單片機原理、接口技術與程式設計

《單片機原理、接口技術與程式設計》是2014年8月清華大學出版社出版的圖書，作者是劉煥成。

基本介紹

• 中文名：單片機原理、接口技術與程式設計
• 作者：劉煥成
• 出版時間：2014年8月
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302372578
• 定價：39.5 元

內容簡介

本書系統地介紹了MCS51系列單片機的組成原理、指令系統、接口技術、系統硬體和應用程式的設計方法。全書分為3篇。第1～7章為基礎篇。其中，第1～4章討論51機的工作原理、資源、體系結構、指令系統及程式結構等方面的內容；第5～7章討論標準51機自帶資源（I/O、中斷源、定時器、異步串列口）的原理及套用技術。其內容是51機最小套用系統的全部技術和必備知識，與目前流行的片上系統套用知識體系相吻合。第8～10章為提高篇，內容是關於51機系統匯流排與接口電路設計方面的知識。其中，第8章和第9章討論的匯流排與系統擴展的內容從另一個角度體現了51機強大的功能；第10章是同步串列匯流排技術，是現代單片機套用的熱門技術。第3篇為實踐篇，即第11章，以實驗指導書的形式編寫，供課內實踐用，貫穿前面兩篇的核心內容，並體現其技術要點。

本書可作為高等院校電子信息工程、自動化、機電工程、計算機等各專業單片機原理及套用等課程的教材或參考書，也可作為單片機套用領域的工程技術人員的參考書。

圖書目錄

第1章單片機概論31.1單片機是什麼3

1.2單片機的起源與發展現狀3

1.3單片機的基本結構4

1.4單片機的特點及工作方式4

1.4.1單片機的特點4

1.4.2單片機的套用範圍5

1.4.3單片機中幾類常用的存儲器5

1.4.4單片機的幾個概念6

1.4.551系列單片機的發展8

1.5單片機選型及單片機系統開發9

1.5.1單片機選型要點9

1.5.2單片機系統的開發過程9

1.6單片機系統開發必備的知識、能力與條件10

1.7本章要點11

習題111

第2章數制與編碼13

2.1數制13

2.1.1十進制13

2.1.2十進制記數14

2.1.3二進制14

2.1.4二進制記數14

2.1.5八進制15

2.1.6十六進制15◆單片機原理、接口技術與程式設計2.2數制間的轉換16

2.2.1二進制、十六進制數向十進制轉換的方法16

2.2.2十進制數轉換成二進制、十六進制數16

2.2.3二進制數與十六進制數的相互轉換17

2.2.4十進制數與十六進制數轉換的實用方法18

2.3二進制運算19

2.3.1二進制算術運算19

2.3.2二進制邏輯運算21

2.4計算機中數的表示方法22

2.4.1位、位元組和字22

2.4.2數的碼制22

2.4.3編碼25

習題226

第3章MCS51系列單片機系統硬體27

3.1MCS51系列單片機內部與外部結構27

3.1.1MCS51系列單片機硬體資源27

3.1.2標準51單片機的引腳排列及功能31

3.2單片機正常工作的硬體條件34

3.3標準51機的I/O結構34

3.3.1I/O口結構34

3.3.2P0口內部結構及使用34

3.3.3P1口內部結構及使用36

3.3.4P2口內部結構及使用36

3.3.5P3口內部結構及使用36

3.451系列單片機存儲器結構37

3.4.1程式存儲器38

3.4.2內部數據存儲器38

3.4.3外部數據存儲器45

3.4.4非易失性數據存儲器46

3.4.5存儲器地址重疊問題46

習題346

第4章單片機套用系統編程基礎47

4.1從源程式到可執行代碼47

4.2機器碼、彙編語言和高級語言48

4.3MCS51單片機彙編語言指令分析49

4.3.1MCS51單片機彙編語言指令格式49

4.3.2MCS51單片機指令中的符號說明49

4.3.3MCS51單片機的定址方式50

4.3.4MCS51單片機指令概述51

4.4彙編語言程式的組成與結構64

4.4.1彙編語言程式的組成部分64

4.4.2彙編語言程式結構與一般格式66

4.5從C語言過渡到C5171

4.5.1從C語言向C51過渡的重要環節71

4.5.2有關C51的補充說明74

4.6程式設計舉例75

4.6.1程式流程圖76

4.6.2與I/O操作無關的程式設計76

4.6.3與I/O操作有關的程式設計86

4.6.4關於彙編指令用法的補充說明96

4.7本章重點98

習題498

第5章中斷101

5.1中斷的基本概念101

5.1.1中斷的定義及中斷工作方式101

5.1.2中斷優先權103

5.1.3中斷的條件、中斷識別及中斷返回105

5.1.4中斷向量及其用法106

5.1.5中斷回響時間107

5.1.6外部中斷事件信號的作用時間107

5.2標準51機中斷源的內部結構108

5.3中斷控制109

5.3.1中斷允許與禁止110

5.3.2中斷請求標誌位111

5.3.3中斷優先權控制112

5.4外部中斷編程舉例113

5.5外部中斷源的復用技術117

5.6本章重點120

習題5120

第6章定時/計數器121

6.1定時/計數器及時間的表達121

6.1.1時間的表達方式121

6.1.2標準51機定時/計數器結構121

6.2T0、T1的工作原理及時間解析度122

6.2.1T0、T1的工作方式122

6.2.2定時/計數工作原理123

6.3T0、T1套用舉例125

6.3.1查詢方式125

6.3.2定時/計數器套用中斷方式128

6.4定時/計數器T2原理及套用138

6.4.1與T2相關的特殊功能暫存器138

6.4.2T2的工作方式及套用140

6.5本章重點147

習題6147

第7章串列口及異步串列通信149

7.1通信的基本概念149

7.1.1通信的意義149

7.1.2通信的定義及數據的傳輸149

7.2串列通信152

7.2.1串列通信協定152

7.2.2串列通信方式152

7.2.3通信控制器154

7.3串列口結構及工作原理154

7.3.1串列口的工作方式155

7.3.2串列口工作方式157

7.3.3異步串列口通信的過程159

7.4串列通信編程舉例159

7.4.1雙機通信160

7.4.2奇偶校驗162

7.4.3定時器T1溢出率的計算方法168

7.4.4累加和校驗171

7.5多機通信原理及系統設計173

7.6RS232C接口標準178

7.7RS485接口181

7.7.1RS485接口標準182

7.7.2RS485傳送/接收器183

7.7.351單片機RS485通信系統設計183

7.8串口方式0套用舉例185

7.8.1LED數碼管的電路結構與顯示原理185

7.8.2多位LED數碼管的驅動187

7.8.3多位LED數碼管的驅動電路設計187

7.9本章重點194

習題7195

提高篇

第8章MCS51單片機並行匯流排系統1998.1MCS51系列單片機的並行匯流排199

8.1.1最小套用系統及擴展系統199

8.1.2構建匯流排系統的條件與匯流排分類200

8.1.3MCS51系列單片機並行匯流排擴展方法201

8.2匯流排擴展電路常用器件簡介204

8.327系列EPROM型存儲器匯流排擴展方法207

8.3.1晶片容量與地址線的數目207

8.3.2晶片工作時序及特性參數209

8.3.3程式存儲器擴展舉例210

8.4MCS51單片機外部數據存儲器匯流排擴展方法214

8.4.1單片機常用數據存儲器215

8.4.262系列數據存儲器的接口電路設計217

8.5外部非易失性數據存儲器及匯流排擴展方法220

8.5.1EEPROM型非易失性存儲器概述220

8.5.228系列並行接口EEPROM的一般特性220

8.5.328系列存儲器的數據安全措施221

8.6MCS51匯流排系統的地址解碼技術222

8.7異步高速雙連線埠靜態RAM225

8.7.1概述225

8.7.2IDT7132與51機接口電路設計226

8.8本章重點228

習題8229

第9章MCS51單片機接口技術231

9.1並行接口I/O晶片8255A231

9.1.18255A的內部結構和外部特性231

9.1.28255A的編程命令234

9.1.38255A的工作方式236

9.2模數轉換器245

9.2.1研究模數、數模轉換器的意義245

9.2.2A/D轉換的原理245

9.3MAX114與51機接口電路設計250

9.3.1基於MAX114的51機採樣程式設計254

9.3.2發揮MAX114高速轉換優勢的方法257

9.4數模轉換器的擴展257

9.4.1DAC的技術性能指標257

9.4.2DAC套用中一般要考慮的問題259

9.4.3DAC0832的內部結構與外部特性260

9.4.4DAC0832與51機的接口電路與程式設計264

9.5液晶顯示器與51機的接口270

9.5.1點陣液晶顯示器270

9.5.2KM12864點陣液晶顯示器272

9.5.3液晶顯示器與51機接口電路設計275

9.5.4液晶顯示器應用程式舉例276

9.6本章重點285

習題9285

第10章同步串列匯流排及其套用287

10.1同步串列通信簡介287

10.2SPI匯流排及其套用287

10.2.1SPI匯流排簡介287

10.2.2具有SPI接口的實時時鐘晶片DS1306288

10.3I2C匯流排299

10.3.1I2C匯流排時序分析299

10.3.2I2C匯流排接口器件在51機系統中的套用300

10.4一線匯流排時序分析及套用308

10.4.1DS18B20簡介308

10.4.2DS18B20的套用315

10.5同步串列接口模數和數模轉換器326

10.5.1同步串列接口ADC——LTC1598326

10.5.2同步串列接口DAC——MAX520330

10.6本章重點334

習題10335

實踐篇

第11章課內實驗指導339實驗1系統開發的基本技能訓練339

實驗2外部中斷342

實驗3定時器與I/O綜合套用344

實驗4異步串列通信實驗345

實驗5定時、中斷和串口綜合套用346

實驗68255A方式0套用348

實驗7外部RAM套用351

實驗8並行匯流排接口ADC套用351

實驗9DAC與ADC聯合套用353

實驗10一線串列匯流排器件套用354

實驗11多機異步串列通信實驗355

附錄AASCII碼錶357

附錄BMCS51系列單片機指令編碼表359參考文獻366第1章計算機網路技術基礎知識1

1.1計算機網路技術概述1

1.1.1計算機網路的作用1

1.1.2計算機網路的發展2

1.1.3計算機網路的定義4

1.1.4計算機網路的組成5

1.1.5計算機網路的分類6

1.2計算機網路的協定體系11

1.2.1計算機網路協定體系概述11

1.2.2計算機網路協定體系模型12

1.2.3無線網路的協定層次特點14

1.3無線通信和無線網路簡史14

1.4無線網路的分類15

1.4.1從覆蓋範圍分類15

1.4.2從套用角度分類17

1.5計算機網路和無線網路的套用18

1.5.1計算機網路的常見套用18

1.5.2無線網路的套用19

1.5.3無線和移動的區別20

1.6計算機網路技術的進展20

1.6.1高速乙太網20

1.6.2IPv6和下一代Internet21

1.6.3P2P技術21

1.6.4網路安全22

1.7相關的標準化和權威組織22

1.7.1電信領域中的標準化組織22

1.7.2網路和通信領域的權威組織231.8本書概要25

習題26

參考文獻26

第2章無線通信和網路仿真技術基礎28

2.1無線電頻譜28

2.1.1無線電管理部門29

2.1.2無線電頻譜的劃分29

2.2無線傳輸介質和方式30

2.2.1無線傳輸介質30

2.2.2微波通信30

2.2.3紅外線通信32

2.3擴頻技術33

2.3.1跳頻擴頻34

2.3.2直接序列擴頻35

2.4復用和多址技術36

2.5調製技術38

2.5.1常用調製方式38

2.5.2典型的調製技術介紹39

2.6天線技術40

2.6.1天線的分類40

2.6.2天線的主要指標40

2.6.3天線的關鍵技術42

2.7損傷和衰落44

2.7.1傳輸過程中的損傷44

2.7.2移動環境中的衰落46

2.8MIMO47

2.9網路仿真技術簡介48

2.9.1OPnet仿真平台48

2.9.2NS2仿真平台49

2.9.3MatLab仿真平台49

2.10NS2基礎知識50

2.10.1NS2的獲取和安裝50

2.10.2NS2的基本框架50

2.10.3NS2的簡單語法51

2.10.4NS2主要類庫介紹54

2.11用NS2進行無線網路仿真55

習題56

參考文獻57

第3章無線區域網路58

3.1無線區域網路概述58

3.1.1無線區域網路的定義58

3.1.2無線區域網路的特點59

3.1.3無線區域網路的分類61

3.2無線區域網路的組成與服務62

3.2.1無線區域網路的組成62

3.2.2無線區域網路的拓撲結構63

3.2.3無線區域網路的服務64

3.3無線區域網路協定體系結構66

3.3.1IEEE 802.11協定標準66

3.3.2IEEE 802.11物理層68

3.3.3IEEE 802.11MAC協定69

3.3.4IEEE 802.11最佳化技術70

3.3.5其他無線區域網路技術標準74

3.4無線區域網路的套用76

3.4.1無線區域網路的套用領域76

3.4.2無線區域網路的套用實例78

3.5無線區域網路的仿真79

3.5.1隱藏節點問題仿真79

3.5.2暴露節點問題仿真84

習題89

參考文獻90

第4章無線城域網91

4.1無線城域網概述91

4.2IEEE 802.16(WiMax)標準92

4.2.1IEEE 802.16簡介92

4.2.2IEEE 802.16的工作特性及關鍵技術93

4.2.3IEEE 802.16協定體系結構94

4.3IEEE 802.16(WiMax)工作場景95

4.3.1WiMax系統組成95

4.3.2WiMax套用場景96

4.4WiMax與WiFi技術比較96

4.5WiMax的套用實例97

4.6無線城域網的仿真98

4.6.1WiMax模組的安裝98

4.6.2WiMax的協定仿真100

習題106

參考文獻106

第5章無線廣域網108

5.1無線廣域網概述108

5.2IEEE 802.20技術標準109

5.2.1IEEE 802.20的發展109

5.2.2IEEE 802.20的組成與模型110

5.2.3IEEE 802.20的性能和協定棧111

5.2.4IEEE 802.20與IEEE 802.16e、3G的比較114

5.32G/3G/4G技術簡介115

5.3.12G技術115

5.3.23G技術116

5.3.34G技術116

5.4無線廣域網的套用117

5.4.1無線廣域網的套用概述117

5.4.2無線廣域網的套用實例118

習題118

參考文獻119

第6章無線自組織網路120

6.1Ad Hoc網路概述120

6.1.1Ad Hoc網路的背景120

6.1.2移動Ad Hoc網路的定義121

6.1.3MANET的特點121

6.2MANET體系結構和協定原理122

6.2.1MANET的結構122

6.2.2MANET的協定層次123

6.2.3MANET的路由協定124

6.3MANET的其他技術129

6.4Ad Hoc網路的套用130

6.5MANET的仿真131

6.5.1AODV協定仿真131

6.5.2DSR協定仿真136

習題137

參考文獻138

第7章無線感測器網路139

7.1無線感測器網路概述139

7.1.1無線感測器網路的背景139

7.1.2無線感測器網路的特性139

7.1.3無線感測器網路的研究熱點141

7.2無線感測器網路的體系結構142

7.2.1無線感測器網路的套用系統架構142

7.2.2無線感測器網路的節點組成143

7.2.3無線感測器網路的節點體系結構144

7.2.4無線感測器網路的網路結構145

7.3無線感測器網路的通信協定146

7.3.1無線感測器網路的協定棧146

7.3.2無線感測器網路的協定研究147

7.3.3定向擴散路由協定149

7.3.4Sensor MAC協定153

7.4無線感測器網路的套用156

7.4.1無線感測器網路的套用領域156

7.4.2無線感測器網路的套用實例159

7.5無線感測器網路的研究進展160

7.6無線感測器網路的仿真162

7.6.1定向擴散協定仿真163

7.6.2Sensor MAC協定仿真168

習題173

參考文獻173

第8章無線個域網174

8.1無線個域網概述174

8.1.1個域網的基本概念174

8.1.2無線個域網的基本概念174

8.1.3無線個域網的分類175

8.2無線個域網的關鍵技術176

8.3IEEE 802.15技術標準178

8.4無線個域網的協定180

8.4.1藍牙協定180

8.4.2ZigBee路由協定181

8.5ZigBee的協定體系結構184

8.5.1ZigBee的分層協定棧184

8.5.2ZigBee的網路層和套用層185

8.5.3ZigBee的組網過程187

8.6無線個域網的套用實例187

8.7無線個域網的仿真189

8.7.1IEEE 802.15.4MAC協定仿真189

8.7.2ZigBee路由協定仿真196

習題197

參考文獻198

第9章衛星網路199

9.1衛星網路概述199

9.1.1衛星網路通信的基本概念199

9.1.2衛星網路的發展200

9.1.3衛星網路的特點202

9.1.4衛星網路的分類204

9.1.5衛星網路的拓撲與組網205

9.2衛星網路原理206

9.2.1衛星軌道206

9.2.2衛星網路的通信體制208

9.2.3衛星網路的關鍵技術209

9.2.4衛星網路的組成和工作過程210

9.2.5衛星鏈路211

9.3衛星網路套用212

9.3.1衛星網路套用概述212

9.3.2典型的衛星網路系統213

9.3.3典型的衛星網路套用214

9.4衛星網路的仿真215

9.4.1衛星網路仿真實驗的背景215

9.4.2銥星系統仿真216

9.4.3Teledesic系統仿真221

9.5衛星網路的發展前景224

9.5.1世界衛星通信網路的發展前景224

9.5.2我國衛星通信網路的發展前景226

習題226

參考文獻226

第10章其他無線網路技術228

10.1超寬頻無線傳輸228

10.1.1UWB技術的定義228

10.1.2UWB技術的特點228

10.1.3UWB技術的套用230

10.2無線網狀網230

10.2.1無線網狀網的簡介230

10.2.2無線網狀網的優勢232

10.3認知無線電232

10.3.1認知無線電的簡介232

10.3.2認知無線電的基本功能233

10.3.3認知無線電的關鍵技術234

10.4近距離無線通信235

10.4.1近距離無線通信的概念和特點235

10.4.2近距離無線通信的發展前景236

習題236

參考文獻236

第11章無線網路安全238

11.1網路安全概述238

11.1.1網路安全威脅238

11.1.2網路安全防禦技術239

11.2無線網路安全簡史241

11.3無線網路的安全威脅242

11.4無線網路攻擊的防禦方案245

11.5無線網路安全技術的發展趨勢246

習題247

參考文獻247

附錄A相關術語縮寫詞對照表249

附錄B配套實驗指南252