●第 1 章 計算機概述 ..................................1 1.1 緒論 ..................................................1 1.1.1 計算機發展簡史 ............................ 1 1.1.2 計算機工作原理 ............................ 2 1.1.3 計算機應用領域 ............................ 4 1.1.4 計算機發展趨勢 ............................ 5 1.2 微型計算機繫統 ..............................6 1.2.1 微型計算機繫統的定義與特點 ..... 7 1.2.2 微型計算機繫統的組成 ................ 9 1.2.3 微型計算機繫統的應用與發展 .... 10 1.3 嵌入式計算機繫統 ........................10 1.3.1 嵌入式繫統的定義與特點 .......... 10 1.3.2 嵌入式繫統的結構 ...................... 11 1.3.3 嵌入式繫統的應用與發展 .......... 12 第 2 章 計算機基礎知識 .........................16 2.1 計算機中的數制與編碼 ................16 2.1.1 數制及轉換方法 .......................... 16 2.1.2 計算機中數的表示及運算 .......... 19 2.1.3 計算機中的常用編碼 .................. 21 2.2 計算機的基本組成電路 ................24 2.2.1 邏輯門電路 .................................. 24 2.2.2 觸發器電路 .................................. 25 2.2.3 三態輸出電路 .............................. 27 2.2.4 寄存器電路 .................................. 27 2.2.5 存儲器電路 .................................. 28 2.2.6 時序及時鐘電路 .......................... 29 第 3 章 微型計算機的基本結構和工作原理 ....................................32 3.1 微型計算機的基本結構 ................32 3.2 微處理器 ........................................33 3.2.1 控制器 .......................................... 34 3.2.2 運算器 .......................................... 34 3.3 存儲器 ............................................34 3.3.1 存儲器的分類 .............................. 34 3.3.2 存儲器結構及尋址 ...................... 35 3.4 I/O接口電路 ...................................37 3.4.1 接口電路功能 .............................. 37 3.4.2 I/O接口電路分類 ......................... 38 3.4.3 接口電路控制方式 ...................... 38 3.5 總線及其工作原理 ........................39 3.5.1 總線工作原理 .............................. 39 3.5.2 總線特性 ...................................... 40 3.5.3 總線分類 ...................................... 40 3.6 指令與程序概述 ............................41 3.6.1 指令繫統簡介 .............................. 41 3.6.2 程序設計語言 .............................. 42 3.6.3 微型計算機工作過程 .................. 44 第 4 章 單片機概論 ................................46 4.1 單片機的特點及發展概況 ............46 4.1.1 單片機 — 微控制器嵌入式應用的概念 .................................. 46 4.1.2 單片機的特點和應用 .................. 47 4.1.3 單片機的歷史與發展 .................. 50 4.2 常用單片機繫列介紹 ....................51 4.2.1 MCS-51繫列單片機 .................... 52 4.2.2 80C51繫列單片機 ....................... 53 4.2.3 STC繫列單片機 ........................... 55 4.2.4 CY7C680XX繫列單片機 ............ 57 4.2.5 C8051繫列單片機 ....................... 62 第 5 章 MCS-51 單片機結構和時序 .......67 5.1 MCS-51單片機結構.......................67 5.1.1 MCS-51單片機的結構 ................ 67 5.1.2 MCS-51的封裝與引腳 ................ 69 5.1.3 CPU的結構 .................................. 71 5.1.4 存儲器結構 .................................. 75 5.1.5 輸入/輸出端口結構 ..................... 82 5.1.6 定時器/計數器 ............................. 87 5.1.7 中斷繫統 ...................................... 87 5.2 時序 ................................................87 5.2.1 振蕩器和時鐘電路 ...................... 88 5.2.2 CPU取指令，執行指令周期時序 ...................................... 90 5.3 單片機的工作方式 ........................92 5.3.1 復位操作 ...................................... 92 5.3.2 程序執行方式 .............................. 94 5.3.3 低功耗工作方式 .......................... 94 第 6 章 MCS-51 單片機指令繫統 ...........97 6.1 指令繫統簡介 ................................97 6.1.1 指令概述 ...................................... 97 6.1.2 指令格式 ...................................... 97 6.1.3 指令的分類 .................................. 97 6.1.4 指令中的符號 .............................. 98 6.2 MCS-51的尋址方式.......................99 6.2.1 立即尋址（ImmediateAddressing） ................................ 99 6.2.2 直接尋址（DirectAddressing） .............................. 100 6.2.3 寄存器尋址（RegisterAddressing） .............................. 100 6.2.4 寄存器間接尋址（RegisterIndirect Addressing） ................ 101 6.2.5 基址寄存器加變址寄存器的間接尋址（Base Register Plus IndexR egister Indirect Addressing） ... 102 6.2.6 相對尋址 .................................... 102 6.2.7 位尋址 ........................................ 103 6.3 MCS-51指令繫統.........................104 6.3.1 數據傳送類指令 ........................ 104 6.3.2 算術運算類指令 ........................ 110 6.3.3 邏輯運算類指令 ........................ 116 6.3.4 控制轉移類指令 ........................ 120 6.3.5 布爾變量操作類指令 ................ 127 第 7 章 彙編語言程序設計 ...................131 7.1 彙編語言語句的格式 ..................131 7.2 偽指令 ..........................................132 7.2.1 彙編起始指令（ORG） ............ 132 7.2.2 彙編結束命令（END） ............ 132 7.2.3 賦值命令（EQU） .................... 132 7.2.4 數據地址賦值命令（DATA） . 133 7.2.5 定義字節指令（DB） .............. 133 7.2.6 定義字命令（DW） ................. 133 7.2.7 定義空間命令（DS） ............... 134 7.2.8 位地址符號命令（BIT） .......... 134 7.3 彙編語言源程序的編程和彙編 ......................................................134 7.3.1 源程序編輯 ................................ 135 7.3.2 源程序彙編 ................................ 135 7.4 彙編語言程序設計方法 ..............136 7.4.1 簡單程序 .................................... 136 7.4.2 分支程序 .................................... 137 7.4.3 循環程序 .................................... 139 7.4.4 查表程序 .................................... 142 7.4.5 子程序 ........................................ 143 7.5 綜合編程舉例 ..............................145 7.5.1 算術運算類程序 ........................ 145 7.5.2 代碼轉換類程序 ........................ 150 7.5.3 查表程序 .................................... 153 7.5.4 軟件看門狗 ................................ 154 7.5.5 數字濾波程序 ............................ 156 第 8 章 嵌入式單片機不錯 C51程序設計 ..................................160 8.1 嵌入式不錯C語言編程概述 ........160 8.2 嵌入式C語言編譯環境介紹 ........160 8.2.1 Keil C集成開發環境介紹 ......... 161 8.2.2 Keil C工程的建立與設置 ......... 163 8.3 Keil C51與標準C .........................168 8.3.1 Keil C51擴展關鍵字 ................. 168 8.3.2 內存區域（Memory Areas） .... 169 8.3.3 特殊功能寄存器SFR ................. 170 8.3.4 存儲類型標示符的聲明 ............ 170 8.3.5 存儲模式 .................................... 171 8.3.6 數據類型 .................................... 171 8.3.7 位變量與聲明 ............................ 174 8.3.8 Keil C51指針 ............................. 174 8.3.9 Keil C51函數 ............................. 175 8.4 C51語言的程序流程控制 ............178 8.4.1 條件語句（if） .......................... 178 8.4.2 循環語句 .................................... 179 8.4.3 break語句、continue語句和goto語句.................................. 180 8.4.4 選擇語句（switch） .................. 181 第 9 章 基於 Proteus ISIS 的現代嵌入式繫統仿真技術 ................183 9.1 Proteus ISIS仿真繫統介紹 ..........183 9.1.1 Proteus ISIS簡介 ........................ 183 9.1.2 Proteus ISIS操作界面介紹 ........ 183 9.2 原理圖繪制的方法和步驟 ..........188 9.2.1 基本操作 .................................... 188 9.2.2 創建新的設計文件 .................... 189 9.2.3 設置圖紙類型 ............................ 190 9.2.4 圖形編輯基本操作 .................... 190 9.2.5 器件加入對像選擇器 ........................................ 193 9.2.6器件 ................................ 195 9.2.7 繪制總線 .................................... 196 9.2件間導線連接（Wiring Up Componentson the Schematic）............... 197 9.2.9 導線標注（Part Labels） .......... 197 9.3 Proteus VSM的電路分析 .............198 9.3.1 激勵源 ........................................ 198 9.3.2 虛擬儀器 .................................... 202 9.3.3 探針 ............................................ 204 9.3.4 圖表分析 .................................... 204 9.4 Proteus ISIS聯合Keil C仿真8051及虛擬串口 ..........................207 9.4.1 Proteus ISIS與Keil C軟件設置 .... 207 9.4.2 虛擬串口Virtual Serial PortDriver 6.0 ............................ 209 9.4.3 串口調試工具SSCOM及Secure CRT介紹 ........................ 210 9.4.4 基於Proteus ISIS的MCS-51最小仿真電路及相關設置 ........ 211 第 10 章 基本 51 內核單片機內部功能以及外部繫統擴展和應用 .......213 10.1 定時/計數器介紹及基於Proteus ISIS的仿真 ....................213 10.1.1 概述 .......................................... 213 10.1.2 定時/計數器的控制字 ............. 214 10.1.3 定時/計數器的4種工作模式 .... 215 10.1.4 定時/計數器的編程及應用 ..... 218 10.2 中斷繫統 ....................................224 10.2.1 中斷繫統的組成及中斷源 ...... 224 10.2.2 中斷控制 .................................. 225 10.2.3 中斷處理 .................................. 228 10.2.4 中斷使用方法 .......................... 231 10.3 串行通信介紹及基於ProteusISIS的仿真 .................................233 10.3.1 串行口的結構與控制 .............. 233 10.3.2 串行口工作方式和波特率 ...... 236 10.3.3 基於Proteus ISIS的基本串行口應用仿真實例 .............. 239 10.3.4 串行口的擴展應用及基於Proteus ISIS的仿真實例 .......... 241 10.4 單片機的外部並行擴展 ............255 10.4.1 外部並行擴展性能 .................. 256 10.4.2 程序存儲器的擴展 .................. 258 10.4.3 數據存儲器的擴展 .................. 261 10.5 可編程並行接口芯片8255 ........263 10.5.1 8255的內部結構 ...................... 264 10.5.2 8255的引腳功能 ...................... 265 10.5.3 8255的控制字、狀態字 .......... 267 10.5.4 8255的工作方式及與MCS-51單片機的連接............. 268 10.6 串行外部總線擴展技術及基於Proteus ISIS的仿真 ............272 10.6.1 常用串行外部總線擴展技術概述 .................................. 272 10.6.2 AT93C46/56/66 E 2 PROM特性 ................................... 276 10.6.3 AT93C46 E 2 PROM應用實例............................................ 281 10.6.4 SPI25AA010A的應用及基於Proteus ISIS的仿真實例 .......... 285 10.6.5 M24C04的應用及基於ProteusISIS的仿真實例 ....................... 287 10.7 鍵盤輸入及其接口 ....................288 10.7.1 獨立鍵盤接口 .......................... 288 10.7.2 矩陣式按鍵接口 ...................... 290 10.8 LED&LCD顯示及顯示器接口 ............................................295 10.8.1 LED顯示及其接口 .................. 295 10.8.2 LCD液晶顯示原理及其接口 .................................. 300 10.8.3 16X2字符型液晶1602A驅動仿真實例 .................................. 303 10.8.4 192X64圖形點陣液晶TG19264A驅動仿真實例 .......................... 307 10.8.5 真空熒光顯示器（VFD）及顯示器接口 .......................... 309 10.9 基於GSM通信繫統的電力接地線狀態遠程監控繫統設計 ....321 10.9.1 電力接地線狀態遠程監控繫統設計 .................................. 322 10.9.2 智能接地線監控裝置（下位機）硬件設計 .............. 324 10.9.3 智能接地線監控裝置軟件設計 .................................. 326 第 11 章 基於 MCS-51 的 A/D、D/A 應用 ................................336 11.1 A/D轉換原理及應用 .................336 11.1.1 ADC轉換原理及技術性能指標 .................................. 336 11.1.2 ADC0809與單片機的接口與應用 ................................. 337 11.1.5 TLC2543 A/D轉換器應用及基於Proteus ISIS的仿真實例 .. 348 11.2 DAC的接口及應用 ....................352 11.2.1 DAC轉換器技術性能指標 ...... 352 11.2.2 DAC 0832與單片機的接口及應用 ...................................... 353 11.2.3 AD7520與單片機的接口及應用 ...................................... 356 第 12 章 單片機應用實例（四旋翼飛行器飛控繫統的設計） ........359 12.1 四旋翼飛行器飛控繫統原理介紹 ............................................359 12.1.1 四旋翼飛行器飛行控制原理 .................................. 359 12.1.2 四旋翼飛控技術架構 .............. 360 12.2 四旋翼飛行器基本工作原理 ....361 12.3 飛控硬件電路設計與器件選型 ................................362 12.3.1 飛控硬件總體設計框圖 .......... 362 12.3.2 電機驅動電路設計 .................. 362 12.3.3 姿態傳感器組電路設計 .......... 363 12.3.4 無線通信與遙感 ...................... 364 12.3.5 PPM與調速電路設計 .............. 365 12.4 飛行控制器軟件設計 ................366 12.4.1 飛控程序的控制流程 .............. 366 12.4.2 飛控軟件總體設計概要 .......... 366 12.4.3 姿態控制原理與算法 .............. 366 12.4.4 遙控數據接收PPM解碼 .......... 367 12.4.5 姿態傳感器數據采集與姿態解算 .............................. 368 12.5 飛控繫統調試與實驗 ................369 12.5.1 PPM解碼調試與PWM調速原理 .................................. 369 12.5.2 電機驅動與PWM控制波形調試 .................................. 369 12.5.3 姿態解算實驗 .......................... 370 12.5.4 PID飛控算法調試 .................... 370 12.5.5 自穩模式控制調試 .................. 370 12.5.6 飛控整機測試 .......................... 371 參考文獻 ................................................372 111.1.5 TLC2543 A/D轉換器應用及
內容簡介
本書是以 MCS-51 單片機內核為基礎，以 Proteus ISIS 為仿真平臺，並以 Keil C51 作為編譯工具來介紹 單片機原理和應用技術的。開篇以計算機的原理結構和發展史為先導，把計算機領域中兩大重要分支——嵌 入式繫統（單片機）和通用計算機繫統（微型計算機）有機結合在一起。51 單片機幾乎包含了不錯單片機的 所有結構，是學習不錯單片機的基礎。彙編語言是很接近機器碼的語言，有助於讀者對單片機運行過程和狀 態的理解。本書主要內容包括微型計算機繫統的基本組成原理及基本結構、MCS-51單片機的硬件結構和時序、 指令繫統、彙編語言及 Keil C51 程序設計、內部功能及應用、繫統的擴展、I/O 接口技術、Proteus ISIS 仿真 平臺的應用、單片機很新接口技術實例以及單片機應用繫統設計實例（四旋翼飛行器飛控繫統的設計）等。
第 1 章 計算機概述 計算機發展到今天，已不再是一種應用工具，它已經成為一種文化和潮流，並給各行各業帶來了巨大的衝擊和變化。同時，計算機文化也在改變著人們的生活模式和思維模式，從來沒有一種文化會像計算機文化一樣得到如此一致的認同。 所謂計算機是電子數字計算機的簡稱，是一種自動地、高速地進行數值運算和信息處理的電子設備。電子計算機的出現和發展，是科學技術和生產力發展的很好成就之一，反過來，它也極大地促進了科學技術和生產力的發展。本章介紹計算機的特點、分類、應用以及計算機的組成，並闡述硬件和軟件之間的關繫。 1.1 緒 論 1.1.1 計算機發展簡史 計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到不錯的不同階段，例如從“結繩記事”中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也啟發了電子計算機的研......
單片機（Micro Controller Unit，微控制器）是采用超大規模集成電路技術制成的一種集成電路芯片。 微控制器具有出色的控制能力，配合程序，可以像人腦一樣控制電路的運行。如果說數字電路和模擬電路是打開你電子世界的扇大門，那麼單片機技術，則是讓你電子的應用能力更進一步的階梯。是否具備單片機應用技術將直接影響一個電子愛好者就業機會的多少。 電子技術的迅猛發展、超大規模集成電路設計技術及制造工藝的不斷提高，單片機技術也得到迅速發展，人們生活對單片機類電子設備的依賴也日漸增加。目前，單片機技術已經滲透到國防、工業、農業等領域。在智能儀器儀表、工業檢測控制、電力電子、汽車電子、機電一體化等方面得到了廣泛應用。單片機技術快速發展，促使各種擴展型、增強型的單片機不斷推出，美國 ATMEL 公司、Cypress、STC、飛利浦、西門子、美國 DALLAS 等公司推出與 MCS-51 兼容的......
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