定 價(jià):69.8 元
叢書名:普通高等教育 電氣工程 自動(dòng)化 系列教材
- 作者:汪貴平 龔賢武 雷旭 朱進(jìn)玉 李立 編著
- 出版時(shí)間:2021/12/1
- ISBN:9787111688389
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP368.1
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是電氣信息類和機(jī)電類專業(yè)的必修課程,也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)課程。本書從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),將單片機(jī)的基本知識(shí)與基本原理、C51程序設(shè)計(jì)、μVision5集成開發(fā)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)板和典型教學(xué)實(shí)例有機(jī)地結(jié)合在一起,體系完整,便于教學(xué)和自學(xué)。
本書內(nèi)容主要包括單片機(jī)概述、51系列單片機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì)、C51語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)的中斷和定時(shí)系統(tǒng)、串行通信、μVision5集成開發(fā)環(huán)境的使用和上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上,以國產(chǎn)STC8H系列單片機(jī)為例,詳細(xì)介紹了擴(kuò)展功能與接口技術(shù);結(jié)合全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能汽車競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng),介紹了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)并給出典型實(shí)例。
本書論述嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容新穎、圖文并茂、注重基本原理和基本概念的闡述、強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際、突出應(yīng)用技術(shù)和實(shí)踐。本書可作為高等學(xué)校電氣信息類和機(jī)電類專業(yè)本科學(xué)生的教材和教學(xué)參考書,也可作為從事單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的工程技術(shù)人員的參考書。
單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高和使用靈活方便的特點(diǎn),其在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用人單位對(duì)大學(xué)生就業(yè)的要求越來越高,如何通過教學(xué)過程使學(xué)生掌握單項(xiàng)成套應(yīng)用技術(shù)就顯得非常重要。編寫本書的目的就是期望通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠逐步從單片機(jī)入門提高到基本能熟練應(yīng)用,進(jìn)而掌握單片機(jī)應(yīng)用的成套技術(shù)。
為實(shí)現(xiàn)此目的,作者根據(jù)多年從事本科生教學(xué)及相關(guān)科研工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在征求相關(guān)專業(yè)教師、高年級(jí)學(xué)生和單片機(jī)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)人員意見的基礎(chǔ)上,結(jié)合使用單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、教學(xué)實(shí)驗(yàn)板和單片機(jī)多功能應(yīng)用板的應(yīng)用情況,總結(jié)本書第1版使用的經(jīng)驗(yàn)和不足,確定采用STC公司制作的教學(xué)實(shí)驗(yàn)盒、基本實(shí)驗(yàn)樣例,為本書編寫做好基本的準(zhǔn)備工作。
例題從易到難是本書的一大特點(diǎn)。學(xué)習(xí)過單片機(jī)的同學(xué)普遍反映能看懂別人編寫的程序,但自己編很難,尤其是較大的程序。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來說,這也是一大問題。它要求編寫教材不僅要例題多,還要精選例題并且要讓學(xué)生了解編程思路。本書在編寫時(shí),對(duì)例題求解過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較,便于學(xué)生自學(xué)和掌握分析思路;并按照章節(jié)的順序,逐步加大例題的難度,直至接近應(yīng)用。
掌握基本知識(shí)和基本原理至關(guān)重要。本書第1~3章在簡要介紹單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹單片機(jī)的工作原理和匯編語言程序設(shè)計(jì)。單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)目前大多采用C語言編程,第4章介紹C51語言程序設(shè)計(jì),為后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)使用C51語言編寫程序提供了基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備。第5章介紹單片機(jī)的中斷和定時(shí)系統(tǒng)。第6章介紹串行通信接口。單片機(jī)教學(xué)重在實(shí)踐,第14章介紹μVision5集成開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用。第15章介紹上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。通過這8章的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的不同,掌握單片機(jī)的內(nèi)部資源及其應(yīng)用,并能完成實(shí)驗(yàn)調(diào)試。
單片機(jī)功能強(qiáng)大。初學(xué)者從易開始都難學(xué)懂,這也是先介紹51系列單片機(jī)的原因。第7~10章介紹以51系列單片機(jī)為內(nèi)核的STC8H系列單片機(jī)的資源。學(xué)生熟悉各接口的功能和應(yīng)用場(chǎng)景后,掌握其SFR的應(yīng)用并不難。有效克服了死記硬背和單片機(jī)資源過多使人望而生畏的缺點(diǎn),為學(xué)生掌握高端單片機(jī)并應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
從工程實(shí)踐出發(fā),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例是本書的又一大特點(diǎn)。第11~13章結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和智能汽車競(jìng)賽介紹了3個(gè)典型案例,為學(xué)生在校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等科技活動(dòng)提供了范例。
本書由汪貴平、龔賢武、雷旭、朱進(jìn)玉和李立共同編寫。汪貴平負(fù)責(zé)第2版的總體框架和組織,并完成第1章的編寫工作,龔賢武編寫第2、6、12、15章,雷旭編寫第4、9、10、13章,朱進(jìn)玉編寫第3、11、14章,李立編寫第5、7、8章。STC公司姚永平先生提供了大量的實(shí)用資料。在編寫過程中,編者得到了作者單位(長安大學(xué))的支持和同事的幫助。在此對(duì)他們和參考文獻(xiàn)作者一并表示誠摯的感謝。
書稿雖經(jīng)反復(fù)討論和修改,但由于作者水平有限,書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處,敬請(qǐng)大家批評(píng)指正。意見和建議請(qǐng)發(fā)郵件至gpwang@chdeducn 或xwgong@chdeducn。
第1章單片機(jī)概述1
1.1單片機(jī)的概念1
1.2單片機(jī)的發(fā)展1
1.2.1單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2
1.2.2常用單片機(jī)的分類2
1.3單片機(jī)的應(yīng)用4
1.3.1單片機(jī)的主要特點(diǎn)4
1.3.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域4
1.4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)5
1.4.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件構(gòu)成5
1.4.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程6
1.5單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試模式7
1.5.1集成開發(fā)環(huán)境+仿真器+編程器的
開發(fā)模式7
1.5.2集成開發(fā)環(huán)境+ISP/IAP的
開發(fā)模式8
1.6本課程的性質(zhì)和任務(wù)9
習(xí)題9
第2章51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)11
2.1內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)11
2.2引腳定義與功能14
2.3存儲(chǔ)器配置17
2.3.1程序存儲(chǔ)器17
2.3.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器19
2.3.3內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器19
2.3.4特殊功能寄存器21
2.4輸入/輸出接口22
2.4.1P0口22
2.4.2P1口24
2.4.3P2口24
2.4.4P3口24
2.5時(shí)鐘電路與時(shí)序25
2.5.1時(shí)鐘電路25
2.5.2單片機(jī)的時(shí)序單位26
2.6復(fù)位和復(fù)位電路26
2.7工作方式27
2.7.1程序執(zhí)行方式28
2.7.2掉電保護(hù)方式28
2.7.380C51的低功耗方式28
習(xí)題30
第3章指令系統(tǒng)與匯編語言程序
設(shè)計(jì)32
3.1指令概述32
3.1.1指令格式32
3.1.2指令中用到的標(biāo)識(shí)符33
3.2尋址方式33
3.2.1立即尋址33
3.2.2直接尋址34
3.2.3寄存器尋址34
3.2.4寄存器間接尋址35
3.2.5變址尋址35
3.2.6相對(duì)尋址36
3.2.7位尋址36
3.3指令系統(tǒng)36
3.3.1指令系統(tǒng)概述36
3.3.2數(shù)據(jù)傳送指令37
3.3.3算術(shù)運(yùn)算指令40
3.3.4邏輯操作指令43
3.3.5控制轉(zhuǎn)移指令44
3.3.6位操作指令46
3.4偽指令47
3.5匯編語言程序設(shè)計(jì)48
3.5.1編寫匯編語言程序的基本格式49
3.5.2運(yùn)算程序50
3.5.3數(shù)據(jù)的拼拆和轉(zhuǎn)換51
3.5.4多分支轉(zhuǎn)移程序52
3.5.5顯示程序53
習(xí)題55
第4章C51語言程序設(shè)計(jì)58
4.1C51語言簡介58
4.1.1C51程序結(jié)構(gòu)58
4.1.2C51程序的編輯和編譯60
4.2C51對(duì)C語言的擴(kuò)展61
4.2.1特殊功能寄存器的定義61
4.2.2數(shù)據(jù)類型63
〖1〗目錄Ⅶ〖1〗Ⅷ新編單片機(jī)原理及應(yīng)用第2版4.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的定義63
4.2.4地址訪問65
4.2.5函數(shù)的使用66
4.2.6C51指針69
4.2.7庫函數(shù)70
4.2.8關(guān)鍵字71
4.3C51使用技巧71
4.3.1C51與匯編程序接口71
4.3.2C51程序的優(yōu)化75
4.4C51程序設(shè)計(jì)方法76
4.4.1C51程序設(shè)計(jì)的基本過程76
4.4.2問題分析77
4.4.3方案設(shè)計(jì)78
4.4.4編寫代碼79
4.4.5代碼的調(diào)試和測(cè)試81
4.4.6C51程序設(shè)計(jì)范例81
習(xí)題83
第5章單片機(jī)的中斷與定時(shí)系統(tǒng)85
5.1中斷系統(tǒng)85
5.1.1中斷的基本概念85
5.1.2中斷源及中斷請(qǐng)求86
5.1.3中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)86
5.1.4中斷控制86
5.1.5中斷處理過程89
5.1.6中斷系統(tǒng)的應(yīng)用91
5.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接口93
5.2.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的主要特性93
5.2.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)93
5.2.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器93
5.2.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式95
5.2.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程及
應(yīng)用99
5.2.6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2100
5.3中斷及定時(shí)系統(tǒng)綜合應(yīng)用106
習(xí)題107
第6章單片機(jī)的串行接口及串行
通信110
6.1串行通信基礎(chǔ)110
6.1.1異步串行通信的字符格式110
6.1.2異步串行通信的信號(hào)形式111
6.1.3串行通信的數(shù)據(jù)通路形式111
6.1.4串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率111
6.2串行口的結(jié)構(gòu)與工作原理112
6.2.1串行口的結(jié)構(gòu)112
6.2.2串行口的工作原理113
6.3串行口的控制寄存器114
6.3.1串行控制寄存器114
6.3.2電源控制寄存器115
6.3.3中斷允許寄存器115
6.4單片機(jī)串行通信的工作方式115
6.4.1串行口工作方式0116
6.4.2串行口工作方式1117
6.4.3串行口工作方式2和方式3121
6.5單片機(jī)串行通信接口技術(shù)124
6.5.1常用的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口124
6.5.2單片機(jī)串行通信接口126
6.5.3單片機(jī)與PC通信接口127
6.5.4單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信程序設(shè)計(jì)128
習(xí)題132
第7章STC8H系列單片機(jī)硬件
結(jié)構(gòu)134
7.1總體結(jié)構(gòu)134
7.2選型表137
7.3引腳定義與功能137
7.4功能腳切換138
7.4.1功能腳切換相關(guān)寄存器138
7.4.2寄存器切換引腳功能位的定義138
7.5存儲(chǔ)器配置140
7.5.1程序存儲(chǔ)器140
7.5.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器140
7.5.3特殊功能寄存器141
7.6輸入/輸出接口141
7.6.1I/O口結(jié)構(gòu)圖141
7.6.2I/O口配置144
7.6.3I/O口相關(guān)寄存器1447.7時(shí)鐘、復(fù)位與電源管理145
7.7.1系統(tǒng)時(shí)鐘控制146
7.7.2內(nèi)部IRC頻率調(diào)整147
7.7.3系統(tǒng)復(fù)位148
7.7.4時(shí)鐘停振/省電模式與系統(tǒng)
電源管理149
7.8IAP/EEPROM150
7.8.1EEPROM相關(guān)的SFR150
7.8.2EEPROM的大小及地址152
習(xí)題153
第8章STC8H系列的中斷與定時(shí)
系統(tǒng)155
8.1中斷系統(tǒng)155
8.1.1STC8H系列中斷列表156
8.1.2中斷相關(guān)寄存器157
8.1.3中斷允許控制寄存器157
8.1.4中斷請(qǐng)求寄存器160
8.1.5中斷優(yōu)先級(jí)寄存器163
8.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接口164
8.2.1定時(shí)器的相關(guān)寄存器164
8.2.2定時(shí)器0/1164
8.2.3定時(shí)器2166
8.2.4定時(shí)器3/4166
8.2.5掉電喚醒定時(shí)器167
8.3綜合應(yīng)用舉例168
8.3.1跑馬燈程序168
8.3.2電子鐘程序169
8.3.3方波信號(hào)發(fā)生器程序170
8.3.4開關(guān)次數(shù)計(jì)數(shù)程序170
習(xí)題171
第9章單片機(jī)的接口擴(kuò)展技術(shù)173
9.1脈沖寬度調(diào)制技術(shù)173
9.1.1脈沖寬度調(diào)制技術(shù)原理173
9.1.2STC8H系列單片機(jī)的PWM
寄存器174
9.1.3PWM時(shí)基單元195
9.1.4PWM時(shí)鐘/觸發(fā)控制器203
9.1.5PWM捕獲/比較通道212
9.1.6PWM中斷226
9.2模擬量輸入接口技術(shù)226
9.2.1A/D轉(zhuǎn)換原理227
9.2.2STC8H系列單片機(jī)A/D接口
原理227
9.3模擬量輸出接口技術(shù)231
9.3.1D/A轉(zhuǎn)換原理231
9.3.2STC8H系列單片機(jī)PWM實(shí)現(xiàn)D/A
輸出232
9.4綜合應(yīng)用舉例235
9.4.1帶死區(qū)控制的PWM互補(bǔ)輸出235
9.4.2利用ADC第15通道測(cè)量外部電壓或
電池電壓235
9.4.3利用PWM實(shí)現(xiàn)16位DAC236
習(xí)題237
第10章單片機(jī)串行總線擴(kuò)展技術(shù)239
10.1SPI總線接口技術(shù)239
10.1.1SPI總線原理240
10.1.2SPI相關(guān)的寄存器241
10.1.3SPI接口的數(shù)據(jù)通信方式243
10.1.4SPI模塊配置244
10.1.5數(shù)據(jù)模式時(shí)序246
10.2I2C總線接口技術(shù)247
10.2.1I2C總線原理248
10.2.2I2C協(xié)議249
10.2.3STC8H系列單片機(jī)I2C
接口原理250
10.3綜合應(yīng)用舉例258
10.3.1SPI單主單從系統(tǒng)
(中斷方式)258
10.3.2I2C主機(jī)模式訪問PCF8563259
習(xí)題259
第11章項(xiàng)目一溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
實(shí)例261
11.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程261
11.2可行性分析的主要內(nèi)容261
11.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案262
11.3.1系統(tǒng)的主要功能與性能262
11.3.2硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)265
11.3.3軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)266
11.4系統(tǒng)調(diào)試267
11.4.1調(diào)試工具267
11.4.2硬件調(diào)試268
11.4.3軟件調(diào)試270
11.4.4模擬調(diào)試272
11.4.5現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試272
11.5溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)274
11.6本章小結(jié)278
習(xí)題278
〖1〗目錄Ⅸ〖1〗Ⅹ新編單片機(jī)原理及應(yīng)用第2版第12章項(xiàng)目二基于STC8H8K64的兩輪自平衡車設(shè)計(jì)280
12.1兩輪自平衡車的基本構(gòu)造280
12.1.1兩輪自平衡車的機(jī)體結(jié)構(gòu)280
12.1.2車模簡介280
12.1.3測(cè)速傳感器的安裝281
12.1.4陀螺儀的安裝282
12.2兩輪自平衡車的控制原理282
12.2.1直立控制原理283
12.2.2速度控制原理283
12.2.3轉(zhuǎn)向控制原理284
12.3兩輪自平衡車硬件電路設(shè)計(jì)284
12.3.1控制核心板介紹284
12.3.2電源單元285
12.3.3角度檢測(cè)單元286
12.3.4車速檢測(cè)單元287
12.3.5直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元288
12.4兩輪自平衡車控制軟件設(shè)計(jì)289
12.4.1系統(tǒng)初始化290
12.4.2車模角度和角速度的測(cè)量291
12.4.3控制策略及控制算法292
12.5平衡車系統(tǒng)調(diào)試296
12.5.1硬件調(diào)試296
12.5.2軟件調(diào)試296
12.5.3整車調(diào)試297
習(xí)題300
第13章項(xiàng)目三智能汽車競(jìng)賽電磁車
實(shí)例301
13.1電磁車路徑檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)301
13.1.1磁場(chǎng)檢測(cè)方法301
13.1.2傳感器模塊設(shè)計(jì)302
13.1.3信號(hào)調(diào)理電路303
13.1.4檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試303
13.2電磁車電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)305
13.2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)305
13.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理307
13.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)309
13.2.4電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法315
13.3智能車控制策略318
13.3.1傳感器布局設(shè)計(jì)318
13.3.2轉(zhuǎn)向控制策略320
13.3.3速度控制策略321
13.4尋線行駛算法實(shí)現(xiàn)322
13.4.1定位算法322
13.4.2基于位置式PID的方向控制323
13.4.3基于增量式PID的速度控制324
13.4.4彎道策略分析324
13.4.5轉(zhuǎn)向舵機(jī)的PID控制算法326
13.4.6驅(qū)動(dòng)電機(jī)的PID控制算法327
13.5電磁車系統(tǒng)調(diào)試327
習(xí)題330
第14章μVision5集成開發(fā)環(huán)境的
使用331
14.1μVision5簡介331
14.1.1μVision5軟件的下載331
14.1.2μVision5軟件的安裝332
14.1.3μVision5軟件工具的界面335
14.2使用μVision5創(chuàng)建自己的應(yīng)用341
14.2.1添加STC系列單片機(jī)數(shù)據(jù)庫341
14.2.2啟動(dòng)μVision5并創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目343
14.2.3新建一個(gè)源文件346
14.2.4為目標(biāo)設(shè)置工具選項(xiàng)347
14.2.5編譯項(xiàng)目并生成HEX文件348
14.3使用μVision5調(diào)試應(yīng)用程序349
14.3.1調(diào)試模式的設(shè)置350
14.3.2啟動(dòng)調(diào)試模式351
14.3.3常用調(diào)試窗口352
14.3.4片上資源的仿真354
14.3.5運(yùn)行調(diào)試圖標(biāo)356
14.4調(diào)試技巧356
14.4.1KeilC51與MDK共存357
14.4.2自定義快捷鍵357
14.4.3文本編輯相關(guān)設(shè)置357
14.4.4代碼格式化工具358
習(xí)題360
第15章單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)361
15.1STC8H實(shí)驗(yàn)板使用說明361
15.1.1STC8H實(shí)驗(yàn)板外觀圖361
15.1.2STC8H實(shí)驗(yàn)板元器件分布圖361
15.1.3STC8H實(shí)驗(yàn)板元器件361
15.2實(shí)驗(yàn)輔助軟件介紹363
15.2.1在系統(tǒng)編程軟件的使用363
15.2.2stc-isp-15xx-v6.87H串口助手的
使用363
15.3實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)365
15.3.1實(shí)驗(yàn)一使用μVision設(shè)計(jì)、調(diào)試
匯編語言程序365
15.3.2實(shí)驗(yàn)二使用μVision設(shè)計(jì)、
調(diào)試C51語言程序367
15.3.3實(shí)驗(yàn)三跑馬燈實(shí)驗(yàn)368
15.3.4實(shí)驗(yàn)四單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的
應(yīng)用編程與調(diào)試369
15.3.5實(shí)驗(yàn)五七段數(shù)碼管電子鐘顯示
實(shí)驗(yàn)370
15.3.6實(shí)驗(yàn)六單片機(jī)外部中斷實(shí)驗(yàn)371
15.3.7實(shí)驗(yàn)七矩陣鍵盤實(shí)驗(yàn)371
15.3.8實(shí)驗(yàn)八串行通信實(shí)驗(yàn)373
15.3.9實(shí)驗(yàn)九利用ADC第15通道測(cè)量外
部電壓或電池電壓375
15.3.10實(shí)驗(yàn)十PWM模塊的應(yīng)用編程與
調(diào)試376
參考文獻(xiàn)377