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上篇 单片微机原理及程序设计2

第一章 单片微机与机电一体化2

1.1 机电一体化的特点2

1.1.1 机电一体化技术的发展2

1.1.2 机电一体化设备的特点2

1.2 机电一体化系统组成2

1.3 单片微机的特点3

1.4 单片微机在机电一体化中的应用3

1.4.1 机电一体化设备的控制核心3

1.4.2 数据采集系统的现场采集单元4

1.4.3 分布控制系统的前端控制器4

1.4.4 智能化仪表的机芯4

1.4.5 消费类电子产品控制4

1.4.6 终端及外部设备控制4

第二章 单片微机原理与结构6

2.1 MCS-51系列单片微机结构6

2.1.1 MCS-51单片微机主要芯片6

2.1.2 基本型8051单片微机内部总体结构6

2.1.3 MCS-51系列引脚及功能7

2.2 MCS-51单片微机存储器结构及其用途9

2.2.1 8051单片微机存储器的4个物理空间9

2.2.2 8051单片微机程序存储器(ROM)及其应用9

2.2.3 8051单片微机数据存储器(RAM)及其应用10

第三章 单片微机指令系统及程序设计16

3.1 MCS-51指令系统简介16

3.1.1 MCS-51系列指令格式16

3.1.2 MCS-51系列指令分类16

3.1.3 MCS-51系列指令寻址方式17

3.1.4 MCS-51指令中的常用符号说明18

3.2 MCS-51指令及功能19

3.2.1 数据传送指令19

3.2.2 算术运算指令22

3.2.3 逻辑运算指令24

3.2.4 控制转移类指令26

3.2.5 位操作指令28

3.2.6 伪指令29

3.3 程序设计方法31

3.3.1 顺序结构程序设计31

3.3.2 分支结构程序设计32

3.3.3 循环结构程序设计37

3.3.4 查表程序设计38

3.3.5 子程序结构设计40

3.3.6 汇编程序设计实例42

第四章 定时、中断、串行口系统及应用48

4.1 定时/计数系统及应用48

4.1.1 8051单片微机定时/计数器结构48

4.1.2 定时器初始化50

4.1.3 定时/计数器应用程序设计52

4.2 中断系统及应用54

4.2.1 中断有关的概念54

4.2.2 8051中断标志及控制寄存器54

4.2.3 中断响应的条件及响应过程57

4.2.4 中断程序设计思想57

4.2.5 中断应用程序设计举例59

4.2.6 设计与调试中断程序应注意的几个问题62

4.3 串行口及其通信方式63

4.3.1 串行口结构63

4.3.2 串行口工作方式64

4.3.3 串行口通信举例65

第五章 单片微机基本系统扩展70

5.1 时钟和复位电路扩展70

5.1.1 时钟电路70

5.1.2 复位电路72

5.2 存储器电路扩展72

5.2.1 程序存储器扩展电路73

5.2.2 数据存储器扩展电路设计74

5.2.3 选片方法及地址分配76

5.3 I/O 接口扩展电路79

5.3.1 简单 I/O 接口扩展79

5.3.2 8255可编程并行 I/0 接口扩展电路81

5.3.3 8155可编程 I/O 接口扩展84

5.3.4 串行口扩展 I/O 接口90

中篇 机电接口和系统设计94

第六章 信号输入通道接口94

6.1 输入通道的结构、分类和特点94

6.1.1 输入通道的结构和类型94

6.1.2 输入通道的特点95

6.2 开关输入接口95

6.2.1 有触点开关接口电路95

6.2.2 无触点开关接口电路97

6.3 键盘输入接口97

6.3.1 独立式按键电路97

6.3.2 矩阵式键盘电路98

6.3.3 中断方式键盘电路101

6.4 可编程键盘芯片8279及接口电路102

6.4.1 8279引脚及功能102

6.4.2 8279的工作方式及命令字格式103

6.4.3 8279键盘/显示器接口电路109

6.5 BCD 拨码盘接口112

6.5.1 BCD 拨码盘的结构原理112

6.5.2 BCD 拨码盘与单片微机的连接113

6.6 A/D 转换器及接口电路114

6.6.1 逐次逼近式 A/D 转换器结构、原理及主要技术指标114

6.6.2 多通道 A/D 转换器 ADC0809及其接口电路115

6.6.3 12位 A/D 转换器 AD574及其与单片机接口电路118

6.6.4 双积分型 A/D 转换器 MC14433及其接口电路120

第七章 信号输出通道接口124

7.1 信号输出通道的特点124

7.1.1 信号输出通道的结构124

7.1.2 输出通道的特点及其要解决的问题124

7.2 大功率驱动器件及接口电路124

7.2.1 大功率晶体管驱动电路125

7.2.2 晶闸管及其接口电路126

7.2.3 集成功率驱动器及其与单片机接口电路128

7.2.4 继电器接口电路129

7.2.5 固态继电器接口电路129

7.3 数/模(D/A)转换接口130

7.3.1 D/A 转换原理及主要技术指标131

7.3.2 集成 D/A 转换器及接口电路133

7.4 显示接口139

7.4.1 数码显示器(LED)及接口电路设计139

7.4.2 液晶显示(LCD)及接口电路设计145

7.5 打印机接口及应用150

7.5.1 TPμP-40A 微型打印机150

7.5.2 微型打印机与单片机的接口电路152

第八章 应用系统设计方法156

8.1 单片机应用系统设计思想156

8.1.1 熟悉对象156

8.1.2 确定系统的 I/O 点数和信号通道156

8.1.3 选择单片微机158

8.1.4 确定存储器结构159

8.1.5 I/O 接口电路方案及系统设计159

8.2 设计实验板并进行原理验证161

8.2.1 实验板的几种常用形式161

8.2.2 实验板测试步骤162

8.2.3 利用开发机检测调试实验电路162

8.3 电梯控制系统设计举例165

8.3.1 电梯控制的基本要求165

8.3.2 电梯控制 I/O 点数安排165

8.3.3 电梯控制机型及存储器选择167

8.3.4 I/O 接口电路选择168

8.3.5 电梯控制系统主要电路169

8.3.6 系统结构设计173

8.3.7 电梯单片机系统程序设计174

8.4 设计实用程序176

8.4.1 交通灯控制程序176

8.4.2 电子钟程序设计180

8.4.3 步进电机驱动程序设计184

8.4.4 代码转换程序188

8.4.5 数字滤波程序191

下篇 单片微机在机电系统中的应用198

第九章 单片机控制系统抗干扰技术198

9.1 干扰的来源及分析198

9.1.1 干扰的含义及危害198

9.1.2 干扰源分类198

9.2 硬件抗干扰技术199

9.2.1 选用可靠的元器件尽量消除固有干扰199

9.2.2 接插件的选择应用200

9.2.3 印制电路板抗干扰设计技术200

9.2.4 执行机构抗干扰技术200

9.3 软件抗干扰技术201

9.3.1 设置软件陷阱201

9.3.2 增加程序监视系统(Watchdog)201

9.3.3 软件冗余技术203

9.3.4 软件可靠性设计203

9.3.5 软件自诊断技术204

9.4 供电系统抗干扰技术205

9.4.1 建议的供电解决方案206

9.4.2 利用电源监视电路提高电源可靠性207

9.5 接地系统抗干扰技术209

9.5.1 系统地线分类209

9.5.2 不同地线的处理原则210

9.6 输入输出通道抗干扰技术211

9.6.1 开关信号的抗干扰技术211

9.6.2 模拟通道的抗干扰技术212

9.6.3 长线传输的抗干扰技术213

第十章 单片微机在机电测试技术中的应用216

10.1 机电工程中常用的传感器216

10.2 检测技术中信号的输入和输出217

10.3 单片机数据采集系统222

第十一章 单片微机在数控系统中的应用234

11.1 数控系统简介234

11.1.1 数控系统组成和基本功能234

11.1.2 数控系统常用机型235

11.1.3 数控机床的优点及分类237

11.2 单片机在普通机床数控改造中的应用239

11.2.1 数控系统硬件设计239

11.2.2 数控系统的软件设计242

11.3 WQS-80数控车床数控系统248

11.3.1 WQS-80微机数控车床的主要性能指标248

11.3.2 WSQ-80数控系统的总体结构249

11.3.3 螺纹加工原理及软件实现250

第十二章 其它类型单片机简介254

12.1 MCS-96单片机254

12.1.1 MCS-96单片机的内部结构254

12.1.2 存储器配置和内部寄存器255

12.1.3 MCS-96指令系统258

12.1.4 MCS-96的系统扩展259

12.1.5 外围接口及其应用262

12.2 MOTOROLA 单片机264

12.2.1 概述264

12.2.2 MOTOROLA 单片机的结构特点264

12.3 ATMEL 单片机268

12.3.1 ATMEL 公司简介268

12.3.2 AT89系列单片机269

12.3.3 高档型单片机90系列单片机272

12.3.4 AT91M 系列单片机272

12.4 MSP430系列单片机特性与功能276

12.4.1 MSP430系列单片机的主要特点276

12.4.2 系统关键特性277

12.4.3 MSP430系列器件的主要功能模块277

附录 MCS-51指令表280

参考文献285