單片機原理及其應用

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印刷日期：2012-2-23

本書以μPD78F0485單片機為例介紹了嵌入式系統的基本原理與應用設計。μPD78F0485單片機是一款性能價格比很高的8位高端單片機晶元，對於讀者學習單片機從入門到提高具有很好的示範作用。書中第2~17章分別介紹μPD78F0485單片機中各部分電路的原理、功能及使用，並提供豐富的應用實例，

書中還單獨敘述了低功耗設計、代碼自動生成及實例，

實例中程序都是用C語言編寫的，大部分程序可以在附錄B中的實驗裝置上實際運行。本書既適合工程技術人員自學使用，也適用於各工科大專院校和中等專科學校選做教材，以及作為技術培訓教材。

第1章單片機介紹

1.1μPD78F0485單片機簡介

1.2μPD78F0485單片機功能及結構

1.2.1功能

1.2.2引腳配置

1.2.3功能結構

1.2.4引腳的埠和非埠功能

1.2.5引腳功能描述

1.3μPD78F0485單片機的應用舉例

第2章CPU結構

2.1存儲器結構

2.1.1內部程序存儲器空間

2.1.2內部數據存儲器空間

2.1.3特殊功能寄存器(SFR)區域

2.2處理器寄存器

2.2.1控制寄存器

2.2.2通用寄存器

2.2.3特殊功能寄存器（SFR）

2.3存儲器、寄存器使用舉例

第3章輸入/輸出埠

3.1埠功能及作用

3.2埠配置及電路

3.2.1埠1（P1）

3.2.2埠2（P2）

3.2.3埠3（P3）

3.2.4埠4（P4）

3.2.5埠8～埠10和埠13～埠15

3.2.6埠11（P11）

3.2.7埠12（P12）

3.3埠功能控制寄存器

3.3.1埠模式寄存器（PM1～PM4、PM8～PM15）

3.3.2埠寄存器（P1～P4、P8～P15）

3.3.3上拉電阻選擇寄存器（PU1、PU3、PU4、PU8～PU15）

3.3.4埠功能寄存器1、2（PF1、PF2）

3.3.5埠功能寄存器ALL（PFALL）

3.4I/O埠功能使用

第4章時鐘發生器

4.1時鐘發生器的功能

4.1.1主系統時鐘

4.1.2副系統時鐘

4.1.3內部低速振蕩時鐘

4.2時鐘發生器的硬體組成

4.2.1控制寄存器和振蕩器

4.2.2時鐘發生器電路框圖

4.3時鐘發生器控制寄存器

4.3.1時鐘操作模式選擇寄存器 (OSCCTL)

4.3.2處理器時鐘控制寄存器(PCC)

4.3.3內部振蕩模式寄存器 (RCM)

4.3.4主振蕩控制寄存器(MOC)

4.3.5主時鐘模式寄存器 (MCM)

4.4外部系統時鐘振蕩器的連接

4.4.1X1振蕩器連接電路

4.4.2XT1 振蕩器連接電路

4.4.3外部系統時鐘振蕩器的連接要點

4.5上電時的時鐘發生器操作

4.6時鐘的控制

4.6.1高速系統時鐘控制

4.6.2內部高速振蕩時鐘控制

4.6.3副系統時鐘控制

4.6.4內部低速振蕩時鐘控制

4.6.5CPU和外圍硬體使用的時鐘

4.6.6CPU時鐘狀態轉換圖

4.6.7外圍硬體與源時鐘

4.6.8時鐘發生電路應用舉例

第5章時鐘輸出和蜂鳴器輸出

5.1時鐘輸出、蜂鳴器輸出電路的功能

5.2時鐘輸出、蜂鳴器輸出控制電路的硬體組成

5.2.1時鐘輸出、蜂鳴器輸出控制電路的配置

5.2.2時鐘輸出、蜂鳴器輸出控制電路框圖

5.3時鐘輸出、蜂鳴器輸出控制器的寄存器

5.3.1時鐘輸出選擇寄存器 (CKS)

5.3.2埠模式寄存器PM1和埠寄存器P1

5.3.3埠模式寄存器PM3和埠寄存器P3

5.4時鐘輸出、蜂鳴器輸出控制器的操作

5.4.1時鐘輸出控制器的操作

5.4.2蜂鳴器輸出控制器的操作

5.4.3蜂鳴器輸出應用舉例

第6章10位和16位A/D轉換

6.110位逐次逼近型A/D 轉換電路的功能

6.2A/D轉換電路的硬體組成及工作原理

6.2.110位逐次逼近型A/D轉換電路組成

6.2.210位逐次逼近型A/D轉換電路原理

6.310位逐次逼近型A/D轉換器的寄存器

6.3.1轉換器模式寄存器 (ADM)

6.3.2A/D轉換結果寄存器ADCR和ADCRH

6.3.3模擬輸入通道選擇寄存器 (ADS)

6.3.4A/D 埠配置寄存器 (ADPC0)

6.3.5埠功能寄存器 2 (PF2)

6.3.6埠模式寄存器2（PM2）

6.410位逐次逼近型A/D 轉換器的使用

6.4.1A/D轉換器的設置方法

6.4.2A/D 轉換器設置過程舉例

6.4.3輸入電壓和轉換結果的關係

6.4.410位逐次逼近型A/D 轉換器的主要技術參數描述

6.510位逐次逼近型A/D 轉換器應用舉例

6.616位ΔΣ型A/D 轉換器介紹

6.6.116位ΔΣ型A/D轉換器的功能和電路結構

6.6.216位ΔΣ型A/D轉換器的寄存器

6.6.316位ΔΣ型A/D轉換器的操作及應用舉例

第7章中斷功能和按鍵返回功能

7.1中斷功能的類型

7.1.1可屏蔽中斷

7.1.2軟體中斷

7.2中斷源及配置

7.2.1中斷源

7.2.2中斷功能的電路配置

7.2.3中斷功能電路所使用的寄存器

7.3中斷響應操作

7.3.1可屏蔽中斷請求響應操作

7.3.2軟體中斷響應操作

7.3.3中斷嵌套

7.4可屏蔽中斷功能應用舉例

7.5按鍵返回功能

7.5.1按鍵返回中斷功能的硬體配置

7.5.2按鍵返回功能應用舉例

第8章LCD控制器/驅動器

8.1LCD控制器/驅動器電路功能及結構

8.1.1LCD控制器/驅動器電路的功能

8.1.2各種顯示模式下顯示的最多像素

8.1.3LCD控制器/驅動器的硬體配置及電路

8.2LCD控制器/驅動器的控制寄存器格式和位定義

8.2.1LCD模式寄存器（LCDMD）

8.2.2LCD顯示模式寄存器（LCDM）

8.2.3LCD時鐘控制寄存器 (LCDC0)

8.2.4埠功能寄存器2（PF2）

8.2.5埠功能寄存器ALL（PFALL）

8.3LCD控制器/驅動器的設置過程

8.4LCD顯示數據存儲器

8.5不同的偏壓方式、顯示模式下的COM和SEG信號

8.5.1不同顯示模式下的COM信號電壓及波形

8.5.2不同偏壓方式下COM信號和SEG信號電壓和相位

8.5.3靜態顯示模式LCD和單片機的連接及信號控制

8.5.42分時顯示模式LCD和單片機的連接及信號控制

8.5.53分時顯示模式LCD和單片機的連接及信號控制

8.5.64分時顯示模式LCD和單片機的連接及信號控制

8.6LCD驅動電源電壓VLC0、VLC1、VLC2和VLC3

8.7LCD驅動器/控制器應用舉例

第9章UART串列通信

9.1串列介面UART0的電路功能及結構

9.1.1UART0的功能

9.1.2UART0的硬體配置

9.1.3UART0的電路原理

9.1.4UART0的數據寄存器

9.2UART0控制寄存器的格式和位定義

9.2.1非同步串列介面操作模式寄存器0 (ASIM0)

9.2.2非同步串列接收錯誤狀態寄存器0 (ASIS0)

9.2.3波特率發生器控制寄存器0(BRGC0)

9.2.4埠功能寄存器1 (PF1)

9.2.5埠模式寄存器1 (PM1)

9.3串列介面UART0的操作描述

9.3.1操作停止模式

9.3.2非同步串列介面（UART）模式

9.3.3發送/接收數據的格式和波形

9.3.4發送過程

9.3.5接收過程

9.3.6波特率的計算

9.4單片機與計算機USB串列通信應用舉例

9.4.1USB通信環境的搭建

9.4.2單片機UART發送、接收程序舉例

9.5UART6功能簡介

第10章3線串列通信

10.1串列介面CSI10的電路功能及結構

10.1.1串列介面CSI10的功能

10.1.2串列介面CSI10的配置

10.2串列介面CSI10的數據寄存器

10.2.1發送緩存寄存器10 (SOTB10)

10.2.2串列I/O移位寄存器10 (SIO10)

10.3串列介面CSI10的控制寄存器

10.3.1串列操作模式寄存器10 (CSIM10)

10.3.2串列時鐘選擇寄存器10 (CSIC10)

10.3.3埠功能寄存器1(PF1)

10.3.4埠模式寄存器1 (PM1)

10.4串列介面CSI10的操作描述

10.4.1操作停止模式

10.4.23線串列I/O模式

10.53線串列通信應用舉例

第11章16位定時器/事件計數器

11.116位定時器/事件計數器00的功能及結構

11.1.116位定時器/事件計數器00的功能

11.1.216位定時器/事件計數器00的硬體配置及電路原理

11.216位定時器/事件計數器00的數據寄存器

11.2.116位定時器計數器00（TM00）

11.2.216位定時器捕獲/比較寄存器CR000和CR010

11.316位定時器/事件計數器的控制寄存器

11.3.116位定時器模式控制寄存器00（TMC00）

11.3.2捕獲/比較控制寄存器00（CRC00）

11.3.316位定時器輸出控制寄存器00（TOC00）

11.3.4預分頻模式寄存器00（PRM00）

11.3.5輸入切換控制寄存器（ISC）

11.3.6埠模式寄存器3（PM3）

11.416位定時器/事件計數器的幾種操作模式

11.4.1停止操作模式

11.4.2自由運行模式

11.4.3TI000引腳有效沿輸入時進入清零並啟動運行模式

11.4.4TM00和CR000相等時進入清零並啟動運行模式

11.516位定時器/事件計數器應用舉例

11.5.1間隔定時器

11.5.2方波輸出

11.5.3外部事件計數

第12章8位定時器/事件計數器5

12.18位定時器/事件計數器5的功能及結構

12.1.18位定時器/事件計數器50、51和52的功能

12.1.28位定時器/事件計數器50、51和52的寄存器配置

12.28位定時器/事件計數器50、51、52的數據寄存器

12.2.18位定時器計數器5n（TM5n）

12.2.28位定時器比較寄存器5n（CR5n）

12.38位定時器/事件計數器的控制寄存器

12.3.1定時器時鐘選擇寄存器5n（TCL5n）

12.3.28位定時器模式控制寄存器5n（TMC5n）

12.3.3輸入切換控制寄存器ISC

12.3.4埠模式寄存器PM3和PM4

12.48位定時器/事件計數器5的操作及舉例

12.4.1用作間隔定時器的操作及舉例

12.4.2用作外部事件計數器的操作及舉例

12.4.3用作方波輸出功能的操作及舉例

12.4.4用作PWM輸出功能的操作及舉例

第13章8位定時器H

13.18位定時器H的功能及寄存器配置

13.1.18位定時器H的功能

13.1.28位定時器H的寄存器配置

13.28位定時器H的數據寄存器

13.2.18位定時器H比較寄存器0n（CMP0n）

13.2.28位定時器H比較寄存器1n（CMP1n）

13.38位定時器H0、H1和H2的控制寄存器

13.3.1定時器H模式寄存器TMHMDn

13.3.28位定時器H載波控制寄存器TMCYC1

13.3.3埠模式寄存器PM3

13.48位定時器H的操作及舉例

13.4.1用作間隔定時器/方波輸出的操作及舉例

13.4.2用作PWM輸出功能的操作及舉例

13.5載波發生器功能

13.5.1載波信號的發生

13.5.2載波輸出控制

13.5.3載波發生器功能的操作

13.5.4載波發生器模式操作時序

第14章實時計數器

14.1實時計數器的功能及結構

14.1.1實時計數器的功能

14.1.2實時計數器的硬體配置及電路原理

14.2實時計數器的控制寄存器

14.2.1實時計數器時鐘選擇寄存器

14.2.2實時計數器控制寄存器0

14.2.3實時計數器控制寄存器1

14.2.4實時計數器控制寄存器2

14.2.5副計數寄存器

14.2.6秒計數寄存器

14.2.7分計數寄存器

14.2.8時計數寄存器

14.2.9日計數寄存器

14.2.10周計數寄存器

14.2.11月計數寄存器

14.2.12年計數寄存器

14.2.13鐘錶校準寄存器

14.2.14分鐘報警寄存器

14.2.15小時報警寄存器

14.2.16星期報警寄存器

14.3實時計數器的操作流程

14.4實時計數器應用舉例

第15章看門狗定時器

15.1看門狗定時器的功能及結構

15.1.1看門狗定時器的功能

15.1.2看門狗定時器的寄存器配置及電路原理

15.2看門狗定時器的操作

15.2.1看門狗定時器的控制操作

15.2.2看門狗定時器溢出時間的設置

15.2.3看門狗定時器窗口打開時間區域的設置

15.3看門狗定時器應用舉例

第16章待機功能

16.1待機功能的兩種模式

16.1.1HALT模式

16.1.2STOP模式

16.2控制待機功能的寄存器

16.2.1振蕩穩定時間計數器的狀態寄存器（OSTC）

16.2.2振蕩穩定時間選擇寄存器（OSTS）

16.3待機功能的操作

16.3.1HALT模式的操作

16.3.2STOP模式的操作

16.4待機功能的應用舉例

第17章低電壓檢測功能

17.1低電壓檢測器的功能

17.2低電壓檢測器的電路配置

17.2.1低電壓檢測器電路框圖

17.2.2低電壓檢測器的寄存器

17.3低電壓檢測器的應用

17.3.1檢測供電電壓(VDD)等級產生中斷的操作

17.3.2檢測外部引腳輸入電壓(EXLVI)產生中斷的操作

17.3.3低電壓檢測應用舉例

第18章綜合應用舉例

18.1聲光彩燈設計舉例

18.2流水燈設計舉例

18.3在液晶顯示屏上顯示A/D轉換值的設計

18.4一個簡易的電子溫度計設計

18.5電子日曆鍾設計

18.6GSM數據通信設計

第19章低功耗設計

19.1低功耗設計的硬體基礎

19.1.1選用低功耗的單片機

19.1.2選用多振蕩源、多工作頻率可在線改變的單片機

19.1.3選用低功耗外圍元器件

19.1.4選用漏電流低的外圍驅動器件

19.1.5上拉電阻的重要作用

19.2低功耗設計的軟體基礎

19.2.1能用整數運算時不要使用浮點數運算

19.2.2減少不必要的空循環

19.2.3減少軟體循環延時程序，使用硬體定時器

19.2.4減少複雜運算公式，表格與計算相結合

19.2.5避免不必要的狀態燈持續顯示

19.3低功耗設計的演演算法基礎

19.3.1低功耗設計須注意演演算法選擇

19.3.2低功耗設計應該注意演演算法中的離線計算

19.3.3低功耗設計應該注意演演算法中的特殊性

第20章基於模型設計方法——代碼自動生成

20.1嵌入式系統傳統設計手段的缺陷

20.2嵌入式系統開發新方法的意義和目的

20.3基於模型的設計新方法與相關工具

20.4設計示例

第21章C高級語言基礎

21.1C高級語言及其特點

21.2使用C高級語言的必要性

21.3字符集和標識符

21.3.1字符集

21.3.2標識符和保留字

21.3.3符號分界符和空符號的作用

21.3.4註釋

21.4常量

21.4.1整型常量

21.4.2實型常量

21.4.3字元常量和字元串常量

21.5變數及變數定義

21.5.1整型變數

21.5.2實型變數

21.5.3字元變數

21.5.4各種類型變數的數值範圍

21.6運算表達式及規則

21.6.1表達式

21.6.2算術運算及其表達式

21.6.3關係運算及其表達式

21.6.4邏輯運算及其表達式

21.6.5表達式計算

21.7數組和結構

21.7.1數組說明

21.7.2數組元素的引用

21.7.3結構

21.7.4結構體數組和結構體內數組

21.8賦值語句和賦值表達式

21.8.1賦值語句

21.8.2賦值表達式

21.9循環控制語句

21.9.1while語句

21.9.2do-while語句

21.9.3for語句

21.10條件（if）語句

21.10.1if語句

21.10.2嵌套if語句

21.11語句標號和GOTO語句

21.12函數

21.12.1函數定義的一般形式

21.12.2函數參數

21.12.3函數的返回值

21.12.4函數的調用

21.13指針

21.13.1指針的概念

21.13.2指針與數組

21.14擴展功能

21.14.1CC78K0編譯系統擴展的保留字

21.14.2callt、callf和norec指令

21.14.3#pragma指令

21.14.4callt 函數(callt/_callt)

21.14.5寄存器變數

21.14.6saddr存儲區的使用

21.14.7特殊功能寄存器(SFR)的使用

21.14.8位變數的使用

21.14.9在C語言中使用彙編語句

21.14.10中斷功能的使用

21.14.11開中斷函數EI( )和關中斷函數DI( )

21.14.12CPU控制指令

21.14.13絕對地址存取指令

21.14.14位段的聲明

21.14.15二進位常數

21.14.16循環移位

21.14.17乘法函數

21.14.18除法函數

21.14.19BCD操作函數

21.14.20寄存器直接存取操作函數

21.14.21callf函數(callf/_callf)

21.14.22noauto 函數

21.14.23norec函數

21.14.24中斷函數限定符

21.14.25SADDR存儲區的符號名

21.14.26程序限制

附錄AEZ/EM-1開發工具的安裝與使用

A.1開發工具硬體組件

A.2開發環境支持軟體

A.3開發環境支持軟體的安裝步驟

附錄BμPD78F0485單片機實驗培訓系統

B.1實驗培訓系統介紹

B.1.1外觀圖

B.1.2埠、引腳分配表

B.1.3電路原理圖

B.1.4PCB圖

B.2實驗培訓系統提供的基本實驗

附錄C浮點數處理實驗及開發工具使用

C.1實驗設備

C.2實驗內容

C.3程序流程圖及程序源代碼

C.4實驗步驟

C.5選項字設置程序

C.6PM plus環境下常用操作快捷鍵

附錄D用模擬工具操作硬體電路的方法

D.1交通信號燈的操作

D.2鍵盤操作

D.3直流電壓表操作

D.4A/D轉換器操作

D.5蜂鳴器操作

D.6LED小燈測試

D.7液晶顯示屏測試

D.8實時計數器控制秒定時小燈測試

附錄EGSM無線模塊數據通信實驗

E.1實驗設備

E.2實驗內容

E.3實驗步驟

E.4實驗示例

E.4.1簡訊指令解析

E.4.2簡訊指令應用舉例

附錄F選項位元組

F.1選項位元組的功能

F.1.1定義0080H位元組設置內部低速振蕩器和看門狗定時器

F.1.2定義0081H位元組設置內部上電清零模式（POC）

F.1.3定義0084H位元組設置片上調試操作控制

F.2選項位元組的格式

F.3選項位元組設置舉例

附錄GFlash存儲器容量設置及編程

G.1Flash存儲器容量設置

G.2用Flash編程器寫入數據時的電路連接

G.2.1On-board編程

G.2.2Off-board編程

附錄H78K0系列單片機指令集

參考文獻