单片机原理与应用

第1章单片机简介

11.1MCS　51单片机基本知识1

1.1.1MCS　51单片机的基本结构1

1.1.2MCS　51单片机封装形式和外部引脚2

1.2MCS　51外围附加电路(时钟和复位)5

1.2.1单片机的时钟电路5

1.2.2复位电路5

1.3MCS　51系列6

1.4单片机的应用7

思考题8

第2章输出口及其应用9

2.1MCS　51存储器结构简介9

2.1.1单片机存储器的工作原理9

2.1.2MCS　51单片机数据存储器11

2.1.3MCS　51单片机程序存储器13

2.1.4MCS　51单片机的特殊功能寄存器13

2.2MCS　51的输入／输出口14

2.2.1P0口15

2.2.2P1口16

2.2.3P2口16

2.2.4P3口17

2.2.5P0～P3口使用中应注意的问题18

2.3典型输出电路(LED/马达／扬声器驱动电路)18

2.3.1LED驱动电路18

2.3.2扬声器驱动电路20

2.4指令格式及寻址方式20

2.4.1指令的格式20

2.4.2单片机的寻址方式20

2.5算术运算指令21

2.5.1加法指令212.5.2减法指令23

2.5.3乘除指令25

2.5.4十进制调整指令25

2.6数据传送指令26

2.6.1片内数据RAM及寄存器间的数据传送指令26

2.6.2堆栈操作指令28

2.6.3数据交换指令30

2.6.4片外RAM数据传送指令31

2.6.5程序存储器查表指令32

2.7输出口应用实例33

2.7.1单灯循环点亮33

2.7.2双灯循环点亮34

2.7.3七段数码管静态驱动36

2.7.4七段数码管动态驱动38

思考题39

第3章输入口及其应用41

3.1MCS　51时序41

3.1.1MCS　51时序定时单位41

3.1.2MCS　51的指令时序42

3.2控制转移指令42

3.2.1无条件转移指令42

3.2.2条件转移指令43

3.2.3调用和返回指令46

3.2.4空操作指令47

3.3输入口应用实例48

3.3.1信号灯电路48

3.3.2BCD译码器驱动50

3.3.3手动计数器电路 51

思考题53

第4章中断及其应用54

4.1MCS　51中断的基本概念54

4.2MCS　51单片机的中断控制与响应55

4.2.1中断控制寄存器55

4.2.2中断响应过程57

4.3逻辑运算指令58

4.3.1累加器A的清零、取反指令58

4.3.2逻辑“与”运算指令59

4.3.3逻辑“或”运算指令60

4.3.4逻辑“异或”运算指令60

4.3.5循环位移指令62

4.4中断系统应用63

思考题67

第5章定时器／计数器及其应用68

5.1MCS　51的定时器／计数器结构68

5.1.1概述68

5.1.2定时器/计数器的基本结构、工作方式及应用68

5.2位操作指令72

5.2.1位传送指令72

5.2.2位状态操作指令72

5.2.3位逻辑运算指令73

5.3定时器／计数器应用74

5.3.1定时器/计数器应用步骤74

5.3.2定时器/计数器应用举例74

思考题84

第6章汇编语言程序设计85

6.1汇编语言程序设计85

6.1.1程序设计语言85

6.1.2汇编语言语句结构86

6.1.3伪指令87

6.1.4汇编语言程序设计的过程89

6.2程序的基本结构90

6.2.1顺序程序设计90

6.2.2分支程序设计91

6.2.3循环程序设计97

6.2.4查表程序设计102

6.2.5散转子程序的设计103

思考题106

第7章串行口及其应用108

7.1MCS　51串行口的基本结构108

7.2MCS　51串行通信工作方式及应用110

7.2.1串行工作方式0 110

7.2.2串行工作方式1111

7.2.3串行工作方式2112

7.2.4串行工作方式3113

7.3串行口应用113

7.3.1串行口输入113

7.3.2串行口输出115

思考题117

第8章LED阵列及其应用118

8.1LED阵列118

8.1.1LED点阵的结构及工作原理118

8.1.2LED点阵驱动电路设计 120

8.2LED应用120

思考题127

第9章综合实例128

9.1迎宾机器人128

9.1.1“迎宾机器人”实现的功能128

9.1.2主要功能模块129

9.1.3程序设计130

9.2交通灯控制133

9.3花样彩灯136

9.4外部RAM读写控制140

附录AKeil集成开发环境使用说明144

A.1Keil μVision2软件操作简介144

A.1.1Keil μVision2简介144

A.1.2Keil μVision2 的安装144

A.1.3建立第1个Keil A51程序144

A.2Keil μVision2程序的调试150

A.2.1进入仿真状态150

A.2.2认识各个仿真窗口150

A.2.3程序的运行控制152

A.2.4外围设备的访问153

附录BMCS　51指令表155附录C利用NI Multisim 10 MCU模块进行“单片机”课程仿真的方法160

C.1创建一个新的MCU工程161

C.2输入源代码162

C.3搭建电路162

C.4程序调试与仿真162

参考文献164

第1章单片机简介11.1MCS　51单片机基本知识1

1.1.1MCS　51单片机的基本结构1

1.1.2MCS　51单片机封装形式和外部引脚2

1.2MCS　51外围附加电路6

1.2.1单片机的时钟电路6

1.2.2复位电路7

1.3MCS　51系列8

思考题8

第2章输出口及其应用9

2.1MCS　51存储器结构简介9

2.1.1单片机存储器的工作原理9

2.1.2MCS　51单片机数据存储器11

2.1.3MCS　51单片机程序存储器13

2.1.4MCS　51单片机的特殊功能寄存器13

2.2MCS　51的输入／输出口14

2.2.1P0口14

2.2.2P1口16

2.2.3P2口16

2.2.4P3口17

2.2.5P0～P3口使用中应注意的问题18

2.3典型输出电路(LED/马达／扬声器驱动电路)18

2.3.1LED驱动电路19

2.3.2扬声器驱动电路19

2.4指令格式及寻址方式20

2.4.1指令的格式20

2.4.2单片机的寻址方式21

2.5算术运算指令22

2.5.1加法指令22

2.5.2减法指令232.5.3乘除指令24

2.5.4十进制调整指令25

2.6数据转移指令25

2.6.1片内数据RAM及寄存器间的数据传送指令25

2.6.2堆栈操作指令27

2.6.3数据交换指令29

2.6.4片外RAM数据传送指令29

2.6.5程序存储器查表指令30

2.7输出口应用实例31

2.7.1单灯循环点亮31

2.7.2双灯循环点亮33

2.7.3七段数码管静态驱动34

2.7.4七段数码管动态驱动38

思考题40

第3章输入口及其应用41

3.1MCS　51时序分析41

3.1.1MCS　51时序定时单位41

3.1.2MCS　51的指令时序42

3.2控制转移指令43

3.2.1无条件转移指令43

3.2.2条件转移指令44

3.2.3调用和返回指令46

3.2.4空操作指令48

3.3输入口应用实例48

3.3.1信号灯电路48

3.3.2BCD译码器驱动49

3.3.3防抖按键识别电路51

3.3.4手动计数器电路 53

思考题54

第4章中断及其应用55

4.1MCS　51中断的基本概念55

4.2MCS　51单片机的中断控制与响应56

4.2.1中断源56

4.2.2中断控制57

4.2.3中断响应过程59

4.3逻辑运算指令60

4.3.1累加器A的清零及取反指令60

4.3.2逻辑“与”运算指令60

4.3.3逻辑“或”运算指令61

4.3.4逻辑“异或”运算指令62

4.3.5循环位移指令64

4.4中断系统应用实例65

4.4.1外部中断INT0实例65

4.4.2外部中断INT1实例67

4.4.3两个外部中断实例69

思考题71

第5章定时器／计数器及其应用72

5.1MCS　51的定时器／计数器结构72

5.1.1概述72

5.1.2定时器/计数器的基本结构、工作方式及应用72

5.2位操作指令79

5.2.1位传送指令79

5.2.2位状态操作指令80

5.2.3位逻辑运算指令81

5.3定时器／计数器应用实例81

5.3.160秒定时器实例81

5.3.2定时器控制彩灯85

5.3.3产生报警声音87

思考题89

第6章汇编语言程序设计90

6.1汇编语言程序设计90

6.1.1程序设计语言90

6.1.2汇编语言语句结构91

6.1.3伪指令91

6.1.4汇编语言程序设计的过程93

6.2程序的基本结构94

6.2.1顺序程序设计95

6.2.2分支程序设计96

6.2.3循环程序设计100

6.2.4查表程序设计102

6.2.5跳转子程序的设计103

思考题106

第7章串行口及其应用108

7.1MCS　51串行口的基本结构108

7.3MCS　51串行通信工作方式及应用109

7.3.1串行工作方式0 109

7.3.2串行工作方式1111

7.3.3串行工作方式2112

7.3.4串行工作方式3112

7.5串行口应用112

7.5.1串行口输入112

7.5.2串行口输出113

思考题114

第8章LED阵列及其应用115

8.1LED阵列115

8.1.1LED点阵发光显示器的结构及工作原理115

8.1.2LED点阵驱动电路设计117

8.2LED应用实例117

思考题119

第9章综合实例120

9.1迎宾机器人120

9.1.1“迎宾机器人”实现的功能120

9.1.2主要功能模块121

9.1.3程序设计123

9.2交通灯控制125

9.3花样彩灯128

9.4外部存储器读写控制133

9.5计算器136

附录AKeil集成开发环境使用说明155

A.1Keil uVision2软件操作简介155

A.1.1Keil uVision2简介155

A.1.2Keil uVision2 的安装156

A.1.3建立第1个Keil A51程序156

A.2Keil uVision2程序调试161

A.2.1进入仿真状态161

A.2.2认识各个仿真窗口161

A.2.3程序的运行控制163

A.2.4外围设备的访问164

附录BMCS　51指令表165

附录C利用NI Multisim 10 MCU模块进行单片机课程的仿真170

参考文献174

本书以MCS51系列单片机为基本内容，介绍了8051机的基本概念、内核结构、工作原理、面向用户的特性、指令系统、程序设计以及μVision2开发环境；叙述了单片机存储器系统设计、输入/输出接口设计和中断系统的设计与应用等；讨论了汇编语言程序设计等；最后还介绍了利用Multisim 10的MCU模块进行单片机计算机仿真的方法和步骤。本书实例都经过Multisim 10仿真模拟，各章均附有习题与思考题。本书内容由浅入深，配有习题，通俗易懂，便于自学，可作为本科及高职高专院校电气信息类、仪器仪表类、计算机应用类、自动化类及其他相关专业单片机技术课程的教材和教学参考书，也适合作为相关专业的工程技术人员学习单片机应用技术的参考书。