前言
單片機(jī)在一塊芯片上同時(shí)集成了CPU、ROM、RAM以及多種外圍功能接口，具有體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)、可靠性高、使用方便靈活等特點(diǎn)。以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)各種智能化電子設(shè)備，周期短、成本低、易于更新?lián)Q代、維修方便，已成為電子設(shè)計(jì)中普遍的應(yīng)用手段。目前各種單片機(jī)開發(fā)工具層出不窮，英國Labcenter公司推出的Proteus軟件是一個(gè)很好的單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)，它以其特有的虛擬仿真技術(shù)很好地解決了單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真問題，可以在沒有單片機(jī)實(shí)際硬件的情況下，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。采用Proteus虛擬仿真技術(shù)，可以在原理圖設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，使設(shè)計(jì)過程變得簡單容易。
隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及，學(xué)習(xí)單片機(jī)的人越來越多。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機(jī)原理與應(yīng)用相關(guān)課程。由于單片機(jī)本身的特點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)方法很難在教學(xué)中體現(xiàn)單片機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程，尤其是一些涉及硬件的操作，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制、外圍功能接口設(shè)計(jì)等，僅憑課堂上的講述很難讓學(xué)生理解，教學(xué)效果不好。Proteus軟件的出現(xiàn)為解決上述難題帶來了契機(jī)，利用虛擬仿真技術(shù)，可以在教學(xué)中通過個(gè)人計(jì)算機(jī)現(xiàn)場繪制原理圖，并直接在原理圖上編寫調(diào)試應(yīng)用程序，配合各種虛擬儀表來展現(xiàn)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過程。
Proteus軟件已有20多年的歷史，涵蓋了PIC、AVR、MCS8051、68HC11、ARM等微處理器模型，以及多種常用電子元器件，包括74系列、CMOS4000系列集成電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤、LCD顯示器、LED顯示器，還提供示波器、邏輯分析儀、通信終端、電壓/電流表、I2C/SPI終端等各種虛擬儀表，這些都可以直接用于虛擬仿真，極大地提高了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。在單片機(jī)教學(xué)中采用Proteus軟件，使單片機(jī)的學(xué)習(xí)過程變得直觀形象。基于原理圖的虛擬模型仿真，可實(shí)現(xiàn)源碼級(jí)的程序調(diào)試，還能看到程序運(yùn)行后的輸入輸出效果。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上修改原理電路圖要比在實(shí)驗(yàn)箱上修改硬件電路容易得多，成功進(jìn)行虛擬仿真并獲得期望結(jié)果之后，再制作實(shí)際硬件進(jìn)行在線調(diào)試，可以獲得事半功倍的效果。學(xué)生普遍反映，利用Proteus軟件平臺(tái)學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)，比以往單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)更易于接受，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。作為我國本土單片機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的佼佼者，深圳宏晶公司研發(fā)的STC系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)具有ISP在系統(tǒng)編程、IAP在應(yīng)用編程和在線仿真調(diào)試功能，為單片機(jī)的學(xué)習(xí)和開發(fā)應(yīng)用提供了更為方便的手段。本書有一些案例所采用的就是STC系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)。
本書在第2版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂，在構(gòu)思及選材上，注意盡量符合單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展要求，給出了大量Proteus仿真設(shè)計(jì)實(shí)例，同時(shí)給出了匯編語言和C語言程序代碼，以方便讀者對(duì)照學(xué)習(xí)。
全書共分10章。
第1章闡述8051單片機(jī)的基本組成、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及CPU時(shí)序，并介紹了深圳宏晶公司研發(fā)的STC系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及其ISP、IAP在線仿真調(diào)試功能。
第2章闡述Proteus虛擬仿真技術(shù)，介紹了在ISIS集成環(huán)境中繪制原理電路圖、匯編語言源代碼調(diào)試，以及與Keil環(huán)境聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試的方法。
第3章闡述8051單片機(jī)指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì)，給出了大量程序?qū)嵗��?br>第4章闡述Keil C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，介紹了C51的基本語句、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)格式和目標(biāo)代碼的段管理，以及C51匯編語言程序的接口及其參數(shù)傳遞規(guī)則，并給出了混合編程舉例。
第5章闡述單片機(jī)中斷系統(tǒng)與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，介紹了它們的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方法。
第6章闡述單片機(jī)串行口通信技術(shù)，介紹了單片機(jī)之間以及與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信的原理和方法，以及利用Keil C51底層函數(shù)實(shí)現(xiàn)printf()重定向的基本方法。
第7章闡述單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展，介紹了存儲(chǔ)器擴(kuò)展、I/O端口擴(kuò)展以及I2C總線擴(kuò)展原理和方法。
第8章闡述數(shù)-模與模-數(shù)轉(zhuǎn)換接口技術(shù)，介紹了DAC0832、ADC0809以及串行轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口方法。
第9章闡述鍵盤與顯示器接口技術(shù)，介紹了矩陣接盤、數(shù)碼管、液晶顯示器等與單片機(jī)的接口方法。
第10章給出了5個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)虛擬仿真設(shè)計(jì)實(shí)例。
本書各章都給出了大量應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)采用匯編語言和C語言編程，所有實(shí)例均在Proteus平臺(tái)上仿真通過，對(duì)加深理解單片機(jī)基本原理以及提高應(yīng)用設(shè)計(jì)能力具有極大幫助。
在本書修訂工作中，徐陽撰寫了第2~4章、第6章、第10章和第11章，其余各章由徐愛鈞撰寫。本書在編寫過程中得到了廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司匡載華總經(jīng)理的大力支持和熱情幫助，在此表示感謝。由于作者水平有限，書中難免會(huì)有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，讀者可通過電子郵件ajxu@163.com、ajxu41@sohu.com直接與作者聯(lián)系。Proteus的DEMO軟件可到官方網(wǎng)站http://www.labcenter.co.uk下載，或者與國內(nèi)代理商廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司聯(lián)系購買正版軟件。