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内容简介

本书系统地介绍基于单片机的嵌入式系统的基本原理和应用技术，共10章，主要内容包括单片机与嵌入式系统概述、嵌入式系统基础知识、单片机嵌入式系统的开发环境、80C51系列单片机硬件基础及编程语言、80C51单片机内嵌外设和外部扩展应用、多任务实时操作系统RTX-51及应用实例、教学实验和课程设计等。本书实例丰富，以C51高级语言作为编程教学语言，实用性较强。提供电子课件、大部分程序的源代码和Keil ＆micro;Vision2 IDE调试配合的Proteus单片机仿真电路。读者对象：本书可作为高等学校电子、计算机、机械等专业嵌入式系统和单片机等课程的教材，也可作为相关领域应用工程师和业余爱好者的参考书。

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ISBN：9787121140839

开本：16开

页数：340

字数：603

本书目录

目    录
 
第1章  单片机与嵌入式系统概述 （1）
1.1  现代计算机的技术发展史 （1）
1.1.1  始于微型计算机时代的嵌入式
应用 （1）
1.1.2  现代计算机技术的两大分支 （1）
1.1.3   两大分支发展的里程碑事件 （1）
1.2  嵌入式系统的定义与特点 （2）
1.2.1  嵌入式系统的定义 （2）
1.2.2  嵌入式系统组成 （2）
1.2.3  嵌入式系统中的有关概念 （3）
1.2.4  嵌入式系统的特点 （3）
1.2.5  嵌入式系统的种类与发展 （5）
1.3  嵌入式处理器 （5）
1.3.1  嵌入式处理器简介 （5）
1.3.2  嵌入式处理器的分类 （6）
1.3.3  几种嵌入式处理器之关系 （8）
1.3.4  如何选择嵌入式处理器 （8）
1.4  嵌入式操作系统 （9）
1.4.1  嵌入式操作系统特点 （9）
1.4.2  嵌入式操作系统分类 （10）
1.4.3  使用嵌入式操作系统的优缺点 （10）
1.5  基于单片机的嵌入式系统 （10）
1.5.1  单片机开创了嵌入式系统独立
发展道路 （10）
1.5.2  单片机的技术发展史 （11）
1.5.3  嵌入式系统应用的高低端 （11）
1.5.4  单片机嵌入式系统的特点 （12）
1.6  单片机的分类和技术指标 （13）
1.6.1  单片机的分类 （13）
1.6.2  单片机的技术指标 （13）
1.7  常用的单片机系列 （14）
1.8  单片机嵌入式系统的应用领域 （16）
1.9  单片机嵌入式系统的发展趋势 （17）
本章小结 （18）
习题1 （19）
第2章  嵌入式系统基础知识 （20）
2.1  数制与编码 （20）
2.1.1  进位计数制 （20）
2.1.2  进位计数制的相互转换 （21）
2.1.3  数码和字符的代码表示 （22）
2.2  数字集成电路 （24）
2.2.1  常用的逻辑门电路 （24）
2.2.2  集电极开路门输出电路 （26）
2.2.3  常用组合逻辑电路 （28）
2.2.4  常用时序逻辑电路 （32）
2.3  存储器电路 （34）
2.3.1  存储器概述 （34）
2.3.2  存储器有关概念 （34）
2.3.3  RAM存储器 （35）
2.3.4  ROM存储器 （39）
2.3.5  闪速存储器 （41）
2.4  电源电路 （42）
2.5  时钟与复位电路 （45）
2.5.1  时钟电路 （45）
2.5.2  复位电路简介 （46）
2.5.3  简单复位电路 （46）
本章小结 （49）
习题2 （49）
第3章  单片机嵌入式系统的开发环境 （51）
3.1  单片机嵌入式系统的研制步骤和
     方法 （51）
3.1.1  总体设计 （51）
3.1.2  硬件系统 （52）
3.1.3  软件系统 （53）
3.2  单片机嵌入式系统开发的软硬件
     环境 （54）
3.2.1  单片机嵌入式系统开发的软硬件
      环境构成 （54）
3.2.2  单片机嵌入式系统开发工具选择
      原则 （55）
3.2.3  使用JTAG界面单片机仿真开发
      环境 （56）
3.2.4  单片机的在线编程 （56）
3.3  Keil C51高级语言集成开发环境
     ——Vision2 IDE （57）
3.3.1  ＆micro;Vision2 IDE主要特性 （57）
3.3.2  ＆micro;Vision2 IDE集成开发环境 （58）
3.3.3  ＆micro;Vision2 IDE的使用 （61）
3.3.4  Keil C51中printf库函数 （70）
3.4  基于Proteus的单片机系统仿真 （70）
3.4.1  Proteus 7 Professional界面介绍 （71）
3.4.2  绘制电路原理图 （73）
3.4.3  Proteus VSM与Vision2的联调 （77）
3.4.4  Proteus VSM中的电源、复位与
      时钟 （80）
本章小结 （80）
习题3 （81）
第4章  80C51单片机硬件基础知识 （82）
4.1  MCS-51系列及80C51系列
    单片机简介 （82）
4.1.1  MCS-51系列和80C51系列
      单片机 （82）
4.1.2  80C51系列单片机的三次技术
      飞跃 （83）
4.1.3  高性能80C51单片机的特点 （84）
4.2  80C51系列单片机外引脚功能 （84）
4.3  80C51单片机内部结构 （88）
4.3.1  中央处理器（CPU） （88）
4.3.2  存储器组织 （90）
4.3.3  并行输入/输出端口结构 （99）
4.3.4  时钟电路 （104）
4.3.5  复位电路 （106）
4.4  低功耗运行方式 （108）
4.4.1  电源控制寄存器PCON （108）
4.4.2  待机方式 （109）
4.4.3  掉电方式 （109）
4.5  80C51单片机最小系统 （110）
本章小结 （111）
习题4 （111）

第5章  80C51单片机软件基础知识 （113）
5.1  80C51单片机指令系统概述 （113）
5.1.1  指令的概念 （113）
5.1.2  指令系统说明 （114）
5.1.3  80C51指令系统助记符 （115）
5.1.4  指令系统中的特殊符号 （116）
5.2  80C51单片机寻址方式 （117）
5.2.1  寄存器寻址方式 （117）
5.2.2  直接寻址方式 （117）
5.2.3  寄存器间接寻址方式 （117）
5.2.4  立即寻址方式 （119）
5.2.5  变址间接寻址方式 （119）
5.2.6  相对寻址方式 （119）
5.2.7  位寻址方式 （119）
5.3  80C51单片机指令系统 （121）
5.3.1  数据传送类指令 （121）
5.3.2  算术运算类指令 （125）
5.3.3  逻辑运算类指令 （127）
5.3.4  控制转移类指令 （130）
5.3.5  位操作指令 （132）
5.4  80C51汇编语言程序设计 （136）
5.4.1  伪指令 （136）
5.4.2  汇编语言程序设计举例 （137）
5.5  80C51单片机C51程序设计
     语言 （138）
5.5.1  C51的标识符和关键字 （140）
5.5.2  C51编译器能识别的数据类型 （141）
5.5.3  变量的存储种类和存储器类型 （144）
5.5.4  绝对地址的访问 （149）
5.5.5  中断服务程序 （151）
5.6  C51的运算符和表达式 （152）
5.6.1  赋值运算符 （152）
5.6.2  算术运算符 （152）
5.6.3  关系运算符 （153）
5.6.4  逻辑运算符 （153）
5.6.5  位运算符 （153）
5.6.6  复合运算符 （154）
5.6.7  指针和地址运算符 （154）
5.7  C51的库函数 （155）
5.7.1  本征库函数和非本征库函数 （155）
5.7.2  几类重要的库函数 （155）
5.8  C51的应用技巧 （159）
本章小结 （162）
习题5 （164）
第6章  80C51单片机内嵌外设及应用 （166）
6.1  中断系统和外中断 （166）
6.1.1  中断技术概述 （166）
6.1.2  80C51单片机中断系统 （168）
6.1.3  C51中断服务函数 （173）
6.1.4  外部中断的应用实例 （176）
6.2  定时器/计数器 （178）
6.2.1  定时器/计数器0、1的结构及
      工作原理 （179）
6.2.2  定时器/计数器0、1的四种
      工作方式 （180）
6.2.3  定时器/计数器对输入信号的
      要求 （187）
6.2.4  定时器/计数器0、1的编程和应用
      实例 （187）
6.2.5  定时器/计数器2 （192）
6.3  串行通信 （194）
6.3.1  串行通信基础知识 （194）
6.3.2  80C51串行接口 （197）
6.3.3  应用实例 （205）
本章小结 （210）
习题6 （212）
第7章  单片机外部扩展资源及应用 （214）
7.1  单片机外部扩展资源和扩展
     编址技术概述 （214）
7.1.1  单片机外部扩展资源分类 （214）
7.1.2  单片机系统扩展结构与编址
      技术 （215）
7.1.3  单片机系统存储器扩展方法 （217）
7.2  并行I/O口扩展 （218）
7.2.1  8255可编程并行I/O接口芯片 （218）
7.2.2  用74HC系列芯片扩展I/O
      接口 （223）
7.3  大容量闪速存储器Flash的扩展 （225）
7.3.1  Super Flash 39SF040简介 （225）
7.3.2  89C52单片机和39SF040接口
      方法 （227）
7.4  单片机系统中的键盘接口技术 （228）
7.4.1  键盘工作原理及消抖 （228）
7.4.2  独立式键盘与工作原理 （229）
7.4.3  行列式键盘与工作原理 （230）
7.4.4  键盘扫描的控制程序 （231）
7.5  单片机系统中的LED数码
     显示器 （232）
7.5.1  LED显示器的结构与原理 （232）
7.5.2  LED静态显示接口 （233）
7.5.3  LED动态扫描显示接口 （234）
7.6  单片机系统中的LCD液晶
     显示器 （236）
7.6.1  字符型液晶显示模块的组成和
      基本特点 （236）
7.6.2  LCD1602模块接口引脚功能 （237）
7.6.3  LCD1602模块的操作命令 （238）
7.6.4  LCD1602与89C52单片机接口
      与编程 （241）
7.6.5  点阵式图形LCD显示器的
      组成和基本特点 （242）
7.7  日历时钟接口芯片及应用 （247）
7.7.1  并行接口日历时钟芯片DS12887 （247）
7.7.2  串行接口日历时钟芯片DS1302 （250）
7.8  单片机数据采集系统 （253）
7.8.1  并行A/D转换器ADC0809 （253）
7.8.2  串行A/D转换器TLC2543 （256）
7.9  I2C总线接口电路E2PROM
     及应用 （258）
7.9.1  串行E2PROM电路CAT24WCXX
      概述 （258）
7.9.2  串行E2PROM芯片的操作 （259）
7.9.3  串行E2PROM芯片与89C52的
      接口与编程 （261）
7.10  RS-232C和RS-485/422通信
      接口 （262）
7.10.1  RS-232C接口的物理结构、电气
       特性、信号内容 （262）
7.10.2  RS-485/422接口 （268）
本章小结 （269）
习题7 （270）
第8章  单片机嵌入式系统设计实例 （272）
8.1  设计要求 （272）
8.2  总体方案 （272）
8.3  硬件电路设计 （273）
8.4  软件设计 （275）
8.4.1  主程序模块 （275）
8.4.2  每到一层的状态控制 （277）
8.4.3  内部按键扫描 （277）
8.4.4  外部按键扫描 （277）
8.5  仿真测试 （278）
8.5.1  测试正常功能 （278）
8.5.2  测试异常功能 （279）
本章小结 （279）
第9章  多任务实时操作系统RTX-51 （280）
9.1  RTX-51实时多任务操作系统
     简介 （280）
9.1.1  单任务程序与多任务程序的
      比较 （280）
9.1.2  使用RTX-51 TINY的软硬件
      要求 （282）
9.1.3  使用RTX-51 TINY的注意事项 （283）
9.2  RTX-51 TINY的任务管理 （284）
9.2.1  定时器滴答中断 （284）
9.2.2  任务 （284）
9.2.3  任务状态 （284）
9.2.4  事件 （285）
9.2.5  任务调度 （285）
9.2.6  任务切换 （285）
9.3  如何使用RTX-51 TINY （288）
9.3.1  编写程序 （288）
9.3.2  编译和连接 （289）
9.3.3  调试 （289）
9.3.4  实例1——os_wait函数的使用 （290）







9.4  RTX-51 TINY提供的系统函数 （292）
9.5  RTX-51 TINY的配置 （298）
9.5.1  配置 （298）
9.5.2  库文件 （299）
9.5.3  优化 （300）
9.6  基于Proteus的RTX-51应用
     实例——交通信号灯控制器 （300）
9.6.1  交通信号灯控制器设计要求 （300）
9.6.2  总体方案 （301）
9.6.3  硬件电路 （301）
9.6.4  软件设计 （303）
9.6.5  功能使用说明 （304）
9.6.6  程序运行与测试 （305）
本章小结 （306）
习题9 （307）
第10章  教学实验和课程设计 （308）
实验1  单片机I/O口——流水灯 （308）
实验2  单片机I/O口——汽车灯光
        控制器 （309）
实验3  外部中断 （311）
实验4  定时器 （312）
实验5  计数器 （314）
实验6  单片机和PC通信 （315）
实验7  外部数据存储器的扩展 （318）
实验8  键盘与显示 （319）
实验9  串行日历时钟与字符LCD
        显示器 （321）
实验10  串行接口A/D转换器 （322）
实验11  RTX-51 TINY计算机自动
         打铃器 （324）
附录A  指令速查表 （327）
参考文献 （331）

展开

前言

前    言
2003年，国内单片机教学以8位机和16位机为主，80C51单片机是其中的主流机型，尽管当时许多使用80C51单片机开发产品的工程师已开始使用C51高级语言开发软件，但在高校里，许多老师仍然以汇编语言作为教学语言，许多大学生感到单片机的开发抽象且难以理解，从此放弃进入此行业。为了在高校推广单片机高级语言教学，笔者在广泛收集材料的基础上，于2004年在电子工业出版社出版了《单片机应用系统设计技术——基于C语言编程》，前后印刷4次，被不少学校、培训单位选为教材。
2008年秋季学期，因课程调整，遂产生对教材进行修订的想法，第1版教材到2008年已过去4年，国内外单片机系统软硬件开发技术也得到了很大发展，如在我国香港地区乃至国外单片机开发中，非常普遍地应用了Proteus虚拟仿真技术。 Proteus提供了一种可视化仿真开发环境，很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有实际单片机系统硬件的条件下，利用PC进行虚拟仿真，实现单片机系统的软硬件协同设计。在原理图设计阶段即可对系统性能进行评估，验证所设计的电路是否达到了功能和性能要求，使设计过程变得简单容易。修订教材的想法在电子工业出版社的大力支持下很快变为现实，《单片机应用系统设计技术——基于C51的Proteus仿真（第2版）》于2009年与读者见面，随后又出版了配套的仿真实验教材《单片机原理与应用系统设计——基于C51的Proteus仿真实验与解题指导》。至2011年1月底已重印4次，被国内30多所高校选为教材，得到读者的广泛好评。
笔者长期从事与嵌入式系统有关的科研与教学工作，近年来一直有这样的愿望，即编写一部嵌入式系统课程方面的教材，内容包括嵌入式系统基础、8位单片机原理与应用、32位单片机原理与应用。大量的实践经验表明，只有学习完单片机和C语言，并已经很好地掌握了其中的知识点，才有可能进一步学习ARM、Linux等高级嵌入式课程。我们最终决定将上述内容分为两个不同层次编写：本书为第一层次是基于8位单片机的嵌入式计算机系统，这个层次是面向目前最广泛的中低端应用，带有明显的电子系统设计特点。第二个层次则是基于32位单片机的嵌入式计算机系统，这个层次主要是面向中高端应用，如移动信息设备、网络产品等。从8位AVR或51单片机，到32位ARM、Linux和Windows Embedded等高端嵌入式系统，使读者可以从一个没有任何基础的初学者，循序渐进地成长为可以进行复杂嵌入式系统设计和开发的工程师。教学计划上，建议两个层次安排在不同学期，前者为嵌入式系统的入门教材，作为必修课，后者为嵌入式系统的高级教程，作为高年级选修课或作为研究生课程。
许多公司推出了1T规格的80C51单片机，即1个时钟周期为1个机器周期，与标准的80C51相比，指令执行速度提高了约12倍；同时进一步增强了单片机的SoC功能，如片内集成大容量存储器、A/D转换器、PWM、DataFlash、多种串行通信接口等外设；并直接使用标准的异步串口下载程序。基于这些特性，第一层次的机型仍选用80C51单片机。
全书包含理论知识、教学实验和课程设计，共10章。
第1章阐述嵌入式系统的定义、组成、概念、特点和分类，介绍嵌入式处理器的分类和选择方法、嵌入式操作系统的特点与分类、基于单片机的嵌入式系统、常用的单片机系列。
第2章阐述与计算机有关的数学知识及嵌入式计算机系统中最基本的单元电路。
第3章从实用的角度介绍单片机化产品的研制步骤和软硬件开发环境，着重介绍Keil C51的集成开发环境＆micro;Vision2 IDE和支持微处理芯片仿真的Proteus VSM软件。
第4章阐述80C51单片机中的CPU结构、存储器结构及I/O端口的功能。
第5章阐述单片机指令系统和程序设计语言。
第6章阐述80C51单片机的内嵌外设：中断系统、定时器/计数器、串行口的工作原理与应用编程。
第7章阐述80C51单片机系统扩展与应用编程。
第8章以电梯控制器为设计实例，介绍80C51单片机嵌入式系统硬件电路设计和软件编程方法。
第9章阐述多任务实时操作系统RTX-51，并以Proteus交通信号灯控制器仿真电路为实例，介绍RTX-51 TINY实时操作系统的应用。
第10章为教学实验和课程设计内容，共包含11个教学实验和3个课程设计。
本书大部分程序均配有与此程序相对应的Proteus格式的电路原理图，打开原理图文件，单击“运行”按钮可以看到该示例程序的仿真运行情况。Keil ＆micro;Vision2 IDE调试配合Proteus单片机仿真电路，解决了以往单片机课堂教学无法现场演示的问题。
为了方便教师备课和读者学习，本书除提供PPT格式的教学课件外，还包括各章的Proteus仿真电路、相应的源程序及工程文件，单击PPT课件中的CAI图标，即可打开相应的仿真电路。
本书由张齐、朱宁西和毕盛编著。在成书过程中，莫锦辉、李蕾、赵峙岳、曾令华、李大新、张英彬、胡佳、劳炽元、李攀登、杨琴波、何俊伟、王京林、甘义成等参与了部分内容的编写、仿真电路设计和程序调试等工作，限于幅面，封面和扉页上无法一一署名。
本书得以顺利出版与电子工业出版社的大力支持和帮助是分不开的，王羽佳编辑对本书的出版做了大量细致的工作。本书部分程序示例来自于互联网，许多网友只是用昵称或符号表示，无法署名，在此一并表示衷心的感谢。
本书配套电子课件和大部分程序的源代码以及Kei Vision2 IDE调试配合的Proteus单片机仿真电路，请登录华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn/，免费注册后，即可直接下载。或与电子工业出版社高等教育分社的王羽佳编辑联系（wyj@phei.com.cn）。
由于作者水平有限，本书一定还有不完善之处，殷切地期望读者给予批评指正。

作  者
2011年7月

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