单片机原理及应用

  单片机原理及应用是一门技术性和实践性很强的专业课，其理论与实践是高等院校、特别是应用型本科学生不可缺少的知识和技能。教材是课程内容的依据，选择恰当的教材有助于学生更好地理解、掌握知识，进而把握整个课程知识体系。近年来，专业课教材如何满足课程的需要，符合应用型本科教育的要求和学生就业的实际需求，已成为进一步深化开展课程建设的一道难题。

  但是，目前没有完全针对应用型本科学生的应用型培养模式的适用教材。我们根据高等院校应用型本科培养人才的指导思想，编写出了这本适合本层次学生的实用性教材。在本教材的编写过程中，我们研究了市场上国内外同类教材的长处和不足，取长舍短，用新的方法处理了现有国内外教材未能解决或解决得不好的问题，体现出自己的特色。国内单片机课程教材对于实际设计原理讲解较多，而有些内容在其他课程中已经讲授，造成内容重复叙述，这种教材对于应用型本科学生并不适用，学生在对内容的理解掌握上感到比较困难。本教材在总体结构和内容上与其他教材都有所不同，删减不必要的烦琐内容，避免将宝贵的时间和精力浪费在不重要的、非本质的东西上，每章节以具体实例为落脚点，便于学生对本章内容的消化理解，提高学习效率，简单而精彩。与市场上同类教材相比，本教材目标明确，重点突出，内容编写有利于教师教学和学生自学。

  本教材以MCS-51系列单片机和汇编语言等经典内容为主，注重归纳共性和总结规律，结构以人的认识规律为导向，较好地处理了经典内容与现代内容的关系，针对单片机课程教学实践性强的特点，从应用型本科学生教育的要求出发，充分体现本课程的“实践技术性”教学特色。从应用的角度出发，由浅入深、突出重点来编排单片机教学内容，打破传统的单一教学模式，章节编排更趋于合理，通用性、系统性和实用性更好。

  教材内容基本上是为应用型本科学生的应用型培养模式而设计。本书以常用的MCS-51系列单片机为核心，共分10章，主要包括单片机概述、内部结构及工作原理、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时器/计数器、存储器扩展、并行I/O接口扩展、串行通信技术、测控接口等内容，并在此基础上介绍单片机应用系统的设计方法，以培养学生在工程应用中解决实际问题的能力。

  本教材编写力求简而精，突出重点和要点，既保持了知识的系统性，又注重以浅显易懂的方式切入主题透析难点，使学生花不多的时间就能对单片机的相关知识要素有一个较全面的了解，适应现代快节奏的学习需要。

  全书由李英顺担任主编，沈怀洋、李桂君、张冬梅、徐毅担任副主编。本书是集体劳动成果，是作者多年来从事教学科研的经验积累。在本书的编写过程中，得到了沈阳工业大学工程学院领导的关心和支持，更得到了中国水利水电出版社的鼓励和帮助，本书才得以顺利出版。

  感谢读者阅读本书，由于时间仓促及作者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

前言
第1章  MCS-51系列单片机基础 1
1.1  单片机的发展历程 1
1.2  单片机的应用 2
1.3  单片机的发展趋势 3
1.4  单片机的分类 3
1.5  MCS-51系列单片机 4
本章总结 6
习题 6
第2章  MCS-51单片机的结构和工作原理 7
2.1  单片机的内部结构 7
2.2  单片机的存储器结构 11
2.3  单片机引脚功能 16
2.4  时钟电路与时序 19
2.4.1  时钟信号的产生 19
2.4.2  时钟周期、机器周期与指令周期 20
2.4.3  单片机指令时序 20
2.5  复位及复位电路 22
本章总结 23
习题 24
第3章  MCS-51单片机指令系统 25
3.1  单片机指令系统概述 25
3.1.1  指令与指令系统的概念 25
3.1.2  指令格式 26
3.1.3  指令系统说明 27
3.2  寻址方式 27
3.2.1  寄存器寻址 27
3.2.2  直接寻址 27
3.2.3  寄存器间接寻址 28
3.2.4  立即寻址 28
3.2.5  变址寻址 29
3.2.6  相对寻址指令 29
3.2.7  位寻址 30
3.3  数据传送指令 30
3.3.1  片内数据传送指令 30
3.3.2  片外RAM数据传送指令 34
3.3.3  片外ROM数据传送指令 34
3.4  算术运算和逻辑运算指令 35
3.4.1  算术运算指令 35
3.4.2  逻辑运算指令 39
3.5  控制转移类指令 42
3.5.1  无条件转移指令 42
3.5.2  条件转移指令 43
3.5.3  子程序调用及返回指令 45
3.5.4  空操作指令 47
3.6  位操作指令 47
3.6.1  位传送指令 47
3.6.2  位置1、位清0指令 48
3.6.3  位逻辑运算指令 48
3.6.4  位控制转移指令 48
本章总结 49
习题 50
第4章  汇编语言程序设计 53
4.1  汇编语言程序设计概述 53
4.1.1  程序设计语言 53
4.1.2  汇编语言程序设计步骤 54
4.1.3  汇编语言格式与伪指令 54
4.2  顺序程序设计 57
4.2.1  顺序程序设计方法 57
4.2.2  程序举例 57
4.3  分支程序设计 58
4.3.1  分支程序设计方法 58
4.3.2  程序举例 58
4.4  循环程序设计 59
4.4.1  循环程序设计方法 59
4.4.2  程序举例 60
4.5  子程序的设计 63
4.5.1  子程序设计方法 63
4.5.2  程序举例 64
4.6  常用程序设计 65
4.6.1  查表程序设计 65
4.6.2  运算程序设计 67
4.6.3  码制转换程序设计 68
本章总结 69
习题 69
第5章  MCS-51单片机定时系统与中断系统 71
5.1  中断系统及应用 71
5.1.1  中断的概念 71
5.1.2  中断源 71
5.1.3  中断系统控制 72
5.1.4  中断处理过程 74
5.2  定时器/计数器的结构及应用 77
5.2.1  定时器/计数器的的结构及功能 78
5.2.2  定时器/计数器的控制 79
5.2.3  定时器/计数器的四种工作方式 81
5.3  MCS-51单片机外部中断源的扩展 83
5.4  中断系统的应用 85
本章总结 87
习题 88
第6章  MCS-51单片机的系统扩展与接口技术 90
6.1  概述 90
6.1.1  外部系统总线的构成 90
6.1.2  地址空间的分配 92
6.1.3  I/O接口电路 93
6.2  外部存储器的扩展 94
6.2.1  外部程序存储器的扩展 95
6.2.2  外部数据存储器的扩展 103
6.3  并行I/O口扩展 106
6.3.1  简单I/O口扩展电路 106
6.3.2  利用可编程并行接口芯片8255A扩展I/O口 109
6.3.3  利用可编程接口芯片8155扩展I/O口 116
6.4  键盘接口 121
6.4.1  键盘的工作原理 121
6.4.2  独立式键盘 122
6.4.3  矩阵式键盘 124
6.5  显示器接口 127
6.5.1  LED显示器与接口 128
6.5.2  液晶显示技术 134
6.6  功率驱动接口技术 136
6.6.1  光电耦合器输出接口电路 136
6.6.2  继电器输出接口电路 137
6.6.3  晶闸管接口电路 138
本章总结 140
习题 140
第7章  MCS-51单片机测控接口 142
7.1  D/A转换器及应用 142
7.1.1  D/A转换器概述 143
7.1.2  DAC0832芯片及与单片机接口 144
7.2  A/D转换器及应用 151
7.2.1  A/D转换器概述 151
7.2.2  ADC0809芯片及其与单片机的接口 152
7.3  开关量接口 156
7.3.1  开关量输入接口 156
7.3.2  开关量输出接口 157
本章总结 159
习题 159
第8章  MCS-51单片机串行通信 162
8.1  串行通信基础 162
8.1.1  串行通信的基本原理 163
8.1.2  串行通信的数据通信形式 166
8.1.3  串行通信的传送速率 167
8.1.4  串行通信的错误校验 167
8.1.5  串行通信的接口标准 168
8.2  MCS-51单片机串行接口 173
8.2.1  MCS-51单片机串行接口的结构 173
8.2.2  串行接口的控制寄存器 174
8.2.3  串行接口的工作方式 176
8.3  单片机串行接口应用 182
本章总结 186
习题 186
第9章  MCS-51单片机应用系统的可靠性及抗干扰设计 188
9.1  干扰的来源及影响 188
9.1.1  干扰的来源 188
9.1.2  干扰产生的后果 188
9.2  单片机系统中的硬件抗干扰设计 189
9.2.1  干扰的耦合方式 189
9.2.2  常用硬件抗干扰技术 190
9.3  软件抗干扰措施 192
9.3.1  模拟输入信号抗干扰 192
9.3.2  克服系统“死机”的现象 192
9.3.3  系统复位特征 193
9.4  “看门狗”技术和掉电保护 194
9.4.1  “看门狗”技术 194
9.4.2  掉电保护电路 200
习题 202
第10章  单片机应用系统设计与开发 204
10.1  单片机应用系统结构与设计内容 204
10.1.1  单片机应用系统的一般硬件组成 204
10.1.2  单片机应用系统的设计内容 207
10.2  单片机应用系统的一般设计方法 207
10.2.1  确定系统的功能与性能 207
10.2.2  确定系统基本结构 208
10.2.3  单片机应用系统硬件、软件的设计原则 209
10.2.4  硬件设计 210
10.2.5  软件设计 211
10.2.6  资源分配 212
10.3  单片机应用系统的开发 213
10.3.1  单片机应用系统的仿真 213
10.3.2  单片机应用系统的制版 213
10.3.3  单片机应用系统的调试 213
10.3.4  单片机应用系统的编程、下载与运行 214
10.4  单片机在温度数据采集系统中的应用 214
10.4.1  系统硬件设计 214
10.4.2  系统软件设计 218
本章总结 224
习题 224
附录A  MCS-51系列单片机指令系统表 225
附录B  ASCII（美国信息交换标准码）表 230
参考文献 233

1. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第三版） [主编　郭志勇]
2. 单片机原理及应用技术（C语言版） [周国运 鲁庆宾 赵天翔 编著]
3. 单片机实用技术项目教程 [主编 周威 熊辉]
4. 单片机原理及应用项目化教程（C语言版） [主编 谢四连　王善伟　李石林]
5. 单片机控制技术 [李美菊 刘敏 许艳梅]
6. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第二版） [主编 郭志勇]
7. 单片机技术实验实训教程（第二版） [周越 郑棣]
8. 单片机应用教程 [胡云冰 聂振华]
9. 单片机应用系统设计安装与调试 [主编 田浩鹏]
10. 单片机原理及应用设计（第二版） [主编 胡辉 ]
11. 单片机原理及典型应用接口技术 [刘甫 陈健美 编著]
12. 单片机原理及应用教程（C语言版） [主编 周国运]
13. 单片机应用系统设计与训练 [胡辉 主编]
14. 单片机应用技术项目教程（C语言版） [郭志勇]
15. 单片机原理及应用（C语言版） [周国运 主编]
16. 单片机应用技术 [周越 主编]
17. 16位单片机及语音嵌入式系统 [赵定远 马洪江 主编]
18. 单片机原理及应用设计 [胡辉 主编]
19. 单片机原理与应用 [金龙国 主编]
20. 单片机原理与应用技术 [秦实宏 周龙 肖忠 等编著]
21. 单片机接口技术（C51版） [张道德 编著]
22. 单片机原理及基于单片机的嵌入式系统设计 [蔡方凯 主编]
23. 单片机原理与应用 [胡辉 主编]
24. 单片机技术实验实训教程 [周越 等编著]
25. 单片机原理与应用系统设计 [李云钢 等编著]
26. 计算机硬件技术实验教程 [张志勇 戴金波 主编]