第1章单片机与嵌入式系统概述1
1.1单片机的基本概念1
1.1.1单片机的组成结构1
1.1.2单片机的工作原理2
1.1.3单片机的应用领域2
1.2嵌入式系统的基本概念2
1.2.1嵌入式系统的组成3
1.2.2嵌入式系统的特点3
1.2.3嵌入式系统的发展趋势4
1.3单片机与嵌入式系统的关系4
1.4单片机与嵌入式系统的发展历程5
1.4.1单片机的发展历程5
1.4.2嵌入式系统的发展历程5
习题6
第2章MCS-51系列单片机基本原理7
2.1MCS-51系列单片机简介7
2.1.1MCS-51系列单片机的发展7
2.1.2MCS-51系列单片机的型号及其功能、分类8
2.2MCS-51系列单片机的结构9
2.2.1MCS-51系列单片机的中央处理器9
2.2.2MCS-51系列单片机的端口10
2.2.3MCS-51系列单片机存储体系结构13
2.2.4MCS-51系列单片机的定时/计数器15
2.2.5MCS-51系列单片机的中断系统15
2.3MCS-51系列单片机片外存储器的扩展应用16
2.3.1标准扩展16
2.3.2MCS-51系列单片机大容量数据空间的扩展17
2.3.3MCS-51的IAP功能扩展19
2.4新型的MCS-51器件21
2.4.1高速的新型MCS-51器件21
Ⅱ单片机与嵌入式系统原理与应用
2.4.2小体积的新型MCS-51器件22
2.4.3大容量的新型MCS-51器件23
2.4.4有特殊片上资源的新型MCS-51器件23
习题24
第3章单片机开发与仿真环境搭建26
3.1Keil软件安装26
3.1.1安装步骤26
3.1.2安装STM32芯片包29
3.2创建C51单片机工程31
3.3创建STM32工程35
3.4程序的仿真、调试43
3.551程序的下载46
3.6STM32程序的下载47
3.7Proteus软件的安装及功能简介47
3.7.1Proteus软件的安装步骤47
3.7.2Proteus软件功能简介52
3.7.3ProteusISIS编辑环境简介53
3.7.4电路原理图的设计方法和步骤55
习题64
第4章C51语言程序设计65
4.1C51程序设计基础65
4.1.1C语言特点及程序结构65
4.1.2MCS-51系列单片机与C语言69
4.2C51的数据类型69
4.2.1C51的基本数据类型69
4.2.2C51构造数据类型72
4.3C51的运算量82
4.3.1常量82
4.3.2变量84
4.3.3绝对地址的访问88
4.4C51的运算符及表达式90
4.4.1算术运算符和算术表达式91
4.4.2赋值运算符和赋值表达式93
4.4.3关系运算符和关系表达式95
4.4.4逻辑运算符和逻辑表达式96
4.4.5位运算符、逗号运算符、条件运算符、指针与地址运算符98
4.5表达式语句及复合语句99
4.5.1表达式语句99
4.5.2复合语句100
4.6C51的输入和输出100
4.6.1格式输入函数scanf()101
4.6.2格式输出函数printf()102
4.7C51程序基本结构与相关语句103
4.7.1C51程序基本结构103
4.7.2if语句104
4.7.3switchcase语句107
4.7.4while语句与dowhile语句109
4.7.5for语句111
4.7.6循环的嵌套113
4.7.7break、continue和return语句114
4.7.8goto语句以及用goto语句构成循环115
4.8函数115
4.8.1函数的定义115
4.8.2函数的调用与声明118
4.8.3函数的嵌套与递归120
习题121
第5章MCS-51系列单片机内部资源、常用接口及应用123
5.1流水灯设计123
5.1.1LED介绍123
5.1.2KEY按键接口124
5.1.3延时操作125
5.1.4流水灯系统硬件电路设计与仿真实现125
5.1.5流水灯系统程序设计思路125
5.2电子时钟设计128
5.2.1定时/计数器的初始化编程及应用129
5.2.2数码管原理及显示129
5.2.3电子时钟系统硬件电路设计与仿真实现130
5.2.4电子时钟系统程序设计思路130
5.3简易信号发生器设计135
5.3.1DAC转换器概述135
5.3.2DAC0808与MCS-51系列单片机的接口136
5.3.3DAC转换正弦波、三角波、方波程序设计137
5.3.4简易信号发生器硬件电路设计与仿真实现137
5.3.5简易信号发生器系统程序设计思路138
5.4串口电压采集系统设计140
5.4.1A/D转换器概述140
5.4.2ADC0832与MCS-51系列单片机的接口141
5.4.3LCD1602液晶显示141
5.4.4串口电压采集系统硬件电路设计与仿真实现144
5.4.5串口电压采集系统程序设计思路144
习题149
第6章ARM嵌入式微处理器及应用(基于STM32微处理器)151
6.1ARM体系架构与STM32微处理器151
6.1.1ARM架构发展历程与技术演进151
6.1.2Cortex-M系列内核介绍153
6.1.3STM32系列微处理器选型指南154
6.2Cortex-M3内核架构解析(基于STM32F103ZET6)156
6.2.1处理器工作模式、工作状态及特权等级157
6.2.2寄存器组织与异常处理机制158
6.2.3Cortex-M3寄存器地址映射163
6.3STM32F103ZET6开发基础164
6.3.1STM32F103ZET6最小系统电路设计165
6.3.2时钟系统与电源管理165
6.3.3嵌套向量中断控制器(NVIC)及外部中断和事件控制器(EXTI)167
6.4GPIO开发与应用170
6.4.1GPIO工作原理170
6.4.2GPIO输入模式介绍172
6.4.3GPIO输出模式介绍173
6.4.4GPIO复用功能介绍174
6.5定时器开发与应用175
6.5.1基本定时器功能简介175
6.5.2通用定时器功能简介177
6.6串口通信开发181
6.6.1串口通信协议简介181
6.6.2USART工作原理182
6.6.3串口通信配置184
6.7基础通信接口186
6.7.1I2C总线基础186
6.7.2I2C配置步骤190
6.7.3I2C通信应用190
6.7.4SPI通信基础191
6.7.5SPI配置步骤193
6.7.6SPI通信应用193
习题195
第7章嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ概述197
7.1系统特点197
7.2系统组成198
7.3版本与发展198
7.4μC/OS-Ⅱ核心组件与机制198
7.5μC/OS-Ⅱ系统的移植199
7.5.1移植前准备199
7.5.2移植步骤200
7.5.3配置与优化200
7.5.4注意事项201
7.6基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式应用开发步骤201
7.7μC/OS-Ⅱ调试、测试技巧及故障排查202
7.7.1调试技巧202
7.7.2测试技巧203
7.7.3故障排查203
7.8在不同类型单片机或嵌入式系统中部署μC/OS-Ⅱ203
7.8.1在89C52上部署μC/OS-Ⅱ204
7.8.2在STM32上部署μC/OS-Ⅱ204
7.9应用实例205
7.9.1基于89C52的温度巡检系统205
7.9.2基于STM32的血氧饱和度和心率监测系统208
习题213
第8章单片机应用中的典型技术214
8.1数据采集与传输技术214
8.1.1交流信号数据采集与传输215
8.1.2多通道数据采集与传输221
8.1.3单片机数据的无线传输224
8.2FIR数字滤波技术228
8.2.1FIR滤波器的实现原理229
8.2.2基于51单片机实现的FIR滤波器231
8.2.3基于STM32单片机实现的FIR滤波器234
8.3频率测量技术237
8.3.1频率测量技术的实现原理237
8.3.2测量误差238
Ⅵ单片机与嵌入式系统原理与应用
8.3.3基于51单片机实现的频率测量239
8.3.4基于STM32单片机实现的频率测量243
习题244
第9章应用系统举例245
9.1电动车超声多普勒测速仪245
9.1.1测量原理245
9.1.2测量原理系统框图246
9.1.3主要单元电路247
9.1.4单片机处理程序251
9.2快速纸张计数装置253
9.2.1系统方案253
9.2.2硬件设计254
9.2.3软件设计256
9.2.4系统测试260
9.3穿戴式心电装置261
9.3.1背景知识261
9.3.2系统设计263
9.3.3ARM系统及其与上位机通信268
9.4频分双波长血氧饱和度测量仪270
9.4.1测量原理270
9.4.2系统方案272
9.4.3基于LabVIEW的上位机设计281
习题285
附录A图形符号对照表286