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第1章 单片机嵌入式系统简介1

1.1单片机嵌入式系统定义1

1.1.1通用计算机系统和嵌入式系统1

1.1.2嵌入式系统定义2

1.1.3嵌入式系统分类2

1.2嵌入式系统中的处理器3

1.2.1嵌入式微处理器3

1.2.2嵌入式单片机4

1.2.3数字信号处理器4

1.2.4专用系统处理器4

1.2.5多处理器系统5

1.3单片机的类型5

1.3.1 8位、16位、32位单片机5

1.3.2 CISC和RISC结构单片机7

1.3.3单核、双核、3核单片机7

1.3.4 JTAG接口在线调试单片机8

1.3.5总线型单片机和非总线型单片机9

1.3.6专用型单片机10

1.4 Atmel公司生产的单片机10

1.4.1以8051为内核的8位单片机10

1.4.2精简指令集AVR单片机12

1.4.3基于ARM的32位单片机13

1.5嵌入式系统中的操作系统13

1.5.1嵌入式操作系统13

1.5.2实时操作系统14

1.5.3分时操作系统15

1.5.4嵌入式实时操作系统需要满足的条件15

1.5.5嵌入式操作系统的现状16

1.6嵌入式系统和单片机发展趋势16

本章小结17

习题与思考题17

第2章8051单片机的结构体系19

2.1 8051单片机的主要特性19

2.2 8051单片机的内部结构19

2.3 8051单片机的引脚21

2.4 8051单片机的微处理器23

2.4.1运算器23

2.4.2控制器24

2.5 8051单片机的存储器结构25

2.5.1程序存储器26

2.5.2 8051的内部数据存储器27

2.5.3特殊功能寄存器（SFR）27

2.5.4位地址空间30

2.5.5外部数据存储器31

2.6 8051单片机的并行I/O口31

2.6.1 8051的1/O结构32

2.6.2读-修改-写特性33

2.6.3并行I/O口的应用要点34

2.7 8051的时钟电路与时序34

2.7.1时钟电路35

2.7.2 8051单片机的时序35

2.8 8051的复位和复位电路37

2.8.1复位和复位电路37

2.8.2复位时序38

2.9 8051单片机的低功耗模式40

2.9.1空闲工作方式41

2.9.2掉电工作方式41

2.10 AT89S52的片内Flash串行编程操作42

2.10.1标志字节42

2.10.2程序存储器的加密42

2.10.3 Flash存储器的串行编程43

2.11 AT89S52单片机最小系统设计45

本章小结46

习题与思考题46

第3章8051指令系统48

3.1汇编语言指令格式48

3.1.1汇编语言执行指令格式48

3.1.2汇编语言伪指令49

3.2寻址方式51

3.2.1寄存器寻址51

3.2.2直接寻址51

3.2.3立即寻址51

3.2.4寄存器间接寻址52

3.2.5基址加变址寄存器间接寻址52

3.2.6位寻址方式52

3.2.7相对寻址方式53

3.3 8051单片机指令分类53

3.4数据传输指令54

3.4.1一般传输指令54

3.4.2累加器传输指令55

3.5算术运算指令56

3.5.1加法指令56

3.5.2减法指令57

3.5.3乘法指令和除法指令58

3.6逻辑运算指令59

3.6.1单操作数指令59

3.6.2双操作数指令60

3.6.3逻辑异或指令60

3.7转移控制指令61

3.7.1调用和返回指令61

3.7.2无条件转移指令61

3.7.3条件转移指令62

3.7.4比较转移指令62

3.7.5循环转移指令63

3.8空操作指令63

3.9位处理指令63

本章小结64

习题与思考题65

第4章8051单片机程序设计基础66

4.1汇编语言程序结构67

4.1.1简单程序结构67

4.1.2分支结构68

4.1.3循环结构68

4.1.4子程序及其参数传递方法72

4.1.5中断服务程序75

4.2 8051单片机典型汇编程序设计75

4.2.1无符号的多字节加法75

4.2.2双字节二进制无符号数乘法76

4.2.3码制转换程序77

4.2.4查表程序78

4.3 C51基础82

4.3.1 Keil C51标志符与关键字82

4.3.2 C51数据与数据类型83

4.3.3 C51变量及其存储方式83

4.3.4 C51数据的存储类型和存储模式85

4.3.5 C51对8051特殊功能寄存器的定义88

4.3.6 C51对8051并行接口的定义89

4.3.7中断服务函数与寄存器组的定义90

4.3.8函数的参数和局部变量的存储器模式91

4.4 C51和汇编语言的混合编程92

4.4.1函数名的转换93

4.4.2参数传递和函数返回规则93

本章小结98

习题与思考题98

第5章8051单片机嵌入式系统开发和仿真100

5.1 8051单片机软件开发集成环境——Keil μVision4100

5.2 Keil项目开发流程101

5.3 AT89S5X单片机程序的下载104

5.3.1并口ISP下载电缆104

5.3.2 USB-ISP下载电缆106

5.3.3利用USB-ISP下载电缆下载程序到AT89S52106

5.4 8051单片机Proteus仿真基础107

5.4.1 Proteus仿真平台107

5.4.2 Proteus的基本操作108

5.4.3 Proteus和第三方软件接口115

5.4.4 Keil和Proteus的联合仿真115

本章小结119

习题与思考题119

第6章 8051单片机的中断系统120

6.1微型计算机中断技术概述120

6.1.1中断的概念120

6.1.2中断处理过程120

6.2 8051单片机的中断控制121

6.2.1中断源与中断标志位121

6.2.2与中断有关的特殊功能寄存器122

6.2.3中断响应过程125

本章小结132

习题与思考题132

第7章 8051单片机的定时器/计数器133

7.1定时器/计数器的结构133

7.2 8051的定时器/计数器T0和T1的控制133

7.2.1定时器/计数器T0和T1的专用寄存器134

7.2.2定时器/计数器T0和T1的工作模式135

7.2.3 T0和T1的应用实例138

7.3 AT89S52的定时器/计数器T2141

7.3.1定时器2的自动重装模式142

7.3.2定时器2的捕获模式143

7.3.3定时器2的波特率发生器144

7.3.4定时器2的可编程时钟模式144

7.4定时监视器145

7.4.1 AT89S52的定时监视器145

7.4.2辅助功能寄存器AUXR146

本章小结146

习题与思考题147

第8章8051单片机的串行接口及串行总线148

8.1 8051单片机的串行接口148

8.1.1串行接口的4种工作模式148

8.1.2串行接口控制寄存器150

8.1.3波特率的产生152

8.1.4多机通信153

8.2 8051和RS-232-C标准总线的通信接口155

8.2.1 RS-232-C接口引脚描述155

8.2.2 RS-232-C接口的具体规定156

8.2.3 8051和RS-232-C的接口157

8.3 SPI总线及8051单片机的模拟157

8.3.1 SPI总线规范158

8.3.2 SPI总线的8051单片机模拟159

8.4 I2C串行总线接口及其8051单片机模拟160

8.4.1 I2C串行总线结构和基本特性160

8.4.2 12C串行总线时序和数据传输162

8.4.3 I2 C总线寻址与通信过程165

8.4.4 I2C接口模拟166

8.5单总线1-Wire及其8051的模拟169

8.5.1概述169

8.5.2单总线1-Wire的硬件结构169

8.5.3单总线1-Wire的供电方式170

8.5.4单总线1-Wire的通信流程170

8.5.5单总线1-Wire的时序图171

8.5.6单总线1-Wire的8051模拟172

本章小结174

习题与思考题175

第9章8051单片机系统扩展与接口技术177

9.1 8051程序存储器的扩展177

9.1.1 8051外部程序存储器的操作时序177

9.1.2并行E2 PROM及其扩展179

9.1.3并行Flash存储器FM16W08及其扩展181

9.2 8051数据存储器扩展184

9.2.1并行接口外部数据存储器的操作时序184

9.2.2 8051单片机扩展并行接口外部数据存储器SRAM185

9.2.3 8051扩展SPI接口外部Flash数据存储器FM25040B186

9.3 8051的I/O接口扩展190

9.3.1 I/O接口的功能190

9.3.2端口的编址190

9.3.3 I/O数据的几种传送方式191

9.3.4可编程并行I/O芯片8255A191

9.3.5用串行口扩展并行I/O口199

9.4键盘与显示器接口201

9.4.1键盘接口201

9.4.2 7段式LED显示器接口203

9.4.3 LED点阵接口205

9.4.4字符式LCD接口208

9.5 8051单片机和ADC及DAC的接口212

9.5.1 8051与DAC0832的接口213

9.5.2 8051和ADC器件的接口218

9.5.3应用SPI串行总线扩展12位A/D转换器TLC2543221

9.6单总线1-Wire接口的数字温度传感器DS18B20及其应用227

9.6.1数字温度传感器DS18B20227

9.6.2利用DS18B20为8051扩展数字温度传感器232

本章小结233

习题与思考题233

第10章 实时操作系统RTX51235

10.1实时操作系统235

10.1.1多任务系统235

10.1.2多任务系统中任务的定义和状态235

10.1.3多任务系统中的任务特性236

10.1.4实时操作系统特性236

10.2 RTX51实时操作系统236

10.2.1 RTX51实时操作系统的特点237

10.2.2 RTX51的系统配置239

10.2.3 RTX51的典型功能函数240

10.2.4 RTX51的任务调度方法242

10.2.5任务管理244

10.3 RTX51精简版例程245

10.4 RTX51全功能版例程246

本章小结247

习题与思考题247

第11章 单片机应用系统开发及实例248

11.1单片机应用系统的开发过程248

11.1.1开发者必须具备的知识和能力248

11.1.2单片机应用系统的开发步骤249

11.2电喷汽车喷油器清洗机控制系统251

11.2.1系统功能描述及工作原理251

11.2.2系统方案及电路设计252

11.2.3程序设计255

11.3基于实时操作系统RTX51的万年历设计260

11.3.1电路原理图260

11.3.2实时时钟DS1302263

11.3.3主要程序代码264

本章小结268

习题与思考题268

第12章ARM32位单片机的结构、编程及开发工具269

12.1 ARM内核体系结构269

12.1.1 ARM体系结构版本269

12.1.2 ARM内核271

12.2 ARM编程模型272

12.2.1处理器状态272

12.2.2处理器模式273

12.2.3寄存器集274

12.2.4体系结构直接支持的数据类型277

12.2.5存储器及存储器映射I/O278

12.2.6异常283

12.3 ARM汇编指令286

12.3.1 ARM处理器寻址方式286

12.3.2指令集286

12.3.3伪指令290

12.4 ARM汇编程序设计295

12.4.1 ARM汇编语句格式295

12.4.2 ARM汇编语言符号295

12.4.3 ARM汇编语言表达式296

12.4.4 ARM汇编程序结构299

12.5 ARM程序开发工具ADS300

本章小结308

习题与思考题308

附录310

附录A MCS-51指令表310

附录B ASCII（美国标准信息交换码）表314

参考文献316