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第1章 单片机结构及工作原理1

1.1单片机及其发展概况1

1.1.1单片机的发展1

1.1.2单片机的特点2

1.1.3单片机的发展趋势3

1.2 51单片机的基本组成和功能3

1.2.1 51系列单片机的主要功能4

1.2.2 51系列单片机基本结构5

1.2.3 51系列单片机外部引脚6

1.3 51单片机的内部结构10

1.3.1中央处理单元10

1.3.2存储器14

1.3.3定时器/计数器19

1.3.4 1/O口19

1.3.5中断系统20

1.4 51系列单片机的工作方式23

1.4.1时钟和时钟电路23

1.4.2 CPU时序23

1.4.3复位状态和复位电路24

1.5实例分析：LED彩灯控制器26

第2章 单片机的前向通道接口33

2.1传感器及其分类33

2.1.1热电偶传感器33

2.1.2热电阻传感器33

2.1.3热敏电阻传感器34

2.1.4集成温度传感器34

2.2前置信号处理39

2.2.1信号转换40

2.2.2信号变送器44

2.3信号放大48

2.3.1精密运放及其典型应用技术48

2.3.2低噪声运放及其典型应用技术49

2.3.3低输入偏置电流运放及其典型应用技术50

2.3.4低漂移运放及其典型应用技术50

2.3.5高速运放及其典型应用技术51

2.4信号滤波52

2.4.1有源RC滤波器53

2.4.2数字滤波56

2.5数据采集63

2.5.1多路开关63

2.5.2集成A/D转换器及接口技术64

2.6实例分析：供热机组监控72

2.6.1系统结构73

2.6.2下位机前向通道接口电路分析74

第3章 单片机的后向通道接口82

3.1电气隔离82

3.1.1电源隔离82

3.1.2光电隔离器接口83

3.2可控硅输出接口88

3.2.1可控硅的原理及分类88

3.2.2可控硅的触发电路90

3.3继电器输出接口95

3.3.1继电器、接触器及其特性95

3.3.2继电器、接触器的功率接口97

3.4固态继电器输出接口98

3.4.1直流型固态继电器99

3.4.2交流型固态继电器99

3.5数/模转换接口102

3.5.1 DAC电路原理102

3.5.2典型D/A转换器及接口103

3.6步进电机功率接口109

3.6.1步进电机工作原理109

3.6.2步进电机的功率接口111

3.7实例分析：车辆导航系统输出部件——标图仪115

3.7.1引言115

3.7.2系统原理及结构116

3.7.3控制系统应用软件117

第4章 单片机通信技术119

4.1单片机串行通信基础119

4.1.1异步通信和同步通信119

4.1.2波特率和接收/发送时钟121

4.1.3单工、半双工、全双工通信方式122

4.1.4信号的调制与解调123

4.1.5串行通信的校验124

4.1.6串行通信接口电路UART、USRT、USART124

4.2串行通信总线接口125

4.2.1 RS-232C总线连接系统125

4.2.2 RS-422/423/485总线连接系统131

4.2.3 20mA电流环串行接口136

4.3单片机间的相互通信137

4.3.1单片机双机串行通信137

4.3.2单片机多机串行通信141

4.4单片机与PC机的通信147

4.4.1 PC机串行通信功能的实现147

4.4.2单片机与PC机的串行通信接口156

4.5采用光纤的串行通信158

4.5.1光纤通信的特点158

4.5.2光纤通信的组成158

4.5.3光纤通信的接口159

4.6实例分析：基于RS-485/422总线的电表远程抄表系统161

4.6.1引言161

4.6.2系统硬件162

4.6.3系统软件164

第5章 串行总线接口技术166

5.1 SPI总线167

5.1.1 SPI结构、单主机及多主机系统167

5.1.2 SPI总线时序167

5.1.3常见SPI器件简介172

5.1.4 89C51的模拟SPI总线扩展X25系列芯片173

5.2 MICROWIRE总线183

5.2.1 MICROWIRE总线的接口时序185

5.2.2 89C51模拟MICROWIRE总线扩展A/D芯片TLC2543186

5.3 I2C总线189

5.3.1 I2C总线与I2C器件的引脚189

5.3.2总线的主节点、从节点及发送者与接收者190

5.3.3启动信号、停止信号及总线竞争191

5.3.4只有一个启动信号的数据帧193

5.3.5“混合传输”模式的数据帧201

5.3.6高速方式201

5.3.7 10位地址系统202

5.3.8一种I2C EEPROM及其I2C协议205

5.3.9 89C51扩展I2C总线芯片PCF8584208

5.3.10 89C51口线模拟I2C操作217

5.4实例分析：单片机在低压电力线载波通信中的应用221

5.4.1低压电力线载波通信发展现状221

5.4.2常见电力线载波通信芯片223

5.4.3低压电力线载波通信系统分析230

第6章 单片机系统扩展技术233

6.1外部I/O的扩展233

6.1.1 I/O口扩展概述233

6.1.2 I/O地址译码技术234

6.1.3简单I/O接口扩展235

6.2程序存储器的扩展239

6.2.1常用的EPROM芯片240

6.2.2程序存储器的操作时序242

6.2.3单片机与EPROM的接口电路设计244

6.3数据存储器的扩展246

6.3.1常用的静态RAM （SRAM）芯片246

6.3.2外扩数据存储器的读写操作时序248

6.3.3 AT89S51单片机与RAM的接口电路设计249

6.4 EPROM和RAM的综合扩展250

6.4.1综合扩展的硬件接口电路250

6.4.2外扩存储器的编程253

6.5实例分析：串行片外存储器扩展253

后记256

参考文献257