單片機原理及應用

全書共10章，內容包括：緒論、MCS-51單片機的結構與原理、指令系統與程序設計、內部資源及應用、系統擴展技術、輸入/輸出通道設計、交互通道配置與設計、應用系統設計，以及單片機調試/仿真常用軟件Keil C51與Proteus使用方法的介紹，*後一章為課程設計與創新實驗題目。每章都配有習題，並免費提供包括電子課件、典型例題的動畫與Proteus仿真、習題參考答案在內的教學資源包。電子課件請登錄華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）下載。用手機掃描書中的二維碼可以播放仿真演示。 本書以培養學生的工程實踐能力為目標，突出多種典型常用集成電路芯片的介紹與應用，突出單片機外圍接口芯片的擴展、單片機應用系統的設計與實現及單片機的典型應用；彙編語言與C51語言程序設計並重，注重新技術和新器件的引入，如CPLD/FPGA、PSD、I2C總線、時鐘芯片、系統監控芯片、串行A/D轉換器和D/A轉換器、片上系統（SoC）等；理論聯繫實際，系統實用。

緒論 1

習題0 11

第1章 MCS-51單片機的結構與原理 12

1.1 MCS-51單片機硬件結構及引腳 12

1.1.1 MCS-51單片機內部結構 12

1.1.2 MCS-51單片機外部引腳 20

1.1.3 AT89單片機簡介 22

1.1.4 STC單片機簡介 23

1.2 MCS-51單片機的工作方式 25

1.2.1 復位方式 25

1.2.2 程序執行方式 26

1.2.3 節電方式 27

1.2.4 編程和校驗方式 28

1.3 單片機的時序 28

1.3.1 MCS-51單片機的時序單位 28

1.3.2 MCS-51單片機指令的取指/

執行時序 29

1.3.3 訪問外部ROM/RAM指令的

時序 30

1.4 C8051F片上系統（SoC）簡介 31

1.4.1 概述 31

1.4.2 基本結構與特點 33

習題1 35

第2章 MCS-51單片機的指令系統與

程序設計 37

2.1 彙編語言概述 37

2.1.1 彙編語言指令格式與偽指令 37

2.1.2 指令的分類 41

2.1.3 指令中的常用符號 41

2.1.4 指令的字節數 42

2.2 MCS-51單片機的尋址方式 42

2.2.1 立即尋址 43

2.2.2 直接尋址 43

2.2.3 寄存器尋址 44

2.2.4 寄存器間接尋址 45

2.2.5 變址尋址 46

2.2.6 相對尋址 46

2.2.7 位尋址 47

2.3 MCS-51單片機的指令系統 48

2.3.1 數據傳送指令 48

2.3.2 算術運算指令 55

2.3.3 邏輯運算及移位指令 61

2.3.4 控制轉移指令 65

2.3.5 位操作指令 73

2.4 MCS-51單片機C51語言 76

2.4.1 C51語言概述 76

2.4.2 C51語言的程序結構、數據與

存儲類型 77

2.4.3 C51語言的頭文件與庫函數 82

2.4.4 C51語言中地址的訪問 83

2.4.5 C51語言與彙編語言混合

編程的方法 85

2.5 程序設計 87

2.5.1 彙編語言程序設計的步驟 87

2.5.2 順序程序設計 88

2.5.3 分支程序設計 89

2.5.4 循環程序設計 91

2.5.5 查表程序設計 98

2.5.6 子程序設計 102

2.6 程序設計舉例 105

2.6.1 多字節算術運算程序 105

2.6.2 數制轉換程序 107

2.6.3 散轉程序 111

2.7 彙編語言的開發環境 114

2.7.1 單片機開發系統 114

2.7.2 彙編語言源程序的編輯與彙編 115

2.7.3 彙編語言源程序的調試 116

習題2 118

第3章 MCS-51單片機的內部資源及

應用 121

3.1 MCS-51單片機的並行I/O接口 121

3.1.1 並行I/O接口的內部結構 121

3.1.2 MCS-51單片機並行I/O接口的

應用 123

3.1.3 C51語言中MCS-51單片機

並行I/O接口的定義方法 126

3.2 MCS-51單片機的中斷系統 126

3.2.1 中斷的基本概念 127

3.2.2 MCS-51單片機中斷系統簡介 128

3.2.3 軟件設計 135

3.2.4 MCS-51單片機擴展外部中斷

請求輸入口 136

3.3 MCS-51單片機的定時器/計數器 139

3.3.1 定時器/計數器 139

3.3.2 定時器/計數器的工作方式 141

3.3.3 定時器/計數器的應用 142

3.4 MCS-51單片機的串行通信 147

3.4.1 概述 147

3.4.2 MCS-51單片機的串行口 149

3.4.3 串行口的工作方式 151

3.4.4 串行口的通信波特率 153

3.4.5 串行口的初始化 154

3.4.6 串行口的應用 155

習題3 167

第4章 MCS-51單片機的系統擴展

技術 170

4.1 MCS-51單片機系統擴展概述 170

4.1.1 MCS-51單片機的外部擴展

原理 170

4.1.2 MCS-51單片機系統地址

空間的分配 171

4.2 存儲器的擴展 173

4.2.1 程序存儲器擴展 174

4.2.2 數據存儲器擴展 177

4.2.3 MCS-51單片機對外部存儲器的

擴展 179

4.2.4 程序存儲空間和數據存儲空間的

混合 179

4.3 並行I/O接口的擴展 180

4.3.1 概述 180

4.3.2 普通並行I/O接口擴展 181

4.3.3 可編程並行I/O接口芯片擴展 183

4.3.4 可編程邏輯器件的擴展 193

4.3.5 可編程系統器件的擴展 196

4.4 時鐘芯片的擴展 198

4.4.1 時鐘芯片概述 198

4.4.2 DS1302的工作原理及應用 199

4.5 系統監控芯片的擴展 210

4.5.1 概述 210

4.5.2 MAX692A的工作原理及應用 211

4.6 總線接口擴展 214

4.6.1 RS-232C總線標準與接口電路 214

4.6.2 RS-422/RS-485總線標準與

接口電路 218

4.6.3 I2C總線標準與接口電路 221

4.6.4 其他常用總線標準 225

習題4 227

第5章 MCS-51單片機的輸入/輸出

通道設計 229

5.1 輸入/輸出通道概述 229

5.1.1 傳感器 229

5.1.2 單片機應用系統的輸入/輸出

通道 229

5.2 D/A轉換器及其硬軟件設計 232

5.2.1 D/A轉換器的性能指標 233

5.2.2 D/A轉換器的分類 233

5.2.3 D/A轉換器的硬軟件設計 234

5.3 A/D轉換器及接口技術 242

5.3.1 A/D轉換器的性能指標 242

5.3.2 A/D轉換器的分類 243

5.3.3 A/D轉換器的硬軟件設計 244

5.3.4 數據採集系統 254

習題5 257

第6章 MCS-51單片機的交互通道

配置與設計 259

6.1 MCS-51單片機擴展鍵盤的技術 259

6.1.1 概述 259

6.1.2 使用鍵盤時必須解決的問題 260

6.1.3 單片機擴展鍵盤的硬軟件

設計 261

6.2 MCS-51單片機擴展顯示器的技術 273

6.2.1 LED顯示器及其硬軟件設計 274

6.2.2 液晶顯示器及其硬軟件設計 281

6.2.3 單片機擴展液晶顯示模塊

LCD1602 284

6.3 MCS-51單片機擴展鍵盤和顯示器的

設計實例 292

6.3.1 利用8155/8255A擴展鍵盤

和顯示器 292

6.3.2 利用MCS-51單片機的串行口

擴展鍵盤和顯示器 296

6.3.3 利用專用芯片擴展鍵盤和顯

示器 298

6.4 MCS-51單片機擴展微型打印機的

技術 299

6.4.1 微型打印機的特點 299

6.4.2 單片機擴展微型打印機的硬件

設計 300

6.4.3 字符代碼及打印命令 302

6.4.4 單片機擴展微型打印機的設計

舉例 303

習題6 304

第7章 MCS-51單片機應用系統設計 305

7.1 MCS-51單片機應用系統設計過程 306

7.1.1 總體設計 306

7.1.2 硬件設計 307

7.1.3 軟件設計 309

7.1.4 可靠性設計 310

7.1.5 單片機應用系統的調試與

測試 315

7.2 單片機應用系統設計舉例 316

7.2.1 單片機在工業測控系統中的

應用 316

7.2.2 單片機在直流電動機調速中的

應用 322

習題7 328

第8章 Keil C51與Proteus簡介 329

8.1 Keil C51簡介 329

8.1.1 Keil C51概述 329

8.1.2 Keil C51的開發環境 329

8.1.3 Keil C51功能模塊簡介 330

8.1.4 Keil C51軟件的安裝 330

8.1.5 Keil C51軟件的使用 331

8.2 Proteus簡介 339

8.2.1 Proteus概述 339

8.2.2 Proteus智能原理圖輸入系統

簡介 341

8.2.3 單片機應用系統的虛擬設計與

仿真 346

8.2.4 Proteus ISIS與Keil C51的

聯調 359

習題8 360

第9章 課程設計與創新實驗題目 361

9.1 醫院住院病人呼叫器的設計 361

9.2 萬年曆的設計 361

9.3 住校學生生活時間提示系統的設計 361

9.4 智力競賽搶答器的設計 362

9.5 交通信號燈實時控制系統的設計 362

9.6 電子密碼鎖的設計 363

9.7 超聲波測距系統的設計 363

9.8 數字頻率計的設計 363

9.9 8路數據採集系統的設計 363

9.10 温度控制系統的設計 363

9.11 電梯自動控制電路的設計 364

9.12 出租車計程計價器的設計 364

9.13 智能化公共汽車報站器的設計 364

9.14 自動往返電動車的設計 365

9.15 簡易IC卡收費器的設計 365

9.16 消毒櫃控制系統的設計 365

附錄A ASCII碼字符表 366

附錄B MCS-51單片機指令表 367

附錄C 著名的單片機網站 371

參考文獻 372

張鑫，現為山東工商學院信息與電子工程學院教授。1985年7月畢業於哈爾濱科技大學電子工程系，獲工學學士學位，1988年4月畢業於哈爾濱理工大學自動化儀表系，獲工學碩士學位。 從教21年來，主講過單片機原理及應用、微機原理及應用、計算機控制系統、集散控制系統、過程控制工程、可編程控制器、檢測技術及儀表、控制儀表及裝置、機牀電氣與控制、化工儀表及自動化、電路原理、電工學、數字電路等多門課程。正式出版著作3部，在《電力設備自動化》等雜誌發表論文30餘篇，主持參與省部級項目5項，完成橫向課題多項，主要研究方向為嵌入式系統應用。