单片机原理与应用技术

本书是根据高等教育“单片机原理与应用”课程教学基本要求编写的。介绍了使用*广泛的MCS-51系列单片机的工作原理、内部各功能部件的结构、内部硬件资源及应用编程、外部扩展技术。本书采用汇编语言和C语言相对照的编写方式，同时通过实例介绍汇编语言和C语言的混合编程。本书还介绍了单片机应用系统的基本设计方法，并附有大量的设计实例。*后一章是实验与课程设计，实验部分安排了10个实验，采用汇编语言和C语言实现；课程设计部分精选了单片机应用的典型应用实例和20个课程设计题目，并给出了设计要求，内容详实。本书既可作为计算机、电子、机电、测控等相关专业的本科或高职教材，也可供相关工程技术人员参考。

朱文忠，男，教授，自1995年起在四川理工学院计算机学院任教。是四川省计算机学会教育培训专业委员会理事、自贡市信息安全委员会委员。负责四川省精品课程《微机原理及应用》、四川理工学院精品课程《单片机原理及应用》的教学工作。负责"基于数据同化的釜溪河流域水体参数浓度遥感估算研究（2015YSGZZ04）”、"面向智慧旅游信息系统构建的旅游数据整合研究（ZHZ14-02）”、"物联网控制系统中信息传输关键技术及应用研究（2014WY06）”等7个四川省重点项目。编写《微型计算机原理及应用——理论、实验、课程设计》、《计算机两部教材组成原理》2部教材。作为第一获奖人，曾获得四川省教学成果奖1次，校级教学成果奖2次。

第1章 单片机概述\t1
1．1 单片机的概念\t1
1．1．1 单片机的定义\t1
1．1．2 单片机的诞生\t1
1．1．3 单片机的应用领域\t2
1．1．4 单片机与嵌入式系统\t2
1．2 单片机发展史及发展趋势\t2
1．3 MCS-51系列单片机及其兼容产品\t3
1．3．1 MCS-51系列单片机分类\t4
1．3．2 MCS-51系列单片机的兼容产品\t5
1．4 计算机基础知识\t6
1．4．1 数制\t6
1．4．2 数制转换\t7
1．4．3 编码\t8
1．4．4 计算机中数的表示\t9
本章小结\t10
习题与思考题\t10
第2章 MCS-51单片机硬件结构\t12
2．1 MCS-51系列单片机的基本结构\t12
2．1．1 MCS-51系列单片机的总体基本结构\t12
2．1．2 MCS-51系列单片机主要功能部件\t12
2．1．3 8051单片机内部结构及引脚\t13
2．1．4 外部总线构成\t15
2．2 MCS-51单片机的中央处理器\t16
2．2．1 CPU的组成\t16
2．2．2 指令执行的基本步骤\t16
2．2．3 时钟电路及时钟时序单位\t17
2．3 MCS-51单片机的内部存储器\t20
2．3．1 存储器结构及地址分配\t20
2．3．2 内部程序存储器\t21
2．3．3 内部数据存储器\t22
2．3．4 堆栈\t26
2．4 MCS-51单片机的工作方式\t27
2．4．1 执行指令程序方式\t27
2．4．2 掉电保护方式\t28
2．4．3 低功耗方式\t28
本章小结\t30
习题与思考题\t30
第3章 MCS-51单片机指令系统\t33
3．1 MCS-51单片机指令概述\t33
3．1．1 MCS-51单片机汇编语言指令格式\t33
3．1．2 布尔处理机\t33
3．1．3 指令中的常用符号\t34
3．2 MCS-51单片机的寻址方式\t34
3．2．1 立即寻址\t35
3．2．2 直接寻址\t35
3．2．3 寄存器寻址\t36
3．2．4 寄存器间接寻址\t36
3．2．5 基址加变址寻址\t37
3．2．6 相对寻址\t38
3．2．7 位寻址\t39
3．3 MCS-51单片机的指令系统\t40
3．3．1 数据传送指令\t40
3．3．2 算术运算指令\t45
3．3．3 逻辑运算和移位指令\t48
3．3．4 控制转移指令\t51
3．3．5 位操作指令\t56
本章小结\t58
习题与思考题\t59
第4章 汇编语言程序设计\t65
4．1 程序设计基础\t65
4．1．1 汇编语言源程序设计的步骤\t66
4．1．2 汇编语言的语句格式\t67
4．1．3 汇编语言的伪指令\t68
4．1．4 MCS-51单片机汇编语言源程序格式及上机过程\t73
4．2 单片机汇编语言程序的控制结构\t74
4．2．1 顺序结构程序设计\t74
4．2．2 分支结构程序设计\t75
4．2．3 循环结构程序设计\t76
4．2．4 子程序设计\t81
4．3 MCS-51单片机汇编语言程序设计举例\t83
4．3．1 数据传送程序设计\t83
4．3．2 算术运算程序设计\t84
4．3．3 数制转换程序设计\t87
4．3．4 查表程序设计\t90
4．3．5 数据检索程序设计\t92
本章小结\t94
习题与思考题\t95
第5章 C51应用基础\t97
5．1 Keil C51简介\t97
5．2 C51程序设计概述\t97
5．2．1 C51语言的特点\t97
5．2．2 C51程序与标准C程序的区别\t98
5．2．3 C51的标识符与关键字\t98
5．2．4 C51语言程序的书写格式\t99
5．3 C51数据类型\t99
5．3．1 C51的数据类型\t99
5．3．2 数据类型转换\t102
5．4 C51的运算量\t103
5．4．1 常量\t103
5．4．2 变量\t104
5．4．3 存储模式\t105
5．5 C51的运算符和表达式\t106
5．5．1 C51运算符简介\t106
5．5．2 算术运算符和算术表达式\t107
5．5．3 关系运算符与关系表达式\t107
5．5．4 逻辑运算符与逻辑表达式\t108
5．5．5 位运算符\t108
5．5．6 赋值运算符和赋值表达式\t111
5．5．7 复合赋值运算符和复合赋值表达式\t111
5．5．8 逗号运算符和逗号表达式\t111
5．5．9 条件运算符和条件表达式\t112
5．5．10 指针和地址运算符\t112
5．5．11 sizeof运算符\t112
5．6 C51的基本语句\t114
5．6．1 表达式语句和空语句\t114
5．6．2 复合语句\t115
5．6．3 条件语句\t115
5．6．4 开关语句\t117
5．6．5 循环结构\t119
5．7 C51的指针\t121
5．7．1 C51指针变量\t122
5．7．2 指针的运算\t124
5．7．3 通过指针宏访问存储器\t124
5．8 C51的函数\t126
5．8．1 C51函数分类\t126
5．8．2 C51函数的定义\t127
5．8．3 C51中断函数的定义\t128
5．8．4 C51的部分头文件和库函数\t129
5．9 C51程序设计应用举例\t132
5．9．1 8051单片机I/O口操作\t132
5．9．2 再入函数的定义\t133
5．9．3 排序和查找\t133
5．9．4 码制转换\t136
本章小结\t138
习题与思考题\t139
第6章 MCS-51单片机的硬件资源及其应用\t141
6．1 并行I/O端口\t141
6．1．1 端口功能\t141
6．1．2 端口原理及操作\t142
6．1．3 并行口应用举例\t146
6．2 MCS-51的中断系统\t147
6．2．1 MCS-51中断系统的组成及中断源\t148
6．2．2 MCS-51的中断控制\t149
6．2．3 MCS-51的中断响应过程\t152
6．2．4 MCS-51的中断程序设计\t155
6．3 MCS-51单片机的定时/计数器\t158
6．3．1 定时/计数器的功能概述\t158
6．3．2 定时/计数器的结构、控制及工作方式\t159
6．3．3 定时/计数器的编程及应用\t165
6．4 MCS-51单片机的串行接口及其串行通信\t168
6．4．1 串行通信的基本概念\t169
6．4．2 MCS-51单片机的串行口及控制寄存器\t170
6．4．3 MCS-51单片机的串行通信工作方式\t172
6．4．4 串行口应用举例\t175
本章小结\t183
习题与思考题\t183
第7章 MCS-51单片机系统扩展及其应用\t187
7．1 存储器的扩展\t187
7．1．1 扩展技术的原理和方法\t187
7．1．2 常用半导体存储器芯片\t190
7．1．3 程序存储器扩展\t193
7．1．4 数据存储器扩展设计\t195
7．1．5 单片机扩展外部存储器空间地址分配\t195
7．1．6 多片存储器扩展设计\t198
7．2 I/O接口的扩展\t200
7．2．1 简单I/O接口扩展\t200
7．2．2 用串行口扩展并行I/O接口\t202
7．2．3 可编程I/O接口扩展\t203
7．3 D/A、A/D转换及其接口扩展\t208
7．3．1 A/D转换芯片ADC0809简介\t208
7．3．2 ADC0809与MCS-51型单片机的接口\t210
7．4 MCS-51型单片机与D/A转换接口\t212
7．4．1 D/A转换芯片ADC0832简介\t213
7．4．2 DAC0832与MCS-51单片机的接口\t215
7．5 MCS-51单片机键盘接口\t218
7．5．1 独立式键盘\t218
7．5．2 矩阵式键盘\t221
7．6 MCS-51单片机显示器接口\t226
7．6．1 LED显示器的结构与原理\t226
7．6．2 LED显示器的显示方式\t227
7．6．3 LED显示接口典型应用电路\t229
本章小结\t232
习题与思考题\t233
第8章 串行总线扩展技术\t234
8．1 串行总线扩展概述\t234
8．1．1 串行扩展的种类\t234
8．1．2 串行扩展的特点\t234
8．2 I2C串行扩展总线\t235
8．3 SPI串行扩展接口\t237
8．3．1 SPI总线的结构原理\t237
8．3．2 SPI总线的软件模拟\t238
8．3．3 SPI串行扩展应用实例\t239
8．4 串行单总线（1-Wire）技术\t241
8．4．1 单总线的工作原理\t241
8．4．2 单总线应用实例――数字温度测量与控制\t242
本章小结\t248
习题与思考题\t248
第9章 MCS-51单片机应用系统设计\t249
9．1 MCS-51单片机应用系统的结构\t249
9．2 MCS-51单片机应用系统设计\t250
9．2．1 总体方案设计\t250
9．2．2 硬件设计\t251
9．2．3 软件设计\t251
9．2．4 可靠性设计\t253
9．3 单片机应用系统的调试、测试\t256
9．3．1 硬件调试\t256
9．3．2 软件调试\t257
9．3．3 系统联合调试\t258
9．3．4 现场调试及性能测试\t258
9．4 单片机应用系统举例\t259
9．4．1 单片机在控制系统中的应用\t259
9．4．2 单片机在里程、速度计量中的应用\t261
9．4．3 数字电子时钟系统设计实例\t265
9．4．4 单片机遥控系统的应用设计\t273
本章小结\t296
习题与思考题\t297
第10章 实验与课程设计\t298
10．1 DVCC-ZHC2/DVCC-52196JH/JH+单片机仿真实验系统使用简介\t298
10．1．1 实验系统的启动\t298
10．1．2 实验系统键盘简介\t299
10．1．3 DVCC实验系统的工作方式\t300
10．1．4 实验过程中实验结果的查看\t301
10．1．5 实验的一般步骤\t301
10．2 Keil ?Vision开发环境简介\t302
10．2．1 Keil ?Vision简介\t302
10．2．2 Keil ?Vision3 集成开发环境\t302
10．2．3 使用Keil C51进行单片机程序设计实验的一般步骤\t303
10．3 基础性实验\t306
实验一 清零实验\t306
实验二 拆字实验\t308
实验三 数据排序实验\t309
实验四 多分支实验\t312
实验五 单片机I/O口实验（P3和P1口应用）\t314
实验六 并行I/O口8255扩展实验\t316
实验七 A/D转换ADC0809应用\t320
实验八 D/A转换DAC0832应用\t323
实验九 串并转换实验\t326
实验十 音乐发声器（电子音响）实验\t328
实验十一 继电器控制实验\t331
10．4 设计性实验\t333
实验一 P1口实验\t333
实验二 独立式按键实验\t335
实验三 7段LED数码管实验\t337
实验四 8051内部定时器实验\t339
实验五 4×4矩阵式键盘实验\t342
10．5 课程设计\t346
10．5．1 设计目的\t346
10．5．2 内容及时间安排\t346
10．5．3 基本要求\t347
10．5．4 考核及评分标准\t347
10．5．5 设计报告内容及要求\t347
10．5．6 课程设计实例\t347
10．5．7 课程设计参考题目及要求\t356
附录A ASCII码表\t359
附录B MCS-51系列单片机指令表\t360
附录C 常用数字集成电路引脚图\t364
参考文献\t368