STC單片機原理及應用：從器件、彙編、C到操作系統的分析和設計(第2版)（簡體書）

本書是為單片機相關課程教學而編寫的教材。全書共分為17章，主要內容包括： 單片機和嵌入式系統基礎知識，STC單片機硬件知識，STC單片機軟件開發環境，數值表示及轉換，STC單片機架構，STC單片機CPU指令系統，STC單片機匯編語言編程模型，STC單片機C語言編程模型，STC單片機時鐘、複位和電源模式原理及實現，STC單片機比較器原理及實現，STC單片機計數器和定時器原理及實現，STC單片機異步串行收發器原理及實現，STC單片機ADC原理及實現，STC單片機增強型PWM發生器原理及實現，STC單片機SPI原理及實現，STC單片機CCP/PCA/PWM模塊原理及實現，RTX51操作系統原理及實現。 針對國內高校單片機課程教學中普遍存在的理論講解不透徹、實踐教學不系統的缺點，本書從器件、匯編語言、C語言和操作系統四個角度對STC新一代單片機進行了全方位的解讀，將單片機課程中的各個知識點進行融會貫通。該教材的一大特色就是理論和實際並重，不僅介紹單片機的應用，而且更加突出學習方法，教給讀者系統學習微處理器和嵌入式系統的思路和方法。這樣，為讀者將來學習基於其他處理器的嵌入式系統打下堅實的基礎。為了方便教師的教學和學生的自學，本書提供了大量的設計案例，並對這些設計案例進行了深入的分析。 本書可作為高職和本科院校單片機課程的教材，也可作為STC單片機競賽、單片機認證考試的參考用書。對於從事單片機應用的工程師來說，本書也是很好的參考用書。

何賓，著名嵌入式系統專家，長期從事電子設計自動化方面的教學和科研工作，與全球多家知名的半導體廠商和EDA工具廠商保持緊密合作。目前已經出版EDA方面的著作20餘部，內容涵蓋電路仿真、電路設計、FPGA、單片機、嵌入式系統等。代表作有《Xilinx FPGA設計權威指南》、《Xilinx All Programmable Zynq-7000 SoC設計指南》、《Altium Designer13.0電路設計、仿真與驗證權威指南》、《Xilinx FPGA數字設計――從門級到行為級的雙重描述》、《Xilinx FPGA數字信號處理權威指南――從HDL、模型到C的描述》、《模擬與數字系統協同設計權威指南――Cypress集成開發環境》。

目錄



第1章單片機和嵌入式系統基礎知識

1.1嵌入式系統的基本概念

1.1.1嵌入式系統的主要特點

1.1.2嵌入式技術的構成

1.28051微控制器的內部架構

1.38051單片機硬件開發平臺

1.4運行第一個8051單片機程序

1.58051單片機編程語言

第2章STC單片機硬件知識

2.1STC單片機發展歷史

2.2STC單片機IAP和ISP

2.3STC單片機命名規則及封裝

2.3.1命名規則

2.3.2封裝類型

2.3.3引腳定義

2.4STC單片機的架構及功能

2.4.1單片機實現的功能

2.4.2STC單片機的架構

2.5STC單片機的I/O驅動原理

2.6STC單片機硬件下載電路設計

2.6.1USB串口芯片下載電路

2.6.2USB直接下載編程電路

2.7STC單片機電源系統設計

第3章STC單片機軟件開發環境

3.1Keil μVision集成開發環境介紹

3.1.1軟件功能介紹

3.1.2軟件的下載

3.1.3軟件的安裝

3.1.4導入STC單片機元件庫

3.1.5軟件的啟動

3.2Keil μVision軟件開發流程介紹

3.2.1明確軟件需求

3.2.2創建設計工程

3.2.3編寫彙編/C程序代碼

3.2.4彙編器對匯編語言的處理

3.2.5C編譯器對C語言的處理

3.2.6庫管理器生成庫文件

3.2.7鏈接器生成絕對目標模塊文件

3.2.8目標到HEX轉換器

3.2.9調試器調試目標代碼

3.3Keil μVision基本開發流程的實現

3.3.1建立新的設計工程

3.3.2添加新的C語言文件

3.3.3設計建立

3.3.4下載程序到目標系統

3.3.5硬件在線調試

第4章數值表示及轉換

4.1常用碼制

4.1.1二進制碼制

4.1.2十進制碼制

4.1.3八進制碼制

4.1.4十六進制碼制

4.1.5BCD碼

4.2正數表示方法

4.2.1正整數的表示

4.2.2正小數的表示

4.3正數碼制轉換

4.3.1十進制整數轉換成其他進制數

4.3.2十進制小數轉換成二進制數

4.4負數表示方法

4.4.1符號幅度表示法

4.4.2補碼表示法

4.5負數補碼的計算

4.5.1負整數補碼的計算

4.5.2負小數補碼的計算

4.6定點數表示

4.7浮點數表示

第5章STC單片機架構

5.1STC單片機CPU內核功能單元

5.1.1控制器

5.1.2運算器

5.1.3特殊功能寄存器

5.2STC單片機存儲器結構和地址空間

5.2.1程序Flash存儲器

5.2.2數據Flash存儲器

5.2.3內部數據RAM存儲器

5.2.4外部數據存儲器

5.3STC單片機中斷系統原理及功能

5.3.1中斷原理

5.3.2中斷系統結構

5.3.3中斷優先級處理

5.3.4中斷優先級控制寄存器

5.3.5中斷向量表

第6章STC單片機CPU指令系統

6.1STC單片機CPU尋址模式

6.1.1立即數尋址模式

6.1.2直接尋址模式

6.1.3間接尋址模式

6.1.4寄存器尋址模式

6.1.5相對尋址模式

6.1.6變址尋址模式

6.1.7位尋址模式

6.2STC單片機CPU指令集

6.2.1算術指令

6.2.2邏輯指令

6.2.3數據傳送指令

6.2.4布爾指令

6.2.5程序分支指令

第7章STC單片機匯編語言編程模型

7.1匯編語言程序結構

7.2彙編代碼中段的分配

7.2.1CODE段

7.2.2BIT段

7.2.3IDATA段

7.2.4DATA段

7.2.5XDATA段

7.3匯編語言符號及規則

7.3.1符號的命名規則

7.3.2符號的作用

7.4匯編語言操作數描述

7.4.1數字

7.4.2字符

7.4.3字符串

7.4.4位置計數器

7.4.5操作符

7.4.6表達式

7.5匯編語言控制描述

7.5.1地址控制

7.5.2條件彙編

7.5.3存儲器初始化

7.5.4分配存儲器空間

7.5.5過程聲明

7.5.6程序鏈接

7.5.7段控制

7.5.8雜項

7.6Keil μVision5匯編語言設計流程

7.6.1建立新的設計工程

7.6.2添加新的匯編語言文件

7.6.3設計建立

7.6.4分析.m51文件

7.6.5分析.lst文件

7.6.6分析.hex文件

7.6.7程序軟件仿真

7.6.8程序硬件仿真

7.7單片機端口控制匯編語言程序設計

7.7.1設計原理

7.7.2建立新的工程

7.7.3添加匯編語言程序

7.7.4設計建立

7.7.5下載設計

7.8單片機中斷匯編語言程序設計

7.8.1設計原理

7.8.2建立新的工程

7.8.3添加匯編語言文件

7.8.4分析.lst文件

7.8.5設計建立

7.8.6下載設計

7.8.7硬件仿真

第8章STC單片機C語言編程模型

8.1常量和變量

8.1.1常量

8.1.2變量

8.2數據類型

8.2.1標準C語言所支持的類型

8.2.2單片機擴充的類型

8.2.3自定義數據類型

8.2.4變量及存儲模式

8.3運算符

8.3.1賦值運算符

8.3.2算術運算符

8.3.3遞增和遞減運算符

8.3.4關係運算符

8.3.5邏輯運算符

8.3.6位運算符

8.3.7複合賦值運算符

8.3.8逗號運算符

8.3.9條件運算符

8.3.10強制類型轉換符

8.3.11sizeof運算符

8.4描述語句

8.4.1輸入/輸出語句

8.4.2表達式語句

8.4.3條件語句

8.4.4開關語句

8.4.5循環語句

8.4.6返回語句

8.5數組

8.5.1一維數組的表示方法

8.5.2多維數組的表示方法

8.5.3索引數組元素的方法

8.5.4動態輸入數組元素的方法

8.5.5數組運算算法

8.6指針

8.6.1指針的基本概念

8.6.2指向指針的指針

8.6.3指針變量輸入

8.7函數

8.7.1函數聲明

8.7.2函數調用

8.7.3函數變量的存儲方式

8.7.4函數參數和局部變量的存儲器模式

8.7.5基本數據類型傳遞參數

8.7.6數組類型傳遞參數

8.7.7指針類型傳遞參數

8.8預編譯指令

8.8.1宏定義

8.8.2文件包含

8.8.3條件編譯

8.8.4其他預處理指令

8.9複雜數據結構

8.9.1結構

8.9.2聯合

8.9.3枚舉

8.10C程序中使用匯編語言

8.10.1內嵌匯編語言

8.10.2調用匯編程序

8.11C語言端口控制實現

8.12C語言中斷程序實現

8.12.1C語言中斷程序實現原理

8.12.2外部中斷電路原理

8.12.3C語言中斷具體實現過程

第9章STC單片機時鐘、複位和電源模式原理及實現

9.1STC單片機時鐘

9.2STC單片機複位

9.2.1外部RST引腳複位

9.2.2軟件複位

9.2.3掉電/上電複位

9.2.4MAX810專用複位電路複位

9.2.5內部低壓檢測複位

9.2.6看門狗複位

9.2.7程序地址非法複位

9.3STC單片機電源模式

9.3.1低速模式

9.3.2空閒模式

9.3.3掉電模式


第10章STC單片機比較器原理及實現

10.1STC單片機比較器結構

10.2STC單片機比較器寄存器組

10.2.1比較器控制寄存器1

10.2.2比較器控制寄存器2

10.3STC單片機比較器應用

第11章STC單片機計數器和定時器原理及實現

11.1計數器/定時器模塊簡介

11.2計數器/定時器寄存器組

11.2.1定時器/計數器0/1控制寄存器TCON

11.2.2定時器/計數器工作模式寄存器TMOD

11.2.3輔助寄存器AUXR

11.2.4T0～T2時鐘輸出寄存器和外部中斷允許INT_CLKO(AUXR2)

11.2.5定時器T0和T1中斷允許控制寄存器IE

11.2.6定時器T0和T1中斷優先級控制寄存器IP

11.2.7定時器T4和定時器T3控制寄存器T4T3M

11.2.8定時器T2、T3和T4的中斷控制寄存器IE2

11.3計數器/定時器工作模式原理和實現

11.3.1定時器/計數器0工作模式

11.3.2定時器/計數器1工作模式

11.3.3定時器/計數器2工作模式

11.3.4定時器/計數器3工作模式

11.3.5定時器/計數器4工作模式

第12章STC單片機異步串行收發器原理及實現

12.1RS232標準簡介

12.1.1RS232傳輸特點

12.1.2RS232數據傳輸格式

12.1.3RS232電氣標準

12.1.4RS232參數設置

12.1.5RS232連接器

12.2STC單片機串口模塊簡介

12.2.1串口模塊結構

12.2.2串口引腳

12.3串口1寄存器及工作模式

12.3.1串口1寄存器組

12.3.2串口1工作模式

12.3.3人機交互控制的實現

12.3.4按鍵掃描與串口顯示

12.4串口2寄存器及工作模式

12.4.1串口2寄存器組

12.4.2串口2工作模式

12.5紅外通信的原理及實現

12.5.1紅外收發器的電路原理

12.5.2紅外通信波形捕獲

12.5.3紅外通信協議

12.5.4紅外檢測原理

12.5.5串口通信原理

12.5.6設計實現

第13章STC單片機ADC原理及實現

13.1模數轉換器原理

13.1.1模數轉換器的參數

13.1.2模數轉換器的類型

13.2STC單片機內ADC的結構原理

13.2.1STC單片機內ADC的結構

13.2.2ADC轉換結果的計算方法

13.3STC單片機內ADC寄存器組

13.3.1P1口模擬功能控制寄存器

13.3.2ADC控制寄存器

13.3.3時鐘分頻寄存器

13.3.4ADC結果高位寄存器

13.3.5ADC結果低位寄存器

13.3.6中斷使能寄存器

13.3.7中斷優先級寄存器

13.4直流電壓測量及串口顯示

13.4.1直流分壓電路原理

13.4.2軟件設計流程

13.4.3具體實現過程

13.5直流電壓測量及LCD屏顯示

13.5.1硬件電路設計

13.5.21602字符LCD原理

13.5.3軟件設計流程

13.5.4具體實現過程

13.6交流電壓測量及LCD屏顯示

13.6.1硬件電路設計

13.6.212864圖形點陣LCD原理

13.6.3軟件設計流程

13.6.4ADC外部輸入信號要求

13.6.5具體實現過程

13.7溫度測量及串口顯示

第14章STC單片機增強型PWM發生器原理及實現

14.1脈衝寬度調製原理

14.2增強型PWM發生器模塊

14.2.1增強型PWM發生器功能

14.2.2增強型PWM發生器寄存器集

14.3生成單路PWM信號

14.4生成兩路互補PWM信號

14.5步進電機的驅動和控制

14.5.1五線四相步進電機的工作原理

14.5.2步進電機的驅動

14.5.3使用軟件驅動步進電機

14.5.4使用PWM模塊驅動步進電機

14.5.5設計下載和驗證

第15章STC單片機SPI原理及實現

15.1SPI模塊結構及功能

15.1.1SPI傳輸特點

15.1.2SPI模塊功能

15.1.3SPI接口信號

15.1.4SPI接口的數據通信方式

15.1.5SPI模塊內部結構

15.2SPI模塊寄存器組

15.2.1SPI控制寄存器

15.2.2SPI狀態寄存器

15.2.3SPI數據寄存器

15.2.4中斷允許寄存器

15.2.5中斷優先級寄存器

15.2.6控制SPI引腳位置寄存器

15.3SPI模塊配置及時序

15.3.1SPI配置模式

15.3.2主/從模式的注意事項

15.3.3通過SS修改模式

15.3.4寫衝突

15.3.5數據模式時序

15.47段數碼管的驅動與顯示

15.4.1系統控制電路原理

15.4.27段數碼管原理

15.4.374HC595原理

15.4.4系統軟件控制流程

15.4.5程序具體實現

第16章STC單片機CCP/PCA/PWM模塊原理及實現

16.1CCP/PCA/PWM結構

16.2CCP/PCA/PWM寄存器組

16.2.1PCA工作模式寄存器

16.2.2PCA控制寄存器

16.2.3PCA比較捕獲寄存器

16.2.4PCA的16位計數器

16.2.5PCA捕獲/比較寄存器

16.2.6PCA模塊PWM寄存器

16.2.7PCA模塊引腳切換寄存器

16.3CCP/PCA/PWM工作模式

16.3.1捕獲模式


16.3.216位軟件定時器模式

16.3.3高速脈衝輸出模式

16.3.4脈衝寬度調製模式

第17章RTX51操作系統原理及實現

17.1操作系統的必要性

17.1.1單任務程序

17.1.2輪詢程序

17.2操作系統基本知識

17.2.1操作系統的作用

17.2.2操作系統的功能

17.3RTX51操作系統的任務

17.3.1定義任務

17.3.2管理任務

17.3.3切換任務

17.4RTX51操作系統內核函數

17.5RTX51操作系統實現

17.5.1RTX51操作系統實現1

17.5.2RTX51操作系統實現2

17.5.3RTX51操作系統實現3

附錄ASTC單片機考試樣題

附錄BSTC單片機選型表

附錄CSTC學習板原理圖477