基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書的主要特色
（1）內容敘述循序漸進、通俗易懂、系統完整；（2）難點分散，適合於入門者自學，加快入門過程；（3）注意激發讀者興趣，知識與技能並舉；（4）容易上手，開發手段經濟實用，兼顧了技能實訓、電子製作、課程設計、畢業設計和項目開發；（5）強調學用結合、理論與實踐無縫連線，力戒紙上談兵、坐而論道的學習模式；（6）注重實效性，突出實用性、創新性和資料性；（7）大膽地捨棄了許多同類圖書中保留的一些過時知識、過時技術、過時器件、過時概念和過時觀點，淡化了一些不適宜初學者的內容；（8）獨創性地擴充了一些新知識、新概念、新技術和新觀點，強化了一些適用於入門者的內容；（9）以讀者的求知需要、認識規律和市場需求為寫作主線，以單片機的套用開發為出發點和落腳點； （10）始終堅持“單片機貴在姓單”的主軸，注意把握單片機向單片系統邁進的大趨勢，減少不合時宜的擴展技術和臃腫的擴充內容。
本書的內容安排
第1章內容主要講解的是：各式各樣的人機界面器件，包括各種開關信號輸入器件和各種發聲或發光輸出顯示器件。
第2章內容主要講解的是：多種常用人機界面器件與單片機的接口技術，以及開發套用實例，包括硬體接線和軟體編程方法。
第3章內容主要講解的是：普通型號80C51單片機都會包含的兩個16位定時器/計數器T0和T1及其套用開發技術；專門設計了一系列豐富新穎、功能奇特的套用實例，包括延遲定時、累加計數、輸入捕捉、輸出比較、脈寬調製、一分為二等不同用法，彌補了經典80C51單片機的一些不足。
第4章內容主要講解的是：中斷和中斷源概念、80C51的中斷邏輯和中斷功能及其套用技巧；定時器中斷和外部引腳中斷的套用實例；引申了中斷源的擴充方法、觸鍵中斷的實現方法等。
第5章內容主要講解的是：串列通信的基本概念、80C51單片機的通用同步/異步接收/傳送器串列通信接口結構及其套用技巧和套用實例。
第6章內容主要講解的是：匯流排和並行匯流排概念、80C51單片機的並行匯流排接口，以及並行匯流排擴展技術；利用74系列通用器件擴展I/O連線埠、利用81C55專用器件擴展I/O連線埠和定時器的方法和實例。
第7章內容主要講解的是：復位源、復位操作和復位狀態的概念，以及復位源設計與復位源擴充技術；在經典80C51上實現欠壓復位、看門狗復位、非法地址復位、軟體復位，及其復位標誌位設定和套用的新技術。
第8章內容主要講解的是：單片機套用系統時鐘源的選擇和設計技術、系統電源的規劃和設計技術、系統節電模式的選擇和喚醒方式。
第9章內容主要講解的是：單片機片載FLASH程式存儲器的燒寫編程技術和保護手段；系統地介紹了傳統的並行編程機制和新興的串列編程機制；詳細地剖析了SPI串口編程和UART串口編程的性能特點；深刻分析了ISP編程技術和IAP編程技術的實現機理和異同比較。
本書的編寫目標
努力追求“從入門到提高、從知識到技能”平滑上升的學習效果；不僅能“授人以魚”，而且更能“授人以漁”；不僅傳授單片機知識，而且更注重教會開發方法和套用技巧；不僅可以提高理論水平，而且更側重強化將所學知識轉化為實際工作的能力；力圖實現將每一位有志於邁進單片機王國的外行人，培養成既懂單片機知識，又能掌握基於單片機的智慧型電子產品開發技能的內行人。為了達到這一目標，除了恰當的引導和正確的學習方法之外，當然也離不開讀者的自身努力。“興趣是最好的老師！”作者深信這個哲理。培養讀者的學習興趣比傳授知識更重要。一旦幫助讀者樹立起濃厚的學習興趣和強烈的求知慾望，就很可能達到令人受益終生的特殊效果，這也應該是每一位教育工作者追求的最高境界！
單片機的學習、套用與開發是一個環節多、實踐性強的循序漸進過程，在整個學習和實踐過程中所用到的各種軟體和硬體輔助工具種類也較多。如果讀者在學習和實踐過程中遇到什麼困難可以與我們聯繫，作者願意在自己的能力範圍之內幫助解決或者協調解決。80C51族系8位單片機陣容龐大，兼容型號繁多，生產廠家眾多，堪稱世界之最。由於它不僅資料龐雜而且有些技術過時，需要認真梳理、精挑細選甚至親手驗證，加之作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀友不吝賜教。
目錄
第1章形形色色的人機界面器件及其功能特點 1
1.1概述 1
1.1.1人機界面器件的作用 1
1.1.2人機界面器件的類型 1
1.2靜態類輸入器件 2
1.2.1撥碼開關 2
1.2.2撥動開關 3
1.2.3鈕子開關和船形開關 4
1.2.4按鍵自鎖開關（按鍵開關） 4
1.2.5撥盤開關 5
1.2.6琴鍵開關和波段開關 5
1.2.7跳線開關 6
1.3動態類輸入器件 7
1.3.1輕觸開關（按鈕開關） 7
1.3.2微動開關 9
1.3.3薄膜開關 9
1.3.4導電橡膠開關 10
1.3.5水銀開關 10
1.3.6振動開關 11
1.3.7鐵磁開關 11
1.3.8霍爾開關 12
1.3.9磁控開關 13
1.3.10角度開關 14
1.3.11溫控開關 14
1.3.12光敏開關 15
1.3.13反射式光電檢測開關 15
1.3.14透射式光電檢測開關 17
1.3.15一體化紅外遙控信號接收頭 18
1.3.16音頻輸入和聲控開關 19
1.4視覺類輸出器件 20
1.4.1分立式發光二極體LED 20
1.4.2LED數碼管 23
1.4.3LED點陣模組 24
1.4.4LCD液晶顯示器 25
1.4.5基於HD44780的字元點陣式LCD模組 28
1.4.6鎢絲類信號指示燈 38
1.5聽覺類輸出器件 39
1.5.1壓電蜂鳴器 39
1.5.2電磁蜂鳴器 40
1.5.3動圈式揚聲器 41
1.5.4訊響器和報警器 42
1.6動作類輸出器件 42
1.6.1小型繼電器 42
1.6.2直流馬達 44
1.6.3步進馬達 45
第2章常用人機界面器件的接口技術 48
2.1開關類輸入器件的接口方法和設計技巧 48
2.1.1撥碼開關 48
2.1.2跳線開關 49
2.1.3單列式按鍵開關 50
2.1.4陣列式按鍵開關 58
2.2LED類輸出器件的接口方法和設計技巧 73
2.2.1分立LED的驅動 73
2.2.2LED數碼管靜態驅動方式 75
2.2.3LED數碼管動態驅動方式 79
2.2.4LED點陣模組動態驅動方式 86
2.3LED數碼管和按鍵開關組合接口方法和設計技巧 89
2.3.1利用通用器件74HC164和PCF8574/A 89
2.3.2利用專用器件HD7279A 90
2.4字元型LCD模組接口方法和設計技巧 95
2.4.18位並行接口方法 95
2.4.24位並行接口方法 101
2.4.3UART異步串列接口方法 107
2.4.4UART同步串列接口方法 108
2.5音響輸出接口方法和設計技巧 108
2.5.1壓電蜂鳴器的驅動 109
2.5.2自帶音源電磁蜂鳴器的驅動 110
2.5.3無音源電磁蜂鳴器的驅動 110
第3章定時器/計數器及其套用開發技術 112
3.1定時器/計數器模組的基本用途 112
3.280C51中定時器/計數器T0和T1的特性 113
3.3定時器/計數器T0和T1相關的暫存器 114
3.4T0和T1模組的電路結構和工作原理 116
3.4.1循環累加計數暫存器 117
3.4.2脈源選擇電路 117
3.4.3脈源控制電路 118
3.5定時器/計數器的4種工作方式 119
3.5.1方式1（16位計數暫存器） 119
3.5.2方式0（13位計數暫存器） 120
3.5.3方式2（8位自動重裝載計數暫存器） 121
3.5.4方式3（2×8位計數暫存器） 121
3.6定時器/計數器模組的套用舉例 123
3.6.1用作硬體定時器的編程方法 123
3.6.2用作硬體計數器的編程方法 129
3.6.3輸入捕捉功能的實現方法 133
3.6.4輸出比較功能的實現方法 138
3.6.5脈寬調製功能的實現方法 141
3.6.6定時器T0一分為二的套用方法 144
第4章中斷功能及其套用技巧 147
4.1中斷的基本概念 147
4.280C51的中斷源和中斷邏輯 149
4.2.1中斷源 149
4.2.2中斷邏輯 149
4.2.3中斷優先權 150
4.3中斷相關的暫存器 151
4.4中斷處理 153
4.4.1中斷功能的編程方法 153
4.4.2中斷回響的延遲時間 156
4.4.3需要注意的一些問題 157
4.5中斷功能的套用舉例 158
4.5.1定時器/計數器溢出中斷的編程方法和套用技巧 158
4.5.2外部引腳中斷的編程方法和套用技巧 164
4.6外部中斷的擴充方法和設計技巧 170
4.6.1用T0和T1外部脈衝源的擴展法 171
4.6.2用並行連線埠擴展法（觸鍵中斷功能的實現） 175
第5章串列接口及其套用技巧 181
5.1串列通信的基本概念 181
5.1.1串列通信的兩種基本方式 182
5.1.2串列通信中數據傳送方向 183
5.1.3串列通信中的控制方式 184
5.1.4串列通信中的碼型、編碼方式和幀結構 185
5.1.5串列通信中的檢錯和糾錯方式 186
5.1.6串列通信組網方式 187
5.1.7串列通信接口電路和參數 189
5.1.8串列通信的傳輸速率 191
5.1.9串列通信協定 192
5.280C51片內通用同步/異步收/發器USART模組 193
5.2.1USART模組相關的暫存器 195
5.2.2USART模組的電路結構 197
5.2.3波特率發生器 198
5.2.4USART模組的工作原理 201
5.2.5多機通信的實現原理 205
5.2.6UART接口的擴充方法和設計技巧 208
5.3USART模組的套用舉例 209
5.3.1雙機異步通信的編程方法和設計技巧 210
5.3.2多機異步通信的編程方法和設計技巧 224
5.3.3同步串口擴展外圍器件的編程方法和設計技巧 228
第6章並行匯流排、並行匯流排接口與並行匯流排擴展技術 235
6.1並行匯流排概念 235
6.1.1數據匯流排 236
6.1.2地址匯流排 236
6.1.3控制匯流排 236
6.2並行匯流排接口 237
6.3並行匯流排擴展技術 238
6.3.1擴展外部程式存儲器 238
6.3.2擴展外部數據存儲器 243
6.3.3擴展並行I/O連線埠 248
6.3.4幾點補充說明 256
第7章復位源、復位源設計與復位源擴充技術 259
7.180C51的工作狀態及其狀態遷移 259
7.2復位源、復位操作和復位狀態 260
7.2.1什麼叫復位源 260
7.2.2復位操作有哪些具體內容 261
7.2.3復位狀態有哪些具體表現 262
7.2.4幾點補充說明 262
7.3上電復位與復位延時 262
7.3.1上電復位時序 263
7.3.2上電延時復位電路設計 264
7.4人工復位與復位電路 266
7.4.1人工復位時序 266
7.4.2人工復位電路設計 267
7.5欠壓檢測、欠壓復位與欠壓中斷 267
7.5.1什麼叫電源電壓跌落 268
7.5.2電源跌落會帶來哪些具體危害 268
7.5.3欠壓復位電路及其設計 268
7.5.4欠壓檢測門限的選定 270
7.5.5欠壓中斷的設計 271
7.5.6幾點補充說明 273
7.6如何外擴電壓檢測專用晶片 273
7.7看門狗與看門狗復位 277
7.7.1為何配備看門狗 278
7.7.2程式失控的原因、後果和恢復 278
7.7.3看門狗電路結構與工作原理 280
7.7.4幾點補充說明 281
7.8如何為80C51增設看門狗 282
7.93種非常規復位源擴充技術 287
7.10各種復位方式的匯總歸納 292
7.11復位標誌的設定和套用 293
第8章時鐘源和電源的設計及節電技術 298
8.1系統時鐘源設計 298
8.1.1自建時鐘源 298
8.1.2外引時鐘源 300
8.1.3時鐘振盪器原理分析 302
8.1.4時鐘源電路的設計考慮 306
8.2系統電源設計 308
8.2.1電源的獲取方式和統籌規劃 308
8.2.2穩壓電源的電路設計 309
8.2.3晶片電源引腳特點和抗干擾措施 314
8.3節電技術（睡眠與喚醒） 315
8.3.1節電技術背景和概念 315
8.3.2停機模式（PD模式） 317
8.3.3待機模式（IDL模式） 321
8.3.4節電模式下的引腳降耗安排 328
第9章片載程式存儲器燒寫技術和保護手段 330
9.1兼容80C51單片機編程的背景知識 330
9.1.1編程概念和編程工具 330
9.1.2晶片內部的編程邏輯 332
9.1.380C51的程式保護機制 333
9.1.4晶片標記位元組 336
9.2傳統的離線式並行編程技術 337
9.3新興的線上式串列編程技術——經單片機SPI接口 340
9.4新興的線上式串列編程技術——經單片機UART接口 346
9.5SPI和UART串列編程的對比 357
9.6ISP和IAP編程技術簡介與對比 359
9.6.1在系統內編程技術 359
9.6.2在套用中編程技術 359
9.6.3ISP和IAP編程技術的對比 360
參考文獻 361
附錄A多功能8位7段LED數碼管驅動器MAX7219/MAX7221 364
A.1主要技術特點 364
A.2引腳排列和引腳功能 365
A.3內部結構 366
A.4功能描述 366
附錄B64鍵矩陣鍵盤+8位LED數碼管管理器HD7279A 373
B.1HD7279A的封裝形式 373
B.2HD7279A的引腳功能 374
B.3HD7279A的控制指令 375
B.4HD7279A的串列接口信號時序 379
附錄C多功能單片機外圍接口晶片8155 381
C.18155的性能特點 381
C.28155的內部結構和封裝形式 381
C.38155的引腳功能 382
C.48155的暫存器地址分配 383
C.58155的暫存器功能簡介 383
C.68155與80C51對接的典型電路 386
附錄D電壓檢測器HT70XX系列專用晶片 387
D.1封裝形式和引腳功能 387
D.2內部結構和工作原理 387
D.3選型參考 388
D.4電氣參數 389
D.5套用舉例 392
附錄E帶延時復位功能的電源監控器MAX809/810 393
E.1概述 393
E.2內部結構和引腳功能 393
E.3功能說明 394
E.4特性參數和時序圖 394
E.4.1選型 394
E.4.2極限參數 395
E.4.3電氣參數 395
E.5套用舉例 397
附錄F帶延時和人工復位的電源監控器MAX811/812 398
F.1概述 398
F.2內部結構和引腳功能 398
F.3功能說明 399
F.3.1電源引起的復位 399
F.3.2人工復位輸入 400
F.4特性參數和時序圖 400
F.4.1選型 400
F.4.2極限參數 400
F.4.3電氣參數 401
F.5套用舉例 403
附錄G帶延時、人工復位及電源故障檢測的電壓監測器MAX707/708 404
G.1概述 404
G.2內部結構和引腳功能 404
G.3功能說明 405
G.3.1RESET/操作 405
G.3.2人工復位 406
G.3.3電源故障比較器 406
G.4電氣參數和時序圖 406
G.4.1極限參數 406
G.4.2電氣參數 407
G.5套用舉例 408
附錄H多功能系統監控器DS1232 409
H.1概述 409
H.2內部結構和引腳功能 409
H.3工作原理 411
H.3.1電源故障檢測 411
H.3.2人工復位 411
H.3.3看門狗定時器 411
H.4電氣參數和時序圖 411
H.4.1極限參數 411
H.4.2電氣參數 412
H.5套用舉例 412
附錄I多功能單片機監控器MAX705/706/813L 414
I.1概述 414
I.2內部結構和引腳功能 415
I.3功能說明 416
I.3.1RESET/操作 416
I.3.2看門狗定時器 417
I.3.3人工復位 417
I.3.4電源失常比較器 417
I.4電氣參數和時序圖 418
I.4.1極限參數 418
I.4.2電氣參數 418
I.5典型套用實例 420
·XII·
·XII·
經典80C51單片機快速進階與實作
·XI·
·XI·
目錄
