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第一部分　单片机及其基本组成 1

第1章　单片机概述 2

1.1 单片机 2

1.1.1　什么是单片机 2

1.1.2　通用单片机和专用单片机 2

1.2　单片机系统 3

1.2.1 单片机的硬件系统 3

1.2.2　单片机的软件系统 3

1.3　单片机的发展与应用 4

1.3.1 单片机发展概述 4

1.3.2 MCS-51单片机系列 5

思考与练习题 6

1.3.3　单片机的应用 6

第2章 MCS-51单片机的硬件结构 7

2.1　概述 7

2.1.1 MCS-51单片机的内部结构框图 7

2.1.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 8

2.2 中央处理器CPU 10

2.2.1 CPU的组成 10

2.2.2　指令执行的基本过程 10

2.2.3　时钟电路 11

2.2.4　时序与时序定时单位 12

2.3 MCS-51单片机的内部存储器 13

2.3.1 MCS-51单片机系统的存储器结构及地址空间 13

2.3.2 MCS-51单片机的内部数据存储器 14

2.3.3　特殊功能寄存器 16

2.3.4　堆栈及其存储特性 19

2.3.5 内部程序存储器 20

2.4 MCS-51单片机并行输入／输出端口 20

2.4.1　端口的功能 20

2.4.2　端口的内部结构与运作 21

2.5 MCS-51单片机的复位 26

2.5.1 复位电路 26

2.5.2　单片机的复位状态 26

2.6　单片机的几种工作方式 27

2.6.1　程序执行方式 27

2.6.2　掉电保护方式 27

2.6.3　低功耗方式 27

思考与练习题 28

课内练习一 29

第二部分　MCS-51单片机的指令系统及程序设计 31

第3章 MCS-51单片机的指令系统 32

3.1　指令格式及常用符号 32

3.1.1　指令的汇编语言格式 32

3.1.2　指令编码的格式 33

3.1.3　常用的符号 34

3.2 MCS-51单片机的寻址方式 35

3.2.1　立即寻址 35

3.2.2　直接寻址 35

3.2.3　寄存器寻址 35

3.2.4　寄存器间接寻址 36

3.2.5　变址寻址 37

3.2.6　相对寻址 37

3.3.1 以累加器A为目的操作数的指令（4条） 38

3.3　数据传送指令 38

3.2.7　位寻址 38

3.3.2　以寄存器Rn为目的操作数的指令（3条） 39

3.3.3 以直接地址direct为目的操作数的指令（5条） 39

3.3.4 以间接地址＠Ri为目的操作数的指令（3条） 40

3.3.5 以DPTR为目的操作数的指令（1条） 40

3.3.6　访问外部RAM的指令（4条） 41

3.3.7　读程序存储器的指令（2条） 41

3.3.8　数据交换指令（4条） 42

3.3.9　堆栈操作指令（2条） 43

3.4　算术运算类指令 43

3.4.1　加法指令（14条） 43

3.4.2　减法指令（8条） 45

3.4.3　乘法指令（1条） 46

3.4.4　除法指令（1条） 47

3.5　逻辑运算与移位类指令 47

3.5.1　逻辑与指令（6条） 47

3.5.2　逻辑或指令（6条） 47

3.5.3　逻辑异或指令（6条） 48

3.5.4　清零与取反指令（2条） 48

3.5.5　移位指令（5条） 49

3.6　控制转移类指令 49

3.6.1　无条件转移指令（4条） 49

3.6.2　条件转移指令（8条） 51

3.6.3　调用与返回指令（4条） 53

3.7　位操作类指令 55

3.7.1　位变量传送指令（2条） 55

3.6.4　空操作指令（1条） 55

3.7.2　位清零和置位指令（4条） 56

3.7.3　位逻辑运算指令（6条） 56

3.7.4　位条件转移指令（5条） 56

思考与练习题 57

软件实验一 59

第4章　MCS-51单片机汇编语言程序设计 63

4.1　程序设计的基本方法 63

4.1.1　程序设计的步骤 63

4.1.2　汇编语言源程序的编辑和汇编 65

4.2　汇编语言程序的基本形式与设计举例 69

4.2.1　顺序程序 69

4.2.2　分支程序 70

4.2.3　循环程序 72

4.2.4　子程序 75

4.2.5　其他实用程序 78

思考与练习题 86

课内练习二 88

软件实验二 91

第三部分　MCS-51单片机的基本功能单元 95

第5章　MCS-51单片机的中断系统 96

5.1 中断的基本概念 96

5.1.1 中断的定义 96

5.1.2 中断与调用子程序的区别 96

5.1.3　中断的作用 97

5.2　中断机构及操作 97

5.2.1 中断源 97

5.2.2　中断请求标志 98

5.2.3 中断的控制 99

5.3.1 中断请求 100

5.3.2　中断查询和响应 100

5.3　中断处理过程 100

5.3.3 中断处理 102

5.3.4　中断返回 102

5.4　中断程序举例 103

思考与练习题 105

第6章　MCS-51单片机的定时器／计数器 106

6.1 定时器／计数器的结构和工作原理 106

6.1.1　定时方式概述 106

6.1.2　定时器／计数器的结构 107

6.1.3　定时器／计数器的定时与计数功能 107

6.2.2　工作方式控制寄存器TMOD 108

6.2　定时器／计数器的控制 108

6.2.1　定时器控制寄存器TCON 108

6.2.3　中断允许控制寄存器IE 109

6.3　定时器／计数器的工作方式 109

6.3.1　工作方式0 109

6.3.2　工作方式1 110

6.3.3　工作方式2 111

6.3.4　工作方式3 113

思考与练习题 115

第7章 MCS-51单片机的串行口 116

7.1　数据通信基础知识 116

7.1.1　数据通信的概念 116

7.1.2　通信协议 116

7.1.3　数据传输模式 118

7.1.4　双工通信方式 119

7.1.5 串行通信接口电路 119

7.1.6　串行通信总线标准 120

7.2 MCS-51单片机的串行口结构与工作原理 123

7.2.1 串行口结构 123

7.2.2　串行口的工作原理 125

7.3 串行口的控制寄存器 125

7.3.1 串行口控制寄存器SCON 125

7.3.2　电源控制寄存器PCON 126

7.3.3 中断允许寄存器IE 127

7.4　串行口的工作方式 127

7.4.1 工作方式0 127

7.4.2　工作方式1 129

7.4.3　工作方式2 131

7.4.4　工作方式3 132

7.4.5　串行通信编程的程序流程 133

7.5　单片机与PC的通信 138

7.5.1　单片机与PC串行通信的基本方法 138

7.5.2　单片机与PC串行口电平转换方法 139

7.5.3　单片机与PC串行通信编程方法 139

思考与练习题 139

课内练习三 140

硬件实验一 142

第四部分　单片机的扩展技术及应用系统的研制 146

第8章　MCS-51单片机的并行扩展技术 147

8.1　单片机并行扩展的总线结构及编址技术 147

8.1.1　并行扩展系统结构 147

8.1.2　并行扩展总线的构造 148

8.1.3　编址技术 149

8.2　存储器的并行扩展 151

8.2.1 片外存储器的访问过程 151

8.2.2　存储器并行扩展实例 153

8.3　单片机应用系统中并行I/O端口的扩展 160

8.3.1　并行输入／输出端口的简单扩展 160

8.3.2 单片机应用系统的可编程并行I/O芯片的扩展 164

8.4　并行A/D和D/A转换器及其与单片机的接口 180

8.4.1 A/D转换器及其与单片机的接口 180

8.4.2 D/A转换器及其与单片机的接口 185

8.5　单片机与LED显示器及键盘接口 191

8.5.1　单片机与LED显示器的接口 191

8.5.2　单片机与键盘的接口 198

8.5.3 8279键盘／显示器接口芯片 203

8.6　单片机与液晶显示器LCD接口 214

8.6.1 ICM7211的结构与引脚 215

8.6.2 ICM7211应用举例 217

8.7 单片机与打印机接口 218

8.7.1　微型打印机简介 219

8.7.2　打印机与单片机接口 219

思考与练习题 221

第9章 MCS-51单片机的串行扩展技术 223

9.1 I2C总线接口技术 223

9.1.1 I2C总线接口 223

9.1.2 I2C总线的软件模拟 227

9.2 SPI串行外设接口 231

9.2.2 SPI总线的软件模拟 232

9.2.1 SPI总线的组成 232

9.2.3 SPI总线接口应用实例 233

9.3 MCS-51单片机串行口工作方式0串行扩展接口 239

9.3.1 单片机串行口工作方式0串行扩展接口组成 239

9.3.2　串行工作方式0串行扩展接口实例 239

思考与练习题 241

第10章　单片机应用系统的研制 242

10.1 单片机应用系统的组成 242

10.1.1　典型应用系统 242

10.1.2　单片机应用系统的构成方式 242

10.2　单片机应用系统研制的基本方法 243

10.2.1　总体论证 243

10.2.2　系统设计 244

10.2.3　单片机应用系统硬件与软件的开发 245

10.2.4　单片机开发系统的基本组成及作用 246

10.3　单片机应用系统常用的抗干扰技术 247

10.3.1　硬件抗干扰方式 247

10.3.2　软件抗干扰方式 248

10.3.3　采用Watch Dog Timer（看门狗定时器）技术 248

思考与练习题 250

课内练习四 250

硬件实验二 252

第五部分　单片机应用技术课程设计 256

附录A 259

模拟试卷一 259

模拟试卷二 263

附录B MCS-51单片机指令汇总 267

参考文献 274