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单片微机原理及接口技术：基于STCW4KS4系列高性能单片机 pdf下载

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出版年 2015-11

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内容简介

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内容简介

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　　《单片微机原理及接口技术：基于STC15W4K32S4系列高性能8051单片机》可作为高等院校相关专业单片机课程的教材，也可供电子技术、计算机应用方面的工程技术人员阅读和参考。

作者简介

　　朱兆优，单片机与嵌入式系统应用专家学者，大学教授，教学名师，入选省级中青年骨干教师。长期致力于单片机与嵌入式系统应用的教学科研工作，与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商保持紧密合作，在智能仪器和测控技术方面有比较好的研究，已出版著作5部。主讲的“单片机原理及应用”课程评为省级优质课程、省级精品资源共享课程和*教学团队。长期主导大学生课外科技活动，指导学生参加创新创业竞赛和“挑战杯”、电子设计竞赛中多次获一等奖或二等奖。近年来与STC公司创始人姚永平先生合作，开发编写了STC单片机应用特色教材，以帮助广大单片机爱好者深入研究与设计应用。

序
前言
第1章单片机概述
11什么叫单片机
12单片机的特点
13单片机的发展概况
14单片机主要制造厂商
15STC系列单片机
151STC89系列单片机
152STC15Fxx系列单片机
153STC15Wxx系列单片机
16其他系列单片机
17单片机的发展趋势
18单片机的应用领域
19单片机技术主要网站
本章小结
练习与思考题
第2章STC15系列单片机体系
结构
21STC15W4K32S4单片机内部
结构
22STC15W4K32S4单片机芯片
引脚功能
23STC15W4K32S4单片机中央
处理器
231运算器
232控制器
233单片机程序执行过程
24STC15W4K32S4单片机的
存储结构
241单片机的存储器结构
242程序存储器
243内部数据存储器
244特殊功能寄存器
245外部数据存储器
25STC15W4K32S4单片机的
I/O端口
251I/O口功能
252I/O口工作模式
253通用I/O端口结构
254并行三总线和复合功能端口
操作
255I/O口的外部驱动
26STC单片机的时钟与复位
操作
261外部时钟源
262内部RC时钟源
263CPU的时序
264STC单片机的复位
27STC15单片机的工作方式
本章小结
练习与思考题
第3章STC15系列单片机指令
系统
31指令系统概述
32指令格式
321指令的构成
322指令的标准格式
323指令中常用的符号
33指令系统的寻址方式
34STC单片机指令系统
341数据传送类指令
342算术操作类指令
343逻辑运算与移位指令
344控制转移类指令
345位操作指令
本章小结
练习与思考题
第4章STC15系列单片机的
存储器
41STC15W4K32S4单片机的
内部RAM
411STC15W4K32S4单片机
基本RAM
412STC15W4K32S4单片机
SFR和扩充RAM
413STC15W4K32S4单片机
扩展RAM
42STC15W4K32S4单片机的
程序存储器
421中断入口地址
422程序存储器的访问
43单片机ISP/IAP技术
431ISP/IAP新技术
432内部Flash存储器空间分配
433ISP/IAP特殊功能寄存器
434ISP/IAP编程应用
435Data Flash使用注意事项
本章小结
练习与思考题
第5章STC15系列单片机汇编语言
程序设计
51汇编语言程序设计概述
511计算机编程语言
512单片机源程序的汇编
513伪指令
514汇编程序分段格式
52汇编语言程序设计
521基本结构
522汇编语言程序设计步骤
523程序流程图
53汇编语言程序设计实例
531分支转移程序
532循环程序
533子程序
534算术运算程序
535逻辑运算程序
536数制转换程序
537查表程序
538关键字查找程序
539数据极值查找程序
5310数据排序程序
本章小结
练习与思考题
第6章STC15系列单片机的中断
系统
61中断的概念
611中断的功能作用
612中断技术
62STC15W4K32S4单片机中断
系统结构
621中断系统结构
622中断源
623中断控制寄存器
624中断的控制
625中断优先级控制
63中断响应处理过程
631中断响应条件
632外部中断响应时间
633中断响应与中断入口
634中断请求的撤销
635中断返回
636中断服务程序设计
64外部中断源的扩展方法
641中断和查询结合法
642矢量中断扩展法
65中断系统软件设计
651中断系统软件设计的任务
652中断系统软件的程序结构
653中断服务子程序流程
66中断系统应用实例
本章小结
练习与思考题
第7章STC15系列单片机的定时器
/计数器
71STC15W4K32S4单片机的基本
定时器/计数器
711工作方式控制寄存器TMOD
712定时器/计数器控制寄存器
TCON
713定时器/计数器辅助寄存器
AUXR
72基本定时器/计数器的工作
方式
721工作方式0
722工作方式1
723工作方式2
724工作方式3
73基本定时器/计数器程序
设计方法
731定时器/计数器的初始化
732定时器/计数器的编程实例
74基本定时器/计数器的运用
741门控位GATE的运用
742简易实时时钟设计
743定时器/计数器数据的正确
读取
744定时器/计数器用作外部
中断
75STC15W4K32S4的其他定时器
/计数器
751定时器/计数器T2的内部
逻辑结构
752与定时器/计数器T2/T3/T4
有关的控制寄存器
753定时器/计数器T2/T3/T4
的使用
76STC15W4K32S4单片机可
编程时钟输出
761外部中断允许与时钟输出寄存器
INT_CLKO
762控制寄存器T4T3M
763时钟频率输出示例
本章小结
练习与思考题
第8章STC15系列单片机的异步
串行口
81计算机通信技术
811通信结构
812串行通信类别与帧格式
813串行通信方向
82STC15W4K32S4单片机的
串行口1
821串口1的结构
822串口的辅助寄存器AUXR
823串口控制寄存器SCON
824特殊功能寄存器PCON
83STC15W4K32S4单片机串口1
的工作方式
831方式0
832方式1
833方式2和方式3
84STC15W4K32S4单片机串行
通信波特率
841波特率的定义
842波特率的计算
85STC15W4K32S4单片机
串口1的应用
851串口1用作串-并转换
852串口1用作双机通信
853串口1用作多机通信
86STC15W4K32S4单片机的其他
异步串口
861串口S2/S3/S4的控制
寄存器
862串口S2/S3/S4通信示例
87STC15W4K32S4单片机与PC
的串行通信
871RS-232C接口标准
872单片机与RS-232C的串行通信
接口
88STC15W4K32S4单片机串口1
的中继广播方式
本章小结
练习与思考题
第9章STC15系列单片机的SPI
串行通信
91STC15W4K32S4单片机的SPI
串行通信接口
911SPI通信接口的内部结构
912SPI通信接口信号
913SPI接口的特殊功能寄存器
92STC15W4K32S4单片机的SPI
数据通信方式
921SPI接口的数据通信方式
922SPI接口信号配置
923SPI数据通信时序
93SPI数据通信应用示例
本章小结
练习与思考题
第10章STC15系列单片机的CCP/
PCA/PWM
101STC15系列单片机的CCP/
PCA/PWM模块
1011CCP/PCA/PWM模块工作
原理
1012CCP/PCA/PWM模块的控制
寄存器
102STC15W4K32S4单片机CCP/
PCA/PWM的工作模式
1021捕获模式
1022软件定时器模式
1023高速输出模式
1024脉宽调制输出模式
103STC15W4K32S4单片机CCP/
PCA/PWM的编程应用
104STC15W4K32S4单片机高精度
带死区控制PWM
1041高精度带死区控制的PWM
1042PWM波形发生的控制
寄存器
1043增强型PWM波形发生器的
中断控制
105STC15W4K32S4单片机带死区
PWM应用示例
本章小结
练习与思考题
第11章STC15系列单片机内部A-D
转换器及比较器
111STC15W4K32S4单片机的
片上A-D转换器
1111A-D转换器内部结构与工作
原理
1112A-D转换的控制寄存器
1113A-D转换器的使用
1114A-D转换器的参考电压源
1115A-D转换器作电容感应触摸
按键设计
112STC15W4K32S4单片机的
片内比较器
1121比较器的控制寄存器
1122比较器使用示例
本章小结
练习与思考题
第12章STC15系列单片机应用
系统扩展
121单片机系统扩展概述
122STC15W4K32S4单片机并行
总线的构造
1221单片机系统的并行总线
1222STC15W4K32S4单片机
三总线的构造
123STC15W4K32S4单片机的
三总线接口应用
1231外部并行器件的扩展
1232地址空间分配与编址
1233单片机扩展外部存储器
的接口设计
124STC15W4K32S4单片机扩展
外部并行I/O端口
1241I/O接口概述
1242TTL电路扩展并行I/O口
125串行总线技术
1251I2C总线结构与工作原理
1252I2C总线的时序
1253I2C总线上的数据传输格式
1254I2C总线的信号模拟与
编程技术
126STC15W4K32S4单片机与I2C
总线器件接口
1261串行E2PROM存储器接口
应用
1262STC154K32S4单片机模拟
I2C总线接口
127STC15W4K32S4单片机与SPI
总线器件接口
本章小结
练习与思考题
第13章STC15系列单片机人机
对话接口设计
131STC15W4K32S4单片机的
键盘接口设计
1311键盘的工作原理
1312键盘的接口方式
1313键盘扫描工作方式
1314键盘接口及应用
132STC15W4K32S4单片机与
显示器接口设计
1321显示器结构与工作原理
1322LED数码显示方式与接口
电路设计
1323专用显示驱动芯片接口
设计
133单片机与液晶显示器的
接口设计
1331液晶显示器类型与工作
原理
1332字符型液晶显示器接口
设计
1333点阵图形液晶显示器接口
设计
134单片机与微型打印机的
接口设计
1341MP-D16微型打印机的接口
电路设计
1342MP-D16微型打印机的
使用
本章小结
练习与思考题
第14章STC15系列单片机与A-D、
D-A转换器接口设计
141STC15W4K32S4单片机与
A-D转换器的接口
1411A-D转换器概述
1412单片机与AD574并行A-D
转换器的接口
1413单片机与MCP3202串行A-D
转换器的接口
1414单片机与312BCD码转换器
的接口
142STC15W4K32S4单片机与
D-A转换器的接口
1421D-A转换器概述
1422DAC0832的功能特性
1423单片机与DAC0832并行D-A
转换器的接口
1424单片机与AD7543串行D-A
转换器的接口
143STC15W4K32S4单片机与
V-F转换器的接口
1431V-F转换器实现A-D转换
的原理
1432V-F转换器的接口方法
1433单片机与V-F转换器的接口
设计
本章小结
练习与思考题
第15章STC15系列单片机应用
系统设计
151单片机应用系统设计的
基本原则
152单片机应用系统设计及
开发过程
153单片机应用系统设计的
基本结构
154STC15W4K32S4单片机应用
系统设计
1541STC15W4K32S4单片机
实验学习板
1542STC15W4K32S4单片机学习
板实验例程
1543STC单片机实验调试与
仿真
1544IAP15W4K61S4单片机芯片级
仿真器
155STC15W4K84S4单片机四旋
翼飞行器设计
本章小结
练习与思考题
附录
附录ASTC15W4K32S4系列单片机
各种封装引脚功能
对照表
附录BSTC15系列8051内核单片机
指令表
附录CASCII码与控制字符
功能
参考文献

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前言/序言

　　自从1972年Intel公司推出第一颗单片机微处理器以来，计算机技术闪电般地经历了从8088/8086到286、386、486、586、奔腾（Pentium）、酷睿系列等众多CPU的飞跃，它已经深入到社会活动的任何领域，闯进了平常百姓的生活里，使人们进入了信息时代、数字时代。

　　单片机在国际上被称为MCU（微控制器），它是当今电子信息工程技术中*活跃的一个领域。STC15W4K32S4单片机是中国宏晶科技有限公司新近推出的一款高性能8051内核单片机系列，其片内资源丰富、引脚分类众多、引脚利用达到*大化（除电源正负极外，其他引脚都可用作I/O口），是名副其实的单片计算机。STC单片机通过创新研发、准确的市场定位以及正确的市场推广策略，正在引导单片机未来发展格局，并迅速占领了国内单片机的应用领域，其优秀的性能、丰富的内部资源和外部接口、稳定的供货以及优惠的价格，正在形成STC单片机的优势。如今，STC单片机在工业自动化控制、消费电子、手持便携式设备、汽车电子、通信、智能安防、智能化仪器仪表、船舶以及航空航天等众多领域都得到了广泛深入的应用。

　　STC15W4K32S4系列单片机中的IAP15W4K61S4单片机具有芯片级仿真器功能，具备ISP/IAP功能，只要在Keil C51编程调试软件下选择“Project”菜单项下的“Options for Target ‘Target1’”选项，在“USE”项的设置仿真器栏中选择“Keil Monitor-51 Driver”作仿真对象，就可以实现计算机与目标单片机单步在线调试，从而实现硬件仿真器对用户目标板的在线仿真。

　　STC单片机率先开发的ISP在线下载式单片机颠覆了传统编程器。如今STC又领先研发出IAP在线应用可编程单片机，实现单芯片级仿真器功能，解决了工程技术人员需要依靠高昂的硬件仿真器、编程器进行系统调试的束缚，跨入了低价便捷单芯片仿真时代，使得工程技术人员、在校学生也能享受快捷、方便的单片机在线仿真调试的快乐。然而，在目前的高校教学中，还存在与实际脱节、与社会脱轨的情况，仍然以惯性思想套用传统MCS-51单片机作为教学、进行电子系统设计，致使市场中新推出的高性能单片机不能及时引入课堂，也导致许多学生毕业后进入社会不能很好地运用学校所学服务社会、解决实际问题，甚至有的感叹学无所用、学无所长。

　　事实上，MCS-51单片机是20世纪70年代Intel公司制造的一款经典单片机系列，是特指Intel公司的产品。如今，Intel公司生产的那些单片机早已淘汰，取而代之的是众多新型高新企业生产的高性能、衍生系列的8051单片机。这些高性能单片机作为主控制器已经完全占据了智能电子产品设计开发领域，并在其中扮演着十分重要的角色。

　　现今，炙手可热的“互联网+”、物联网科技已悄然兴起；在汽车控制系统、工业自动化控制、机器人、通信、军事科技等领域，单片机的应用也是大放异彩，可以说这些高性能单片机“无处不在，无所不能”。

　　单片机技术虽应用广泛，但也给人一种神秘莫测，难于入门之感。究其原因，很多初学者实践太少，没有将零散的实践经验上升到知识的理解层面。其实从应用的角度来看，单片机是一门实践性很强的课程，初学者应树立在学中“做”，在做中“学”的思想。如果从一开始学习单片机就设计制作一块属于自己的单片机学习板（现在STC公司将为初学者提供一款实用性很强、功能充分优化，且便于携带的口袋化STC实验箱），边学习、边实验，循序渐进、举一反三，很快就会有“登堂入室”之感，逐步把实验转化为项目设计，就能将单片机应用于各种场合中以解决实际问题。

　　本书融入了作者多年从事单片机技术应用、科研开发和教学的经验，内容由浅入深，由内到外，从实际应用出发，通过大量的典型实例，引导学生掌握基础、追求新知，使学生对基本知识、基本理论、基本技能和软硬件设计方法融会贯通。在编写过程中，作者对传统的单片机教材做了比较大的改良，特别对那些在实际应用中很少见的、或已经淘汰的接口芯片不写入本书，而将实际应用中比较流行的技术吸收进来，形成具有特色鲜明、与市场接轨、与现实同步的新式教程。

　　全书共分15章。第1章是单片机概述，介绍了单片机的发展历程、高性能单片机的特点，重点介绍了国产STC系列单片机的选型；第2章介绍了STC15系列单片机的体系结构、内部主要功能部件以及存储器结构与编址范围；第3章介绍了单片机指令系统和指令的运用方法；第4章介绍了STC15系列单片机存储器地址范围和存储单元访问方法；第5章介绍了STC 15系列单片机汇编语言程序设计方法；第6～8章介绍了STC15系列单片机的中断系统结构、中断控制、编程和串行口使用方法；第9～11章介绍了STC15W4K32S4单片机的SPI串行通信接口、CCP /PCA模块的使用、片上A-D转换器以及比较器的使用方法；第12章介绍了单片机应用系统的扩展，重点介绍了串行总线扩展技术，精简了并行总线扩展内容；第13章介绍了单片机人机对话接口，重点讲述了单片机与键盘、数码显示、液晶显示、打印机的接口设计和编程方法；第14章介绍了A-D、D-A转换器性能指标和芯片选型，着重介绍了单片机与外部并行、串行A-D和D-A转换器的接口使用方法；第15章介绍了如何根据需求进行系统设计、STC单片机实验箱功能、ISP和IAP应用操作，并精选了4个实验进行项目化设计，同时对STC15W4K32S4单片机在四旋翼飞行控制器中的应用设计进行了介绍，其体现了STC15W4K32S4系列单片机高速、卓越的控制性能。

　　本书选材新颖，内容丰富，结构完整，实例详实、精炼。全书由朱兆优、姚永平、朱日兴、胡文龙、刘琦共同编写，周程、涂序枝、刘杨、涂晓红参加对书稿的录入、插图、校对和程序调试等工作。朱兆优负责全书的策划、内容安排、文稿编写、修改和审定。

　　本书在编写过程中得到了作者家人的大力支持；并得到了周航慈教授、杨建教授的支持和鼓励，周航慈教授对本书的初稿进行了评审，并提出了宝贵意见；还得到了宏晶科技鼎力支持和帮助，在此对他们付出的辛勤工作一并表示衷心感谢！

　　全书参考教学40～60学时，实验20学时。教学时可以根据实际情况，对各章讲授的内容进行适当取舍。为配合教学，每章都配有适量的练习与思考题。

　　由于本书涉及的知识点较多， STC15W4K32S4系列单片机*新推出的功能丰富、热点内容很多，尽管在编写中做了许多努力，但由于时间仓促，难免有不足和疏漏之处，欢迎广大读者提出宝贵意见和建议，以便进一步改进和提高，使之满足实际教学的需要。

　　作者

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