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第一章 单片机系统设计基础知识1

1.1单片机概述1

1.1.1何为单片机1

1.1.2单片机有何应用2

1.1.3单片机的发展简史3

1.1.4单片机的优势3

1.1.5 PIC单片机的特点和主要优势4

1.1.6如何学习和掌握单片机技术5

1.2常见电子元器件的识别和使用方法5

1.2.1电阻器5

1.2.2电容器8

1.2.3集成电路11

1.2.4其他常见电子元器件的识别和使用方法13

1.2.5元器件焊接基础知识15

1.3电子电路图的读图方法17

1.3.1电路图的绘制过程17

1.3.2电路原理图的解读方法18

1.3.3本书实验套件电路图的解读19

1.3.4印制电路板图的解读方法27

1.4本书配套实验套件基本部分的焊接30

思考题31

第二章PIC中档单片机的结构及开发工具33

2.1 PIC中档单片机的结构33

2.1.1 PIC中档单片机的总线结构33

2.1.2 PIC中档单片机指令的执行35

2.1.3 PIC中档单片机的文档寄存器38

2.1.4 PIC中档单片机的程序存储器和硬件堆栈42

2.1.5 PIC中档单片机的ALU和工作寄存器43

2.1.6 PIC中档单片机外设的特点43

2.1.7典型PIC中档单片机PIC16F87X系列的结构46

2.1.8 PIC中档单片机的典型封装形式49

2.1.9 PIC单片机的开发工具和技术支持50

2.2集成开发环境MPLAB50

2.2.1 MPLAB综述51

2.2.2 MPLAB的安装51

2.2.3 MPLAB的基本使用方法52

2.3仿真、编程工具ICD261

2.3.1 ICD2功能概述61

2.3.2 ICD2驱动程序的安装62

2.3.3用ICD2“小试牛刀”64

2.3.4 PIC中档单片机的其他开发工具66

2.4本章小结66

思考题67

第三章PIC中档单片机指令系统和程序设计基础68

3.1 PIC中档单片机指令系统和寻址方式68

3.1.1指令系统综述69

3.1.2指令系统71

3.1.3文档寄存器（数据空间）的寻址85

3.1.4程序空间的寻址88

3.2汇编语言程序开发的基本方法和结构91

3.2.1 MPASM汇编语言程序设计基础92

3.2.2汇编语言程序的基本流程96

3.3单片机延时程序实验102

3.3.1实验要求102

3.3.2软件设计102

3.3.3实验步骤及结果105

3.4双字节加法实验106

3.4.1实验要求106

3.4.2软件设计106

3.4.3实验步骤及结果108

3.5本章方法及技巧总结109

思考题110

实验题111

第四章PIC中档单片机的中断系统112

4.1 PIC中档单片机中断系统综述112

4.1.1中断的基本概念113

4.1.2 PIC中档单片机的中断控制逻辑113

4.1.3 PIC中档单片机的中断过程114

4.1.4与中断相关的寄存器115

4.2 PIC中档单片机中断系统的特点119

4.2.1中断入口地址和中断源的识别119

4.2.2中断优先级控制120

4.2.3中断嵌套120

4.2.4中断响应时序分析121

4.2.5中断现场保护和恢复122

4.3外部中断实验124

4.3.1实验要求124

4.3.2硬件设计124

4.3.3软件设计思路125

4.3.4实验步骤及结果125

4.4按键中断实验128

4.4.1实验要求128

4.4.2软件设计思路128

4.4.3实验步骤及结果128

4.5本章方法及技巧总结130

思考题131

实验题132

第五章PIC中档单片机基本输入/输出端口133

5.1 I/O端口的基本使用方法133

5.1.1与I/O端口相关的寄存器133

5.1.2 I/O端口的设置133

5.2 IO端口的工作原理135

5.2.1设置端口的输入/输出方向136

5.2.2经端口引脚输出数据136

5.2.3经端口引脚输入数据136

5.2.4读取端口引脚方向锁存器的状态137

5.2.5端口引脚的输入保护电路137

5.3 I/O端口在应用中的问题137

5.3.1 PORTA应用中的问题137

5.3.2 PORTB应用中的问题138

5.3.3 PORTC应用中的问题142

5.3.4 PORTD和PORTE应用中的问题143

5.3.5 I/O端口的驱动能力143

5.3.6 I/O端口的“读—修改—写”问题144

5.4基本输入/输出实验146

5.4.1实验要求146

5.4.2硬件电路设计146

5.4.3软件设计思路146

5.4.4实验步骤及结果147

5.5数码管显示实验148

5.5.1实验要求148

5.5.2数码管显示原理148

5.5.3软件设计思路150

5.5.4实验步骤及结果151

5.6字符液晶显示实验153

5.6.1实验要求153

5.6.2字符液晶显示原理153

5.6.3硬件和软件的设计156

5.6.4实验步骤及结果156

5.7本章方法及技巧总结158

思考题159

实验题160

第六章PIC中档单片机的定时/计数器161

6.1 PIC中档单片机定时/计数器综述161

6.1.1异步二进制加法计数器161

6.1.2定时/计数原理163

6.1.3分频器原理和电路164

6.1.4 PIC中档单片机中常见的三个定时/计数器的异同点164

6.2定时/计数器TMR0165

6.2.1 TMR0的基本特性165

6.2.2 TMR0的工作原理165

6.2.3 TMR0的相关寄存器167

6.2.4 TMR0使用中的注意事项168

6.3定时/计数器TMR1170

6.3.1 TMR1的基本特性170

6.3.2 TMR1的工作原理171

6.3.3 TMR1的相关寄存器172

6.3.4 TMR1的工作方式174

6.3.5 TMR1使用中的注意事项175

6.4定时/计数器TMR2176

6.4.1 TMR2的基本特性176

6.4.2 TMR2的工作原理177

6.4.3 TMR2的相关寄存器178

6.4.4 TMR2的工作方式179

6.4.5 TMR2使用中的注意事项180

6.5闪烁式跑马灯实验（TMR0定时器实验）181

6.5.1实验要求181

6.5.2硬件电路设计181

6.5.3软件设计思路181

6.5.4实验步骤及结果182

6.6航标灯实验（TMR1外接低频晶体实验）184

6.6.1实验要求184

6.6.2硬件电路设计184

6.6.3软件设计思路185

6.6.4实验步骤及结果185

6.7按键持续时间测量实验（TMR2定时自动重装实验）187

6.7.1实验要求188

6.7.2硬件电路设计188

6.7.3软件设计思路188

6.7.4实验步骤及结果189

6.8本章方法及技巧总结191

思考题192

实验题193

第七章 输入捕捉/输出比较/脉宽调制模块194

7.1 CCP模块综述194

7.2输入捕捉工作模式195

7.2.1相关寄存器195

7.2.2输入捕捉模式的电路 结构197

7.2.3输入捕捉模式的工作机制197

7.2.4使用输入捕捉模式的注意事项197

7.3输出比较工作模式198

7.3.1相关寄存器198

7.3.2输出比较模式的电路结构198

7.3.3输出比较模式的工作机制199

7.3.4使用输出比较模式的注意事项199

7.4脉宽调制（PWM）工作模式199

7.4.1相关寄存器199

7.4.2脉宽调制模式的电路结构200

7.4.3脉宽调制模式的工作机制201

7.4.4使用脉宽调制模式的注意事项203

7.5 PWM产生低频正弦信号实验203

7.5.1实验要求203

7.5.2理论基础203

7.5.3硬件电路设计205

7.5.4软件设计思路206

7.5.5实验步骤及结果208

7.6用捕捉功能测量信号周期实验209

7.6.1实验要求209

7.6.2软件设计思路209

7.6.3实验步骤及结果211

7.7单片机演奏乐曲实验213

7.7.1实验要求213

7.7.2理论基础213

7.7.3硬件电路设计214

7.7.4软件设计思路215

7.7.5实验步骤及结果217

7.8本章方法及技巧总结218

思考题219

实验题219

第八章 模拟/数字转换模块221

8.1模拟/数字转换器综述221

8.1.1 A/D转换器的基本概念221

8.1.2常见的A/D转换器的种类及其特点223

8.1.4多路数据采集系统的结构224

8.2 PIC单片机内嵌ADC模块的使用方法和编程技术225

8.2.1 PIC16F877A的ADC模块的工作原理225

8.2.2 ADC模块的相关寄存器226

8.2.3 ADC模块的工作过程229

8.2.4参考电压的选择233

8.2.5 A/D转换过程和编程方法234

8.3 ADC模块基本功能实验235

8.3.1实验要求235

8.3.2硬件电路设计236

8.3.3软件设计思路237

8.3.4实验步骤及结果239

8.4简易数字显示温度计实验241

8.4.1实验要求241

8.4.2硬件电路设计241

8.4.3软件设计思路243

8.4.4实验步骤及结果245

8.5本章方法及技巧总结248

思考题249

实验题250

第九章PIC中档单片机片内非易失性存储器251

9.1 PIC中档单片机片内非易失性存储器综述251

9.1.1常见非易失性存储器的种类及特点251

9.1.2 PIC中档单片机片内两种非易失性存储器的用途及其异同点252

9.2 PIC中档单片机片内非易失性存储器的使用方法和编程技术255

9.2.1与EEPROM、 Flash存储器相关的寄存器255

9.2.2片内EEPROM的结构和操作原理256

9.2.3从EEPROM中读取数据258

9.2.4向EEPROM中写入数据259

9.2.5片内Flash的结构和操作原理261

9.2.6从Flash中读取数据262

9.2.7向Flash中写入数据263

9.3片内EEPROM的读写实验266

9.3.1实验要求266

9.3.2硬件和软件设计266

9.3.3实验步骤及结果266

9.4片内Flash的读写实验269

9.4.1实验要求270

9.4.2硬件和软件设计270

9.4.3实验步骤及结果270

9.5本章方法及技巧总结273

思考题273

实验题274

第十章 通用同步/异步收发器275

10.1串行通信的基本概念275

10.1.1串行通信的基本类型275

10.1.2串行通信的方式276

10.1.3串行通信的标准277

10.1.4串行通信的帧结构284

10.1.5串行通信的校验与纠错方式284

10.1.6串行通信的组网方式285

10.2 PIC中档单片机的USART模块285

10.2.1与USART模块相关的寄存器285

10.2.2 USART模块的波特率发生器BRG288

10.2.3 USART模块的异步工作方式291

10.2.4 USART模块的同步主控工作方式299

10.2.5 USART模块的同步被控工作方式303

10.3 USART模块的使用方法和编程技术305

10.3.1 USART模块异步工作方式编程305

10.3.2 USART模块同步工作方式编程306

10.4单片机和PC机构成温度数据采集系统实验308

10.4.1实验要求308

10.4.2硬件电路设计308

10.4.3软件设计思路309

10.4.4实验步骤及结果310

10.5单片机之间异步串口通信实验312

10.5.1实验要求312

10.5.2硬件电路设计312

10.5.3软件设计思路312

10.5.4实验步骤及结果313

10.6本章方法及技巧总结315

思考题315

实验题316

第十一章 通用同步串行端口317

11.1同步串行端口的SPI模式318

11.1.1 SPI接口的基础知识318

11.1.2 PIC中档单片机的SPI接口引脚321

11.1.3 PIC中档单片机SPI接口相关寄存器322

11.1.4 SPI主模式325

11.1.5 SPI从模式326

11.2同步串行端口的I2C模式329

11.2.1 I2C接口的基础知识329

11.2.2 PIC中档单片机的I2C接口引脚334

11.2.3 PIC中档单片机I2C接口相关的寄存器334

11.2.4 I2C从模式339

11.2.5 I2C主模式342

11.3单片机之间SPI总线通信实验346

11.3.1实验要求346

11.3.2硬件电路设计346

11.3.3软件设计思路347

11.3.4实验步骤及结果349

11.4单片机之间12C总线通信实验351

11.4.1实验要求351

11.4.2硬件电路设计352

11.4.3软件设计思路352

11.4.4实验步骤及结果357

11.5本章方法及技巧总结359

思考题361

实验题361

第十二章PIC单片机系统综合设计362

12.1 PIC中档单片机片上集成的系统功能362

12.1.1系统时钟362

12.1.2复位系统369

12.1.3休眠与唤醒374

12.1.4 PIC中档单片机的系统配置字376

12.2 PIC中档单片机系统设计实例378

12.2.1第六届全国大学生电子设计竞赛F题参考设计378

12.2.2聚合物锂离子电池测试平台的设计383

附录A配套实验套件的电路原理图和印制电路板图394

附录B PIC中档单片机典型封装引脚图395

B.1 PIC16F87X系列的封装和引脚信息395

B.2 PIC16F88X系列的封装和引脚信息400

附录C PIC中档单片机C语言基础405

C.1 PIC中档单片机高级语言编译器405

C.2 Hitech-PICC的配置和使用406

C.3 PICC中的变量407

C.4 PICC中的函数409

C.5 PICC中的头文件和配置字410

C.6使用PICC和MPLAB开发的简单例子410

附录D ICD2的制作414

D.1硬件电路的制作414

D.2固件的下载和使用时MPLAB的配置416

参考文献418