单片机原理与接口技术教程 pdf下载

　　《单片机原理与接口技术教程/高等院校信息技术规划教材》以MCS-51单片机为代表机型，以9章的篇幅循序渐进地详细讲述了单片机原理及常用的接口技术，并给出了多个综合实例。所有实例均由实际项目总结提炼而来，并提供了完整的电路图、源代码和详细注释；实例涵盖了单片机应用系统设计中有关人机接口、串行通信、数据缓冲、多机通信、网络通信及控制等方面的内容，使学习者既能掌握单片机的一般原理，又能掌握单片机系统的基本设计方法和技能。
　　《单片机原理与接口技术教程/高等院校信息技术规划教材》条理清楚、重点突出、深入浅出、理论联系实际，并将作者多年的教学经验和科研经验融入其中，适合作为高等院校通信、信息、计算机、自动化、电气工程、应用电子技术等专业的本科教材，也可供相关教师及工程技术人员参考。

　　《单片机原理与接口技术教程/高等院校信息技术规划教材》以MCS-51单片机为代表机型，详细讲述8位单片机的硬件结构、工作原理、指令系统和汇编语言程序设计；着重介绍单片机C语言程序设计技术，讨论C语言对单片机硬件资源的操作和控制，并通过一系列简单的实例，分析单片机应用系统中常用的并行输入输出接口、数码管接口、LCD接口、串行接口、存储器接口及外围设备扩展等方面的设计要点。此外，《单片机原理与接口技术教程/高等院校信息技术规划教材》重视通信类应用实践技术，详细介绍单片机串行通信接口扩展、通过串行接口控制GSM模块收发短消息、通过RS-485总线实现多机通信、电话用户线通信接口以及精简TCP/IP协议栈的设计和实现。每部分内容均由实际项目总结提炼而来，并给出了完整的电路原理图和测试代码。
　　《单片机原理与接口技术教程/高等院校信息技术规划教材》可作为高等院校本科教育中通信、信息、自动化、电气工程、应用电子技术等专业和计算机专业的教材，也可供相关教师及工程技术人员参考。

第1章 概论
1.1 什么是单片机
1.2 单片机的发展过程及趋势
1.3 单片机的特点及应用场合
1.4 单片机与嵌入式系统
1.5 MCS-51系列单片机
习题与思考

第2章 MCS-51单片机的硬件结构及工作原理
2.1 单片机的内部结构
2.2 单片机的封装及引脚功能说明
2.2.1 单片机的封装
2.2.2 单片机的引脚功能说明
2.3 单片机的微处理器
2.3.1 运算器
2.3.2 控制器
2.3.3 振荡器、时钟电路及时序
2.4 单片机的复位
2.4.1 单片机的复位功能
2.4.2 常用的复位电路
2.5 单片机的存储系统
2.5.1 单片机存储系统结构
2.5.2 程序存储器
2.5.3 数据存储器
2.5.4 特殊功能寄存器
2.6 MCS-51单片机并行I/O端口结构及其功能
2.6.1 并行I/O端口的内部结构
2.6.2 并行I/O端口的读-修改-回写操作
2.7 单片机外部总线扩展
2.7.1 单片机外部总线扩展的结构
2.7.2 地址空间的分配及译码
2.7.3 扩展外部程序存储器的电路设计
2.7.4 扩展外部数据存储器的电路设计
2.8 单片机定时器/计数器的结构及功能
2.8.1 定时器/计数器的结构及工作原理
2.8.2 定时器/计数器的控制与状态寄存器
2.8.3 MCS-51定时器/计数器0和1的工作方式
2.8.4 MCS-51定时器/计数器2的工作方式
2.9 串行通信
2.9.1 串行通信概论
2.9.2 串行通信总线标准及接口
2.9.3 MCS-51串行接口的组成
2.9.4 MCS-51串行接口的工作方式
2.9.5 MCS-51串行接口波特率的设置
2.1 0中断系统
2.1 0.1 中断系统的结构
2.1 0.2 中断响应
2.1 0.3 中断请求的撤销
习题与思考

第3章 MCS-51单片机的指令系统
3.1 指令系统概述
3.1.1 指令的概念
3.1.2 指令系统符号标识的说明
3.2 寻址方式
3.2.1 立即寻址
3.2.2 寄存器寻址
3.2.3 间接寻址
3.2.4 直接寻址
3.2.5 变址寻址
3.2.6 相对寻址
3.2.7 位寻址
3.3 指令分类介绍
3.3.1 数据传送类指令
3.3.2 算术运算类指令
3.3.3 逻辑运算类指令
3.3.4 控制转移类指令
3.3.5 布尔（位）处理类指令
习题与思考

第4章 MCS-51汇编语言程序设计
4.1 汇编语言程序设计概述
4.1.1 汇编语言程序设计的基本步骤与方法
4.1.2 汇编语言设计常用伪指令简介
4.2 单片机汇编语言基础程序设计举例
4.2.1 顺序结构程序设计
4.2.2 分支结构程序设计
4.2.3 循环结构程序设计
4.2.4 子程序设计
4.3 汇编语言程序设计实例
4.3.1 通过I/O端口驱动LED
4.3.2 查询方式的定时器应用
4.3.3 中断方式的定时器应用
习题与思考

第5章 单片机C语言程序设计
5.1 C51的数据类型与基本运算
5.1.1 C51的数据类型、变量及存储模式
5.1.2 运算符与表达式
5.1.3 基本语句
5.2 函数
5.2.1 函数的定义
5.2.2 函数的调用
5.2.3 中断服务函数与寄存器组选择
5.2.4 函数中变量的存储方式
5.3 数组与指针
5.3.1 数组的定义和引用
5.3.2 字符数组
5.3.3 指针的概念
5.3.4 数组的指针
5.3.5 指针的地址计算
5.4 结构与联合
5.4.1 结构变量的定义与引用
5.4.2 结构变量的初值
5.4.3 结构数组
5.4.4 结构指针
5.4.5 联合变量的定义与引用
5.5 预处理器
5.5.1 宏定义
5.5.2 文件包含
5.5.3 条件编译
5.6 C51程序实例
5.6.1 数据的分析和处理
5.6.2 串行口数据收发
5.6.3 查询方式的定时器应用
5.6.4 中断方式的定时器应用
习题与思考

第6章 输入输出接口及系统扩展设计
6.1 键盘及其接口设计
6.1.1 键盘的基本工作原理
6.1.2 独立式键盘接口设计
6.1.3 行列式键盘接口设计
6.2 LED显示器及其接口设计
6.2.1 数码管显示器的结构与工作原理
6.2.2 数码管的静态显示与动态显示
6.3 字符点阵LCD显示模块的控制——模拟总线时序驱动
6.3.1 1602字符点阵式LCM简介
6.3.2 1602字符点阵式LCM与单片机的接口
6.4 图形点阵LCD显示模块的控制——扩展总线驱动
6.4.1 128×64图形点阵液晶显示模块简介
6.4.2 128×64图形点阵式LCM和单片机的接口
6.5 并行输入输出接口的扩展
6.5.1 通过串行口扩展并行输入输出接口
6.5.2 通过系统总线扩展并行I/O端口
6.6 单片机I/O端口模拟时序操作扩展设备
6.6.1 I2C串行总线的基本特点
6.6.2 I2C串行总线通信协议
6.6.3 单片机系统I2C串行总线应用实例
习题与思考

第7章 单片机串行通信接口
7.1 Hello，World！
7.2 单片机串行口查询方式通信
7.2.1 设计思路分析
7.2.2 串行口查询方式通信程序实例
7.3 单片机串行口中断方式通信
7.3.1 设计思路分析
7.3.2 串行口中断方式通信程序实例
7.4 通过16C550扩展串行通信接口
7.4.1 16C550简介
7.4.2 单片机控制16C550实现扩展串行口
7.5 扩展串行口在GSM无线通信网络中的应用
7.5.1 GSM网络概述
7.5.2 GSMModem模块简介
7.5.3 通过GSMModem收发短消息
7.5.4 GSMModem模块与单片机的接口及应用
7.6 通过RS-485总线实现单片机的多机通信
7.6.1 单片机和RS-485总线收发器的接口电路设计
7.6.2 单片机主从式多机通信的原理
7.6.3 单片机主从式多机通信实例
习题与思考

第8章 电话通信接口
8.1 电话用户线接口简介
8.1.1 用户线接口的功能
8.1.2 用户线接口信号分析
8.2 用户线信号检测及控制电路的设计
8.2.1 振铃信号检测电路
8.2.2 双音多频信号译码电路
8.2.3 电话接口电路
8.2.4 继电器控制电路
8.3 电话远程遥控系统的硬件电路设计
8.3.1 CPU的选择
8.3.2 各部分电路的工作原理
8.4 电话远程遥控系统的软件设计
8.4.1 软件系统分析
8.4.2 系统软件设计
习题与思考

第9章 以太网通信接口
9.1 TCP/IP协议的分层结构及数据处理
9.1.1 TCP/IP协议的分层结构
9.1.2 TCP/IP协议数据的处理
9.2 相关协议报文的格式
9.2.1 以太网帧格式
9.2.2 ARP报文格式
9.2.3 IP报文格式
9.2.4 ICMP报文格式
9.2.5 UDP报文格式
9.3 嵌入式精简TCP/IP协议栈的结构及现实意义
9.3.1 嵌入式精简TCP/IP协议栈的总体结构
9.3.2 嵌入式精简TCP/IP协议栈的现实意义
9.4 以太网串行口数据转换模块的硬件设计
9.4.1 以太网接口芯片RTL8019AS
9.4.2 单片机系统接口电路设计
9.5 以太网串行口数据转换模块的软件设计
9.5.1 串行口控制程序的设计
9.5.2 RTL8019AS控制程序的设计
9.5.3 精简TCP/IP协议栈系统工作流程及代码分析
9.5.4 以太网串行口数据转换模块工作实测
习题与思考

参考文献

　　从上述的向量地址安排可以看出，中断向量地址设置在程序存储器的低地址端，MCS-51在设计时为每个中断预留了位于程序存储器中8字节的地址单元，用于安排该中断的中断服务程序。当8字节的空间不够用时，可以将中断服务程序设置在其他地址段，然后在中断向量区设置一条转移指令，CPU响应中断后将直接转向实际的中断服务程序执行。
　　系统复位后PC为OOOOH，即CPU复位后将从程序存储器地址OOOOH处开始执行程序。如果没有使用中断，主程序可从OOOOH开始安排，复位后将直接执行主程序；如果系统中使用了中断，则应将主程序安排在中断向量区之外的其他地址段，然后在程序存储器OOOOH～0002H这三个字节单元中设置一条转移指令，跳过中断向量区，指向主程序的起始地址。此时，系统复位后首先执行OOOOH处的跳转指令，再转而执行主程序。
　　综上所述，MCS-51/52单片机中断响应的过程是：中断源提出中断请求一CPU采样到中断请求标志一CPU响应中断，自动转向中断向量指向的中断服务程序一执行完毕返回原断点处继续执行主程序。程序从中断服务程序中返回有专门的指令RETI，该指令的执行一方面通知中断控制系统，中断服务程序已执行完毕，应清除相应的中断优先级触发器；另一方面将响应中断时压入堆栈保护的断点地址（主程序被中断时的PC值）弹出装入PC中，从而达到返回主程序断点处继续执行的目的。如果在中断服务程序中使用了主程序中使用的资源，例如某些工作寄存器或RAM单元等，应在进入中断服务程序时使用人栈（PUSH）指令进行保护，并在执行RETI之前使用出栈指令（POP）恢复。
　　3．中断响应的时间
　　单片机在开中断的情况下，从中断源发出中断请求到CPU响应中断并根据中断向量转移到中断服务程序中执行是需要一定时间的。在这个过程中，可能会出现如下几种情况。
　　（l）经中断优先级查询，如果中断请求有效且满足中断响应的三个条件，则主机立即响应中断请求，由内部硬件自动生成并执行长调用（LCALL）指令，程序转向以对应中断向量地址为人口的中断服务程序处开始执行。
　　长调用指令是一条双周期指令，因此主机从中断采样，经中断优先级查询，生成和执行LCALL指令，共需3个机器周期才能执行中断服务程序。这时主机响应中断速度最快，中断响应时间为3个机器周期。
　　（2）在中断优先级查询过程中，如果当前正在执行的指令尚未执行完成（例如对于多周期指令，当前指令周期不是该指令的最后一个机器周期），由于中断响应必须等到当前指令结束，而指令的执行时间分为单周期、双周期或4个机器周期，所以在这种情况下，中断响应时间需4～7个机器周期。
　　（3）在中断优先级查询过程中，如果当前正在执行的是RET、RETI或访问IE、IP等和中断系统的设置及控制相关的指令，即使其他条件都满足，CPU也需等当前指令及下一条指令执行完成后才能响应中断。在这种情况下，中断响应时间需5～8个机器周期。
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　　20世纪70年代，单片机的诞生可视为计算机系统正式划分为通用计算机系统和嵌入式系统的分水岭。虽然单片机诞生至今已有30多年，近年各种新型的嵌入式微处理器也不断涌现，但单片机在一块芯片上集成了一个计算机系统的基本部件，采用单片机开发的嵌入式系统的体积、功耗、成本不断降低，因此单片机仍具有极强的生命力和竞争力，占据着微控制器领域的主要市场份额。本书以MCS一51单片机为代表机型，详细讲述了单片机原理及常用的接口技术，并给出了多个综合实例。
　　为了便于组织教学，本书在编排顺序上采取了循序渐进的策略。全书共分9章，第1章为概述，给出了单片机的定义并介绍了单片机的发展过程及发展趋势；第2章用较大的篇幅全面地介绍了单片机的硬件结构和工作原理，包括单片机的内部结构和外部封装、CPU的结构和功能、复位处理、并行端口的结构和功能、存储系统结构以及外部总线扩展时序、定时器／计数器、串行口及中断系统等内容，使读者能迅速了解MCS-51单片机系统的硬件构成和内部资源；第3章讲述了单片机的指令系统，在介绍基本指令的同时，结合第2章单片机时序部分的内容，进一步强化了单片机通过指令控制硬件系统工作的过程；第4章讲述了MCS-51单片机的汇编语言程序设计；第5章用较大篇幅重点介绍单片机C语言程序设计基础，并说明C语言是目前单片机应用开发的最好选择；第6章主要介绍人机接口及I／O扩展技术，包括键盘、数码管、字符型LCD和点阵式LCD等基本输入输出设备的控制，以及通过系统总线扩展输入输出端口的方法；第7章深入介绍了单片机串行通信接口，并设计了扩展串行口、控制GSM模块收发短消息、多机通信等数个实例；第8章给出了单片机控制电话用户线接口实现远程遥控系统的设计实例，并介绍了通过状态转移进行系统分析和设计的方法；第9章设计了一个高度精简的TCP／IP协议栈，在介绍TCP／IP协议的基本内容的基础上，以不到1000行的源代码，实现了单片机控制下的UDP——串行口通信转换模块。