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第1章 微控制器的原理及C8051F系列1

1.1 微控制器的发展历史1

1.2 微控制器系统简介2

1.3 微控制器的发展3

1.4 8位机发展的3个技术飞跃4

1.5 从C8051F看8位单片机发展之路5

1.6 C8051F系列产品优势和分类11

1.6.1 C8051F系列产品优势11

1.6.2 C8051F系列分类16

第2章 C8051F系列单片机结构20

2.1 C8051F系列单片机总体体系结构20

2.2 CIP-51微控制器24

2.3 存储器组织25

2.3.1 程序存储器26

2.3.2 数据存储器26

2.3.3 通用寄存器27

2.3.4 位寻址空间27

2.3.5 堆栈27

2.3.6 片内数据存储器读写实例27

2.4 特殊功能寄存器29

2.5 FLASH存储器32

2.5.1 非易失性数据存储34

2.5.2 安全选项34

2.6 外部数据存储器和片内XRAM36

2.6.1 端口选择和配置37

2.6.2 复用和非复用选择38

2.6.3 存储器模式选择39

2.6.4 时序40

2.7 时钟系统42

2.7.1 时序与时钟42

2.7.2 设计和使用时钟时应考虑的问题43

2.7.3 时钟控制寄存器44

2.7.4 外部振荡器举例45

2.7.5 系统时钟初始化编程实例46

2.8 复位电路47

2.8.1 复位原理47

2.8.2 C8051F系列的8种复位源49

2.9 中断系统51

2.10 电源管理54

2.11 JTAG54

2.12 端口原理参数和交叉开关56

2.12.1 C8051F端口特点56

2.12.2 交叉开关原理和简化规则57

2.12.3 C8051F04x系列的I/O功能和优先权交叉开关译码器59

2.12.4 配置端口61

2.12.5 交叉开关引脚分配示例62

2.13 模拟外设组成部分63

2.13.1 ADC0的组成及其控制（以C8051F040为例）64

2.13.2 ADC0的工作方式65

2.13.3 ADC0编程实例66

第3章 C51的程序结构与数据类型70

3.1 C语言与C8051F系列单片机70

3.1.1 C语言的特点与C语言向单片机移植70

3.1.2 C51编译器71

3.2 C51的程序结构72

3.2.1 C51的一般格式72

3.2.2 C51语言程序的基本结构74

3.3 C51的数据类型76

3.3.1 数据与数据类型76

3.3.2 常量77

3.3.3 变量80

3.3.4 C51构造数据类型86

3.3.5 C51的指针95

第4章 C51的运算符及数据的存储模式109

4.1 C51的单词及运算符109

4.1.1 C51的单词109

4.1.2 C51的运算符114

4.2 数据的存储类型和存储模式124

4.2.1 C8051F系列单片机的存储器124

4.2.2 C51存储类型与C8051F系列单片机存储器125

4.2.3 存储模式125

4.3 C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的地址访问128

4.3.1 C51对SFR的定义128

4.3.2 C51对可寻址位的定义128

4.3.3 C51对存储器和I/O口的绝对地址访问129

第5章 C51的函数、控制语句及程序设计131

5.1 C51的函数131

5.1.1 函数的分类131

5.1.2 函数的说明132

5.1.3 函数的参数和返回值139

5.1.4 函数的调用142

5.1.5 数组、指针与函数调用147

5.1.6 内部函数和外部函数153

5.1.7 C51库函数介绍154

5.2 C51的控制语句157

5.2.1 if语句157

5.2.2 switch/case语句159

5.2.3 循环结构流程控制语句161

5.3 C51的预处理器169

5.3.1 包含文件伪指令169

5.3.2 伪指令宏170

5.3.3 条件编译伪指令174

5.3.4 编译器伪指令174

5.3.5 #error伪指令175

5.4 C51语言和汇编语言的混合编程175

5.4.1 C51语言和汇编语言的性能比较175

5.4.2 混合编程的注意事项176

5.4.3 在不同存储模式下的混合编程177

第6章 C8051F单片机系统基础应用实验182

6.1 开发工具的主要技术指标182

6.2 Cygnal单片机开发工具集成开发环境使用说明184

6.3 Cygnal C8051F单片机实验185

6.4 在C8051F020单片机上的初级软件实验（汇编语言）186

6.4.1 无符号数十进制加法实验186

6.4.2 数据传送实验187

6.4.3 数据排序实验188

6.4.4 整数二翻十实验190

6.4.5 查表实验193

6.5 步进电机控制实验（C语言）194

6.6 压力测试实验（C语言）198

6.6.1 压力测试实验目的和工作原理198

6.6.2 程序函数和程序200

6.6.3 调试方法和程序清单201

6.7 单总线数字温度传感器测温应用实验（C语言）204

6.8 点阵液晶显示实验（C语言）212

6.8.1 实验目的212

6.8.2 实验设备212

6.8.3 实验所需函数和程序框图220

6.8.4 调试方法和实验程序221

6.9 直流电机转速测量控制实验231

6.10 利用DAC在电阻负载上输出可变频、可变幅值波形233

6.10.1 输出可变频、可变幅值方波参考程序233

6.10.2 输出可变频、可变幅值锯齿波参考程序234

6.10.3 输出可变频可变幅值正弦波参考程序235

第7章 C8051F与传感器接口及数据处理238

7.1 A/D转换器相关概念238

7.2 C8051F931与Si1120光感应器的应用240

7.2.1 Si1120光感应器特征240

7.2.2 工作原理241

7.2.3 模式选择242

7.2.4 LED和LED电流的选择244

7.2.5 机械和光学应用245

7.3 C8051F与水电站大坝的电阻式传感器接口与测量245

7.3.1 常用电阻式传感器246

7.3.2 底层模块中电阻式传感器硬件方案250

7.3.3 恒流源、放大器和A/D模块接口设计252

7.3.4 底层模块中电阻式传感器系统软件设计255

7.3.5 系统测试结果及误差分析262

7.4 C8051F与土建及水电站大坝的振弦式传感器接口与测量264

7.4.1 振弦式传感器264

7.4.2 底层振弦式传感器测量模块系统的硬件设计268

7.4.3 CPU和通信接口设计271

7.4.4 振弦式传感器激振及频率测量程序设计272

7.5 C8051F040在溶解氧项目中的应用275

7.5.1 溶解氧检测的光学氧法275

7.5.2 光学氧法检测原理275

7.5.3 检测仪的机械结构276

7.5.4 系统电路设计276

7.5.5 系统软件设计281

7.5.6 系统测试效果287

第8章 C8051F与驱动LED专用电路接口设计290

8.1 HD7279A驱动七段码显示290

8.2 具有I2C的LM92和SAA1064测温显示电路的设汁302

8.2.1 LM92和SAA1064概述302

8.2.2 功能说明304

8.2.3 典型应用305

8.2.4 LM92测温应用参考C程序307

8.2.5 LM92测温应用参考汇编程序313

第9章 C8051F的USB转UART桥接控制器322

9.1 CP2110的USB转UART桥接器322

9.1.1 CP2110的系统概述322

9.1.2 电气特性325

9.1.3 USB功能控制器和收发器326

9.1.4 异步串行数据总线（UART）接口327

9.1.5 一次可编程ROM329

9.1.6 调压器330

9.2 用专用芯片CP2101进行USB接口转换设计331

9.2.1 进行USB接口转换设计需要解决的问题331

9.2.2 硬件电路设计332

9.2.3 CP2101的特性和原理333

9.2.4 USB接口主机CAN节点的通信软件设计337

9.2.5 上位机USB基本通信软件设计338

9.2.6 PC上串口通信实现339

9.2.7 MSComm控件实现342

9.2.8 串口应用343

9.3 用专用接口芯片ISP1581实现USB接口电路的设计344

9.3.1 硬件设计345

9.3.2 系统软件设计346

第10章 具有USB的C8051F应用系统348

10.1 USB系统拓扑结构348

10.2 C8051F326/7功能及软硬件设计350

10.2.1 C8051F326/7具有USB的C8051全速USB、16KB FLASH微控制器系统概述350

10.2.2 C8051F326/7系统设计354

10.2.3 FIFO管理358

10.2.4 功能配置和控制359

10.3 利用C8051F340的USBXpress开发包进行USB通信设计362

10.4 基于USB总线的多路电话录音系统366

10.5 基于C8051F320心电监护系统设计371

10.6 C8051F320的数据采集系统USB接口设计373

10.7 C8051F320 SOC与AM45DB321构成数据采集存储系统376

第11章 C8051F040与LCD、触摸屏接口设计380

11.1 工程智能仪器介绍380

11.1.1 智能仪器的工作原理380

11.1.2 智能仪器的功能特点381

11.1.3 智能仪器的发展趋势381

11.2 LCD液晶显示技术382

11.2.1 LCD液晶显示原理382

11.2.2 LCD液晶显示技术分类383

11.2.3 LCD的缺陷384

11.2.4 液晶电视系统的复杂性385

11.3 大坝传感器的测量系统硬件设计386

11.3.1 基本构成386

11.3.2 系统初始化实例387

11.3.3 LCD液晶显示器模块设计388

11.3.4 LCD与CPU的接口和LCD显示器控制程序391

11.3.5 外部存储器接口电路395

11.3.6 存储器实用程序397

11.4 驱动LCD的CP24XX专用芯片与C8051F接口简介397

11.5 触摸屏模块接口电路设计400

11.5.1 触摸屏工作原理400

11.5.2 四线式电阻式触摸屏原理400

11.5.3 ADS7843及接口电路402

11.5.4 软件设计403

11.6 触摸屏（ADS7846）接口和线性校准设计实例410

第12章 C8051F300系统及SPI应用414

12.1 C8051F300系统功能概述414

12.2 C8051F系列串行外设接口SPI介绍417

12.2.1 C8051F040中SPI总线的信号说明418

12.2.2 C8051F040的SPI功能概述420

12.3 C8051F30X系列软件SPI应用实例说明422

12.4 SPI软件实例清单425

第13章 多C8051F微处理器系统应用444

13.1 多CPU嵌入式系统的设计方法444

13.1.1 多CPU系统中的数据共享444

13.1.2 利用串行总线实现多CPU之间的通信445

13.1.3 CAN总线多CPU远程传输可靠性的设计和实现方法446

13.2 双CPU的CAN总线中继器设计450

13.2.1 CAN总线中继器概述450

13.2.2 双MCU的CAN总线中继器硬件系统设计452

13.2.3 中继器的通信协议设计454

13.2.4 中继器MCU状态控制设计455

13.2.5 中继器系统的实时性分析456

13.2.6 CAN总线中继器的软件设计456

第14章 C8051F系统的存储器接口470

14.1 存储器及其分类470

14.1.1 只读存储器470

14.1.2 随机存储器471

14.2 C8051F片内外部数据存储器473

14.2.1 外部数据存储器分类与MCU的接口473

14.2.2 片内数据存储器读写实例476

14.3 铁电存储器（FRAM）结构及应用477

14.3.1 FRAM的发现477

14.3.2 铁电存储原理478

14.3.3 铁电存储器的基本结构及工作原理479

14.3.4 铁电随机存储器的优点480

14.3.5 FRAM的应用领域480

14.3.6 常见Ramtron FRAM产品481

14.3.7 集成FRAM的微控制器482

14.3.8 FRAM的最新产品FM22L16483

14.4 微处理器内部的FLASH在线编程483

14.4.1 现有的FLASH及编程方法484

14.4.2 在线实时自编程的原理和实现方案485

第15章 C8051F040的CAN总线通信应用490

15.1 现场总线的技术490

15.1.1 现场总线技术概述490

15.1.2 CAN总线概念491

15.1.3 CAN总线特点493

15.1.4 CAN总线技术规范494

15.1.5 报文传送和帧结构495

15.2 CAN总线远程控制网络硬件系统的设计与实现498

15.2.1 系统总体介绍及结构分析498

15.2.2 通用CAN节点设计499

15.3 CAN总线远程控制网络软件系统的设计和实现501

15.3.1 Bosch C_CAN规范简介501

15.3.2 C_CAN主要部分说明502

15.3.3 通信配置505

15.3.4 消息的处理506

15.3.5 中断的控制508

15.3.6 位时序的配置509

15.3.7 CAN通信程序软件设计实例512

15.4 CAN总线两点之间通信实例程序清单516

第16章 I2C总线和实时时钟接口设计530

16.1 I2C技术产生背景530

16.2 I2C总线技术概况531

16.2.1 I2C版本协议的简述532

16.2.2 I2C原理533

16.3 具有I2C总线PCF8563实时时钟／日历芯片538

16.3.1 PCF8563概述538

16.3.2 PCF8563功能描述540

16.3.3 综合实验的实时时钟模块接口547

16.3.4 C8051F040对S-3530A的基本操作547

16.3.5 实时时钟模块程序551

第17章 C8051F系统低功耗560

17.1 低功耗原理560

17.1.1 从工艺角度分析功耗560

17.1.2 从晶体管特性曲线分析动态功耗561

17.1.3 从CPU管理工作角度分析系统功耗562

17.1.4 系统后备功能566

17.2 C8051F电源管理技术及功耗计算567

17.2.1 关键点和降低功耗的方法567

17.2.2 降低电源电压和CIP-51处理器电源管理方式569

17.2.3 功耗计算571

17.2.4 低功耗MCU系统中要注意的问题572

17.3 整体系统低功耗要解决的问题572

17.3.1 放大器低功耗设计572

17.3.2 电源供给574

17.3.3 存储器的低功耗运行576

17.3.4 液晶显示屏577

第18章 C8051F系列的综合应用实例580

18.1 SPI接口应用——ISD4004语音录放芯片580

18.1.1 SPI总线580

18.1.2 ISD4004语音芯片582

18.1.3 ISD4004的应用584

18.2 智能的锂离子电池充电器设计594

18.2.1 锂离子电池充电工作原理及充电器的设计595

18.2.2 智能化锂离子电池充电器硬／软件设计599

18.3 用C8051F020串行FLASH扩展大容量数据存储器618

18.3.1 硬件简介618

18.3.2 工作原理621

18.3.3 硬件原理图和程序清单622

18.3.4 程序清单622

参考文献628