本書深入淺出、循序漸進、全面系統(tǒng)地從計算機基礎(chǔ)知識開始,介紹了MCS-51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行口、存儲器的擴展、并行I/O接口的擴展、輸入/輸出設(shè)備及接口技術(shù)等的基本原理及應(yīng)用實例。全書注重理論聯(lián)系實際,特別注重應(yīng)用實例的典型性。大部分章后附有思考題與習題。
本書可供機械、電氣、電子、計算機、自動化等工科專業(yè)大學本科生使用,也可作為高等專科學校、高等職業(yè)技術(shù)學院及成人教育學院相關(guān)專業(yè)的教材和從事動態(tài)測試、控制和智能儀器儀表等工作的科技人員的參考用書。
全書注重理論聯(lián)系實際,特別注重應(yīng)用實例的典型性。大部分章后附有思考題與習題。
隨著社會的發(fā)展,人們的生活水平日益提高,對各個方面的個性化需求也變得更加強烈,作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機械行業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。進入21世紀以來,機械行業(yè)發(fā)展的特點突出了現(xiàn)代化高新技術(shù)的綜合利用,其趨勢是柔性化、敏捷化、智能化和信息化。
國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃和2035年遠景目標均指出,要加強高端科研儀器設(shè)備的研發(fā)制造,加快推進制造強國、質(zhì)量強國建設(shè),促進先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合,培育先進制造業(yè)集群,推動集成電路、航空航天、機器人、工程機械、高端數(shù)控機床等產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
本書的編寫內(nèi)容創(chuàng)新點及實用性的具體表現(xiàn)如下:
1)本書以計算機基礎(chǔ)知識開篇,覆蓋單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、典型應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的全部基本內(nèi)容,創(chuàng)新性地設(shè)立了單片機原理教材的結(jié)構(gòu)體系,滿足中小學時情況下的教學需要。
2)本書是以學生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,圍繞機電測控系統(tǒng)設(shè)計、制造、調(diào)試、操作等控制問題展開闡述,結(jié)合機械工程實例的應(yīng)用特點,面向新工科專業(yè)的單片機原理及應(yīng)用教材。
本書的具體編寫形式創(chuàng)新點包括以下幾點:
1)編寫的指導(dǎo)思想:在新工科背景下,基于產(chǎn)出導(dǎo)向要求,對于機械類與近機械類專業(yè)學生的單片機原理課程體系,做到既與機械類專業(yè)背景相適應(yīng)、相融合,又要考慮單片機原理及應(yīng)用的完備體系,不僅使學生掌握扎實的計算機基礎(chǔ)知識、單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng),還要使學生具備對機電系統(tǒng)測控等典型復(fù)雜問題進行分析、編程和控制的能力,具備對機電測控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、軟件組成的必要設(shè)計分析計算的能力。
2)結(jié)構(gòu)體系:以單片機原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基本體系結(jié)構(gòu)為主,綜合考慮開發(fā)軟件和典型應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計;以單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系運動控制器,以指令系統(tǒng)編程聯(lián)系控制軟件設(shè)計。
3)書中結(jié)合課程思政元素:以機械工程中的工程倫理為抓手,結(jié)合我國在機械工程領(lǐng)域的研究成果,培養(yǎng)學生的工程責任意識、四個自信意識。
由于時間倉促,并限于編者的水平和經(jīng)驗,書中疏漏及錯誤之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
高等學校教師
前言
第1章單片機概述
1.1單片機的概念及主要特點
1.1.1單片機的概念
1.1.2單片機的特點
1.2單片機的歷史及發(fā)展概況
1.3常見單片機生產(chǎn)廠家及機型
1.3.1MCS-51系列與AT89×××系列單片機
1.3.2衍生品種的8051單片機
1.3.3PIC系列單片機與AVR系列單片機
1.3.4ARM內(nèi)核單片機
1.3.5其他的嵌入式處理器簡介
1.4單片機的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢
1.4.1單片機的應(yīng)用
1.4.2單片機的發(fā)展趨勢
1.5單片機的開發(fā)流程與開發(fā)工具
1.5.151單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程
1.5.2Keil C51開發(fā)工具簡介
1.5.3Proteus軟件使用簡介
1.5.4單片機開發(fā)仿真器
思考題與習題1
第2章MCS-51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)
2.1MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能
2.1.1MCS-51系列單片機的基本結(jié)構(gòu)組成
2.1.2MCS-51系列單片機的引腳功能
2.2MCS-51系列單片機的CPU
2.2.1運算器
2.2.2控制器
2.2.3布爾處理器
2.3時鐘和CPU時序
2.3.1時鐘電路
2.3.2CPU時序
2.4復(fù)位與節(jié)電工作方式
2.4.1復(fù)位
2.4.2節(jié)電工作方式
2.5MCS-51系列單片機存儲器結(jié)構(gòu)
2.5.1程序存儲器
2.5.2數(shù)據(jù)存儲器RAM
2.5.3特殊功能寄存器
2.5.4位地址空間
2.6MCS-51并行I/O端口
2.6.1I/O端口的特點
2.6.2各端口功能
2.6.3端口結(jié)構(gòu)
2.6.4端口的讀-修改-寫操作
2.6.5端口的負載能力與要求
2.7單片機的最小系統(tǒng)
思考題與習題2
單片機原理及應(yīng)用
目錄第3章MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng)
3.1指令系統(tǒng)概述
3.1.1機器碼指令與匯編語言指令
3.1.2指令格式
3.1.3指令系統(tǒng)說明
3.1.4偽指令
3.2尋址方式
3.2.1寄存器尋址
3.2.2直接尋址
3.2.3立即尋址
3.2.4寄存器間接尋址
3.2.5基址寄存器+變址寄存器間接尋址(變址尋址)
3.2.6相對尋址
3.2.7隱含尋址
3.3MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)
3.3.1數(shù)據(jù)傳送指令
3.3.2算術(shù)運算指令
3.3.3邏輯運算指令
3.3.4位操作指令
3.3.5控制轉(zhuǎn)移指令
3.4匯編語言程序設(shè)計基礎(chǔ)
3.4.1程序設(shè)計的基本步驟
3.4.2匯編語言源程序的格式
3.5匯編語言程序設(shè)計舉例
3.5.1順序程序設(shè)計
3.5.2分支程序設(shè)計
3.5.3循環(huán)程序設(shè)計
3.5.4子程序設(shè)計
3.5.5查表程序設(shè)計
3.5.6散轉(zhuǎn)程序設(shè)計
思考題與習題3
第4章MCS-51系列單片機的中斷系統(tǒng)
4.1中斷的概念
4.2中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及中斷控制
4.2.1中斷源
4.2.2中斷控制
4.3中斷響應(yīng)及中斷處理過程
4.3.1中斷響應(yīng)
4.3.2中斷處理
4.3.3中斷返回
4.3.4中斷請求的撤銷
4.4中斷程序舉例
4.4.1主程序
4.4.2中斷服務(wù)程序
思考題與習題4
第5章MCS-51系列單片機的定時器/計數(shù)器
5.1定時器/計數(shù)器概述
5.1.1計數(shù)和定時
5.1.2定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)
5.2定時器/計數(shù)器應(yīng)用
思考題與習題5
第6章MCS-51系列單片機的串行口
6.1串行通信的基本知識
6.1.1數(shù)據(jù)通信
6.1.2串行通信的傳輸方式
6.1.3異步通信和同步通信
6.2串行口的結(jié)構(gòu)
6.2.1串行口控制寄存器SCON
6.2.2電源控制寄存器PCON
6.3串行口的工作方式
6.3.1串行口工作方式0
6.3.2串行口工作方式1
6.3.3串行口工作方式2和方式3
6.4波特率設(shè)置
6.4.1波特率的定義
6.4.2定時器T1產(chǎn)生波特率的計算
6.5多機通信
6.5.1通信標準
6.5.2多機通信原理
6.6串行口的應(yīng)用設(shè)計舉例
6.6.1單片機與單片機之間或單片機與外設(shè)之間的通信
6.6.2單片機與PC之間的通信
思考題與習題6
第7章MCS-51系列單片機并行擴展原理及應(yīng)用
7.1MCS-51系列單片機并行擴展原理
7.2MCS-51存儲器擴展
7.2.1常見的EPROM芯片介紹
7.2.2程序存儲器擴展
7.2.3數(shù)據(jù)存儲器擴展
7.3MCS-51系列單片機I/O接口擴展
7.3.1簡單I/O接口擴展
7.3.28255A可編程I/O接口擴展
7.3.38155可編程I/O接口擴展
7.4數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換電路接口技術(shù)
7.4.1D/A轉(zhuǎn)換的基本原理
7.4.2DAC0832接口原理與應(yīng)用
7.4.3AD7520接口原理與應(yīng)用
7.5模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路接口技術(shù)
7.5.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理
7.5.2ADC0809接口原理與應(yīng)用
7.5.3TLC1543接口原理與應(yīng)用
7.6單片機控制LCD 1602液晶顯示器的顯示
7.6.1LCD 1602液晶顯示模塊簡介
7.6.2單片機控制字符型LCD 1602的顯示案例
思考題與習題7
第8章MCS-51系列單片機串行擴展原理及應(yīng)用
8.1LIN總線擴展原理及應(yīng)用
8.1.1LIN總線簡介
8.1.2LIN總線數(shù)據(jù)幀定義與工作方式
8.1.3LIN總線擴展應(yīng)用
8.2I2C總線擴展原理及應(yīng)用
8.2.1I2C總線簡介
8.2.2I2C總線數(shù)據(jù)幀定義與工作方式
8.2.3I2C總線擴展應(yīng)用
8.3SPI總線擴展原理及應(yīng)用
8.3.1SPI總線簡介
8.3.2SPI總線數(shù)據(jù)幀定義與工作方式
8.3.3SPI總線擴展應(yīng)用
思考題與習題8
第9章單片機綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
9.1單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基本流程
9.2單片機綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計舉例
9.2.1汽油發(fā)動機點火線圈電阻篩選儀
9.2.2基于總線通信的稱重采集模塊
9.2.3立柱式碼垛機械手單片機控制系統(tǒng)
附錄
附錄AMCS-51系列單片機指令表
附錄BASCII(美國標準信息交換碼)表
參考文獻
書單推薦
