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第1章 单片机与嵌入式系统1

1.1 单片机与嵌入式系统1

1.1.1 什么是嵌入式系统1

1.1.2 什么是“单片机”2

1.2 单片机的结构及组成简介2

单片机的特点和设计理念2

1.3 单片机应用系统设计举例4

1.3.1 自制的单片机最小系统实例4

1.3.2 采用专用软件设计的单片机应用系统5

1.4 如何学习单片机7

1.4.1 编程训练是学习单片机的重要环节7

1.4.2 运用基础知识构建单片机的应用系统7

1.4.3 必要的工具8

第2章 PIC18F系列单片机核心模块的组成结构10

2.1 PIC18F系列单片机的组成结构及特点10

2.1.1 PIC18F系列单片机的主要特点10

2.1.2 PIC18F系列单片机的内部结构及组成11

2.2 PIC18F系列单片机的哈弗总线结构13

2.2.1 冯—诺依曼体系结构13

2.2.2 哈弗总线体系结构13

2.2.3 哈弗总线结构的特点之一——流水作业13

2.2.4 哈弗总线结构的特点之二——指令的单字节化14

2.3 PIC18F系列单片机ROM的结构14

2.3.1 PIC18F系列单片机的ROM容量及存储单元的宽度14

2.3.2 PIC18F系列单片机ROM的3个特定的单元15

2.4 PIC18F系统单片机的程序计数器16

2.4.1 PC在系统中的功能16

2.4.2 PC的增量16

2.4.3 PC的寻址范围16

2.5 PIC18F系列单片机的堆栈17

2.5.1 堆栈数据的操作特点17

2.5.2 堆栈指针17

2.5.3 子程序的调用与堆栈的功能18

2.5.4 PIC18F系列单片机的堆栈结构及特点18

2.6 PIC18F系列单片机RAM的结构19

2.6.1 PIC18F系列单片机的RAM的组成结构19

2.6.2 PIC18F系列单片机的RAM分区与区选择寄存器20

2.6.3 PIC18F系列单片机的RAM的快速访问区21

2.6.4 指令中参数a的设定与快速访问区的选择21

2.6.5 PIC18F的工作寄存器21

2.6.6 与RAM存储单元相关的指令参数d22

2.6.7 特殊功能寄存器22

2.6.8 状态寄存器24

第3章 PIC18F452单片机内部外围功能模块的组成结构26

3.1 PIC18F452单片机的输入/输出并行端口26

3.1.1 PIC 18F452单片机的I/O端口配置26

3.1.2 PIC 18F452单片机I/O端口的驱动能力26

3.1.3 与I/O端口相关的SFR27

3.1.4 端口的位结构与工作原理28

3.1.5 PIC18F系列单片机端口的编程举例31

3.1.6 PIC 18F452端口的复用功能定义33

3.1.7 端口复用功能的“非易失性”问题34

3.2 PIC 18F452单片机的定时计数器35

3.2.1 定时计数器的核心电路——二进制计数器35

3.2.2 定时计数器的简化模型36

3.2.3 PIC18F452单片机定时计数器的配置37

3.2.4 PIC18F452单片机定时计数器的分频器技术38

3.2.5 定时计数器TMR0的结构及编程原理38

3.2.6 定时计数器TMR1的结构及编程原理46

3.2.7 定时计数器TMR2的结构及编程原理51

3.2.8 定时计数器TMR3的结构及编程 原理58

3.3 PIC 18F452单片机的中断系统60

3.3.1 中断的概念与中断响应的过程60

3.3.2 PIC 18F452的中断结构、特点及工作原理61

3.3.3 PIC18F452中断响应后的GIE64

3.3.4 与中断相关的SFR65

3.3.5 外部中断INT0、 INT1和INT2的特点及编程原理72

3.3.6 PORTB端口电平变化中断的特点及编程原理75

3.3.7 PIC18F452单片机其他模块的中断编程79

3.3.8 PIC18F452单片机的软件触发中断80

3.4 PIC 18F452单片机的ADC模块80

3.4.1 什么是ADC80

3.4.2 模/数转换器的功能与应用81

3.4.3 ADC的类型与特点81

3.4.4 PIC18F452单片机ADC的配置及工作原理82

3.4.5 PIC18F452的ADC编程实例87

3.4.6 ADC模拟输入通道配置的非易失性问题88

3.5 PIC18F452单片机的WDT模块89

3.5.1 什么是WDT89

3.5.2 PIC18F452单片机的WDT模块结构及工作原理90

3.5.3 WDT编程举例93

3.6 PIC 18F452单片机的SLEEP技术94

3.6.1 单片机的SLEEP技术94

3.6.2 “睡眠状态”的唤醒95

3.6.3 SLEEP模式下的WDT运用95

3.6.4 SLEEP模式下的WDT综合运用编程实例96

3.7 PIC 18F452单片机的EEPROM模块98

3.7.1 PIC18F452单片机的EEPROM的特性98

3.7.2 PIC 18F452内部EEPROM模块的配置及编程原理98

3.7.3 利用IDE观察EEPROM单元中的原始数据100

3.7.4 从EEPROM单元中读出数据的操作100

3.7.5 向EEPROM写入数据及过程102

3.7.6 EEPROM的数据读与写操作及非易失性验证104

3.8 PIC 18F452单片机的USART模块105

3.8.1 串行通信的分类与特点105

3.8.2 异步串行通信模式105

3.8.3 异步串行通信的电平标准106

3.8.4 同步串行通信模式107

3.8.5 PIC 18F452的USART对单片机引脚的定义108

3.8.6 PIC 18F452的异步发送模块的结构与工作原理108

3.8.7 PIC18F452/458的异步接收模块的组成结构与工作原理109

3.8.8 与USART模块相关的SFR110

3.8.9 USART的波特率发生器BRG112

3.8.10 SPBRG中的初值计算及波特率的设置113

3.8.11 异步串行通信的编程举例113

3.9 PIC 18F452主控串行端口MSSP的SPI模块结构与工作原理114

3.9.1 SPI的内部结构及工作原理114

3.9.2 PIC18F452单片机的SPI模块结构117

3.9.3 与SPI模块相关的SFR118

3.9.4 SPI模块的编程实例120

3.10 PIC18F452主控串行端口MSSP的I2C接口模式122

3.10.1 I2C总线的特点122

3.10.2 I2C总线的“时钟同步”与“总线仲裁”功能原理123

3.10.3 I2C总线的通信协议及过程124

3.10.4 I2C通信的时序125

3.10.5 PIC18F452的MSSP与I2C模式相关的SFR126

3.10.6 MSSP的I2C模式130

3.10.7 I2C的主模式的数据发送操作132

3.10.8 一个主模式的多字节数据发送应用实例135

3.10.9 I2C的主模式的数据接收操作137

3.10.1 0一个主模式的多字节数据接收应用实例140

3.10.1 1 I2C通信编程小结142

3.11 PIC 18F452单片机的CCP模块143

3.11.1 CCP模块的概念和功能143

3.11.2 PIC18F452单片机CCP模块的基本结构144

3.11.3 CCP模块的控制寄存器CCP1CON144

3.11.4 CCP模块相关的T3CON寄存器146

3.11.5 CCP模块的输入捕捉模式146

3.11.6 CCP模块的输出比较模式150

3.11.7 CCP模块的脉宽调制模式153

3.11.8 PIC 18F452单片机CCP1模块相关的SFR160

第4章 PIC18F系列单片机的汇编语言及指令系统161

4.1 PIC18F系列单片机的指令格式及执行周期161

4.2 PIC18F452单片机指令系统的寻址方式162

4.2.1 立即数寻址162

4.2.2 直接寻址164

4.2.3 长地址寻址167

4.2.4 间接寻址168

4.3 PIC18F452单片机指令系统的类型与分类170

4.3.1 面向字节操作的指令170

4.3.2 面向位数据的操作指令173

4.3.3 面向立即数K的操作指令174

4.3.4 控制操作类指令175

4.3.5 写表、查表操作类指令179

4.4 PIC18F系列单片机的伪指令182

4.4.1 ORG伪指令183

4.4.2 EQU伪指令185

4.4.3 DB，DW伪指令187

4.4.4 END伪指令188

4.4.5 SET伪指令189

4.4.6 LIST伪指令190

4.4.7 ＃include伪指令190

4.4.8 _config伪指令191

4.4.9 radix伪指令191

4.5 PIC18F汇编语言的数据格式191

4.5.1 十六进制数据格式192

4.5.2 二进制数据格式192

4.5.3 十进制数据格式192

4.5.4 ASCII码字符格式193

4.6 PIC18F汇编语言源程序的格式193

4.6.1 标号194

4.6.2 指令的助记符194

4.6.3 注释段194

4.6.4 运用举例194

第5章 PIC18F系列单片机的C语言编程196

5.1 C18的数据类型196

5.1.1 C18语言的数据类型196

5.1.2 C18语言的无符号数据197

5.1.3 C18语言的有符号数据198

5.1.4 C18语言的无符号整型数据199

5.1.5 C18语言的有符号整型数据199

5.1.6 C18语言的长整型数据199

5.1.7 C18语言的其他类型数据199

5.2 C18的软件延时200

5.2.1 示波器测量法调试延时时间200

5.2.2 调用库函数设计延时时间201

5.3 C18的位操作202

5.3.1 C18对I/O端口PORTx的位表达方式202

5.3.2 C18对I/O端口方向控制寄存器TRISx的位表达方式202

5.3.3 C18对SFR的位表达方式203

5.3.4 C18的位逻辑操作203

5.3.5 C18的位移位操作204

5.4 C18对程序存储器的配置204

5.4.1 C18为常数数据分配ROM空间205

5.4.2 C18为常数数据分配ROM空间的限定词near和far205

5.4.3 C 18的＃pragma对程序或数据的限定207

5.5 C18对数据存储器的配置208

5.5.1 C18对数据存储器RAM的使用方法209

5.5.2 用于数据存储器RAM的限定词near和far209

5.5.3 指定RAM地址的数据存放210

5.6 C18对中断编程的定义211

5.6.1 C18对中断向量单元的定义与中断服务子函数的表达方式211

5.6.2 C 18对中断服务程序ISR的定义与表达方式213

第6章 PIC单片机的调试工具MPLAB IDE和MPLAB ICD215

6.1 PIC18F452单片机开发系统的软、硬件设备简介215

6.1.1 MPLAB IDE集成调试软件215

6.1.2 MPLAB ICD2硬件调试器216

6.1.3 PIC单片机调试系统的连接及通电操作219

6.2 MPLAB IDE的3种运行方式及特点220

6.2.1 MPLAB IDE的模拟仿真模式（MPLAB SIM）222

6.2.2 MPLAB IDE的在线调试模式234

6.2.3 MPLAB IDE的脱机模式240

6.3 MPLAB-ICD2与IDE的连接问题241

6.4 使用C语言编程时3个相关文件的路径设定241

6.5 MPLAB IDE在线调试模式时的快速指南243

第7章 PIC18F452单片机编程实践245

7.1 PIC单片机的输入/输出端口编程实践245

7.1.1 利用PORTD端口做输出的编程实践245

7.1.2 利用PORTD实现流水灯显示的编程实践246

7.1.3 利用PORTD端口实现按键计数的编程实践250

7.1.4 利用输入/输出端口模拟交通灯控制的编程实践253

7.1.5 步进电机驱动编程实践255

7.1.6 直流电机驱动编程实践261

7.2 PIC 18F452单片机的定时计数器结构及编程实践263

7.2.1 利用TMR0定时器实现秒定时的编程实践263

7.2.2 利用TMR0定时器驱动蜂鸣器的编程实践265

7.2.3 利用TMR0定时器实现单键切换方波频率的编程实践267

7.2.4 利用TMR0定时器模拟车辆行驶里程计数的编程实践270

7.2.5 利用TMR 1定时器自带低功耗振荡器做秒脉冲发生器的编程实践273

7.2.6 利用TMR2定时器做路标指向灯的编程实践278

7.2.7 利用TMR2定时器做8kHz对称方波发生器的编程实践281

7.3 PIC 18F452单片机的中断系统编程实践284

7.3.1 TMR0的中断法实现流水灯的编程实践284

7.3.2 外部中断——RB0 （INT0）触发LED灯翻转编程实践287

7.3.3 具有I/O功能的双通道方波发生器编程实践293

7.3.4 利用——INT0外部中断模拟断电检测及电源切换的编程实践294

7.3.5 利用——INT0外中断实现唤醒CPU的SLEEP状态的编程实践299

7.4 PIC 18F452的WDT模块编程及实践304

7.4.1 WDT模块对CPU复位的验证性编程实践304

7.4.2 SLEEP模式下调用 WDT功能的编程实践306

7.5 PIC18F452的ADC模块编程及实践309

7.5.1 ADC模块的查询法和中断法编程实践309

7.5.2 ADC模块实现模拟键盘的编程实践313

7.6 PIC 18F452的EEPROM模块及编程实践317

非易失性汽车里程数据显示存储编程实践318

7.7 PIC18F452的CCP模块的编程实践321

7.7.1 CCP模块的输入捕捉模式编程实践321

7.7.2 CCP模块的输出比较模式编程实践323

7.7.3 CCP模块的PWM模式编程实践（一）脉宽固定的PWM编程326

7.7.4 CCP模块的PWM模式编程实践（二）脉宽可变的PWM编程329

7.8 PIC18F452的USART模块结构与编程实践333

7.8.1 USART模块的编程实践（一）全双工异步通信的自发自收编程实践333

7.8.2 USART模块的编程实践（二）点对点的异步串行通信编程实践336

7.9 PIC18F452的MSSP模块的SPI模式编程实践342

7.9.1 SPI接口ADC转换芯片TCL549数据采集编程实践342

7.9.2 SPI接口DAC芯片TCL5620函数发生器编程实践346

7.10 PIC18F452的MSSP模块的I2C模式编程实践353

7.10.1 I2C接口的ZLG7290芯片的LED数码管显示编程实践353

7.10.2 I2C接口的ZLG7290芯片的键盘扫描编程实践359

7.10.3 I2C接口的PCF8563的电子时钟编程实践363

7.11 12864LCD点阵显示模块的特点及编程实践368

7.11.1 ST7920液晶模块的内部结构、系统结构与编程原理369

7.11.2 ST7920液晶模块的基本指令集369

7.11.3 128＊64LCD液晶屏编程实践（一）字符显示编程实践371

7.11.4 128＊64LCD液晶屏编程实践（二）变量显示编程实践376

7.12 DS 18B20单总线智能温度传感器的编程实践381

7.12.1 DS 18B20的功能及特点381

7.12.2 DS18B20单总线的通信协议383

7.12.3 DS18B20单总线温度传感器的编程实践385

附录1 PIC 18F系列单片机指令系统简表390

附录2PIC18F452/458的I2C通信子程序库（汇编语言）394

参考文献398