线的处理原则223
9.6I/O通道抗干扰技术224
9.6.1开关信号的抗干扰措施224
9.6.2模拟通道的抗干扰设计226
9.6.3长线传输的抗干扰技术227
习题9229
第10章实用外围电路设计230
10.1运算放大器实用技术230
10.1.1理想运算放大器230
10.1.2基本运算电路231
10.1.3实用电路232
10.1.4保护电路239
10.2电流/电压转换电路240
10.2.1电压／电流转换电路240
10.2.2电流／电压转换电路241
习题10241
第11章常用传感器242
11.1传感器概述242
11.2传感器选择与应用247
11.3传感器的抗干扰技术248
11.4智能传感器251
11.4.1智能传感器概述251
11.4.2智能传感器的组成及功能252
习题11254
附录A：ASCII字符表255
附录B：按字母顺序排列51系列单片机指令一览表256
附录C：按功能排列51系列单片机指令表260
参考文献264