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第1章 单片机概述 1

1.1 单片机简介 1

1.2 单片机的发展历史 2

1.3 单片机的特点 2

1.4 单片机的应用 3

1.5 单片机的发展趋势 4

1.6 MCS-51系列与AT89S5×系列单片机 5

1.6.1 MCS-51系列单片机 5

1.6.2 AT89S5×系列单片机简介 6

1.7 各种衍生品种的8051单片机 8

1.7.1 STC系列单片机 8

1.7.2 C8051F×××单片机 9

1.7.3 ADμC812单片机 9

1.7.4 华邦W77系列、W78系列单片机 9

1.8 PIC系列单片机与AVR系列单片机 10

1.8.1 PIC系列单片机 10

1.8.2 AVR系列单片机 11

1.9 其他的嵌入式处理器简介 12

1.9.1 嵌入式DSP处理器 12

1.9.2 嵌入式微处理器 12

思考题及习题1 13

第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构 15

2.1 AT89S52单片机的硬件组成 15

2.2 AT89S52单片机的引脚功能 16

2.2.1 电源及时钟引脚 17

2.2.2 控制引脚 17

2.2.3 并行I、O口引脚 19

2.3 AT89S52单片机的CPU 21

2.3.1 运算器 21

2.3.2 控制器 22

2.4 AT89S52单片机的存储器结构 23

2.4.1 程序存储器空间 23

2.4.2 数据存储器空间 24

2.4.3 特殊功能寄存器 25

2.4.4 位地址空间 28

2.4.5 存储器结构总结 30

2.5 AT89S52单片机的并行I、O端口 30

2.5.1 P0口 30

2.5.2 P1口 32

2.5.3 P2口 32

2.5.4 P3口 33

2.6 时钟电路与时序 34

2.6.1 时钟电路设计 34

2.6.2 时钟周期、机器周期、指令周期与指令时序 35

2.7 复位操作和复位电路 36

2.7.1 复位操作 36

2.7.2 复位电路设计 37

2.8 AT89S52单片机的最小应用系统 38

2.9 看门狗定时器（WDT）功能简介 38

2.10 低功耗节电模式 39

2.10.1 空闲模式 39

2.10.2 掉电运行模式 40

思考题及习题2 40

第3章 C51编程语言基础 42

3.1 C51编程语言简介 42

3.1.1 C51语言与8051汇编语言的比较 42

3.1.2 C51语言与标准C语言的比较 43

3.2 C51语言程序设计基础 43

3.2.1 C51语言中的数据类型与存储类型 44

3.2.2 C51语言的特殊功能寄存器及位变量定义 48

3.2.3 C51语言的绝对地址访问 51

3.2.4 C51语言的基本运算 52

3.2.5 C51语言的分支与循环程序结构 55

3.2.6 C51语言的数组 63

3.2.7 C51语言的指针 65

3.3 C51语言的函数 65

3.3.1 函数的分类 66

3.3.2 函数的参数与返回值 67

3.3.3 函数的调用 68

3.3.4 中断服务函数 69

3.3.5 变量及存储方式 69

3.3.6 宏定义与文件包含 69

3.3.7 库函数 70

思考题及习题3 71

第4章 软件开发工具Keil与虚拟仿真平台Proteus的使用 72

4.1 Keil C51的使用 72

4.1.1 Keil C51简介 72

4.1.2 基本操作 72

4.1.3 添加用户源程序文件 74

4.1.4 程序的编译与调试 75

4.1.5 项目的设置 80

4.2 Proteus虚拟仿真平台简介 83

4.2.1 Proteus功能简介 83

4.2.2 Proteus ISIS的虚拟仿真 84

4.2.3 Proteus的各种虚拟仿真调试工具 90

4.2.4 虚拟设计仿真举例 95

4.2.5 Proteus与Keil的联调 104

思考题及习题4 106

第5章 单片机与显示器件以及开关、键盘的接口设计 107

5.1 单片机控制发光二极管显示 107

5.1.1 单片机与发光二极管的连接 107

5.1.2 I、O端口的编程控制 108

5.2 开关状态检测 112

5.2.1 开关检测案例1 112

5.2.2 开关检测案例2 113

5.3 单片机控制LED数码管的显示 115

5.3.1 LED数码管的显示原理 115

5.3.2 LED数码管的静态显示与动态显示 118

5.4 单片机控制LED点阵显示器显示 121

5.4.1 LED点阵显示器的结构与显示原理 121

5.4.2 控制16×16 LED点阵显示器的案例 122

5.5 单片机控制LCD 1602液晶显示模块的显示 125

5.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介 125

5.5.2 单片机控制字符型LCD1602液晶显示模块显示案例 133

5.6 键盘接口设计 137

5.6.1 键盘接口设计应解决的问题 137

5.6.2 独立式键盘接口设计案例 139

5.6.3 矩阵式键盘的接口设计案例 147

5.6.4 键盘扫描工作方式的选择 151

5.6.5 单片机与专用键盘／显示器芯片HD7279的接口设计 151

思考题及习题5 164

第6章 AT89S52单片机的中断系统 166

6.1 单片机中断技术概述 166

6.2 AT89S52单片机的中断系统结构 166

6.2.1 中断请求源 166

6.2.2 中断请求标志寄存器 167

6.3 中断允许与中断优先级的控制 169

6.3.1 中断允许寄存器IE 169

6.3.2 中断优先级寄存器IP 171

6.4 响应中断请求的条件 173

6.5 外部中断的响应时间 174

6.6 外部中断的触发方式选择 174

6.6.1 电平触发方式 174

6.6.2 跳沿触发方式 174

6.7 中断请求的撤销 175

6.8 中断函数 176

6.9 中断系统应用设计案例 177

6.9.1 单一外中断的应用 177

6.9.2 两个外中断的应用 179

6.9.3 中断嵌套的应用 181

思考题及习题6 183

第7章 AT89S52单片机的定时器／计数器 185

7.1 定时器／计数器T0与T1的结构 185

7.1.1 工作方式控制寄存器TMOD 186

7.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON 186

7.2 定时器／计数器T0与T1的4种工作方式 187

7.2.1 方式0 187

7.2.2 方式1 188

7.2.3 方式2 188

7.2.4 方式3 189

7.3 计数器模式对外部输入的计数信号的要求 191

7.4 定时器／计数器T1、T0的编程应用 191

7.4.1 P1口控制8只LED每0.5 s闪亮一次 191

7.4.2 计数器的应用 193

7.4.3 控制P1.0产生周期为2ms的方波 195

7.4.4 利用T1控制发出1kHz的音频信号 197

7.4.5 LED数码管秒表的制作 198

7.4.6 测量脉冲宽度——门控位GATEx的应用 201

7.4.7 LCD时钟的设计 204

7.5 定时器／计数器T2的结构与工作方式 207

7.5.1 T2的特殊功能寄存器T2CON和T2MOD 207

7.5.2 12的16位自动重装载方式 208

7.5.3 T2的捕捉方式 211

7.5.4 T2的波特率发生器方式及可编程时钟输出 211

思考题及习题7 213

第8章 串行口的工作原理及应用 216

8.1 串行通信基础 216

8.1.1 并行通信与串行通信 216

8.1.2 同步通信与异步通信 217

8.1.3 串行通信的传输模式 218

8.1.4 串行通信的错误校验 218

8.2 串行口的结构 219

8.2.1 串行口控制寄存器SCON 219

8.2.2 特殊功能寄存器PCON 221

8.3 串行口的4种工作方式 221

8.3.1 方式0 221

8.3.2 方式1 226

8.3.3 方式2 228

8.3.4 方式3 229

8.4 多机通信 229

8.5 波特率的制定方法 230

8.5.1 波特率的定义 231

8.5.2 定时器T1产生波特率的计算 231

8.6 串行口应用设计案例 232

8.6.1 串行通信标准接口RS-232、RS-422与RS-485简介 232

8.6.2 方式1的应用设计 235

8.6.3 方式2和方式3的应用设计 243

8.6.4 多机通信的应用设计 246

8.6.5 单片机与PC机串行通信的设计 254

8.6.6 PC机与单片机或与多个单片机的串行通信 259

思考题及习题8 260

第9章 单片机系统的并行扩展 262

9.1 系统并行扩展技术 262

9.1.1 系统并行扩展结构 262

9.1.2 地址空间分配 264

9.1.3 外部地址锁存器 266

9.2 外部数据存储器的并行扩展 267

9.2.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 268

9.2.2 读／写片外RAM的操作时序 269

9.2.3 并行扩展数据存储器的设计 270

9.2.4 单片机外扩数据存储器RAM6264的案例设计 272

9.3 片内Flash存储器的编程 274

9.3.1 使用通用编程器的程序写入 275

9.3.2 使用下载线的ISP编程 275

9.4 E2PROM存储器的并行扩展 276

9.4.1 并行E2PROM芯片简介 276

9.4.2 AT89S52单片机扩展E2PROM AT2864的设计 276

9.5 AT89S52单片机扩展并行I、O芯片82C55的设计 278

9.5.1 I、O接口扩展概述 278

9.5.2 并行I、O芯片82C55简介 279

9.5.3 82C55芯片的3种工作方式 283

9.5.4 AT89S52单片机与82C55芯片的接口设计 287

9.6 利用74LSTTL芯片扩展并行I、O口 288

9.7 用AT89S52单片机的串行口扩展并行输入／输出口 290

9.7.1 用74LS165芯片扩展并行输入口 290

9.7.2 用74LS164芯片扩展并行输出口 291

思考题及习题9 293

第10章 AT89S52单片机系统的串行扩展 294

10.1 单总线串行扩展 294

10.1.1 单总线扩展的典型应用——DS18B20的温度测量系统 294

10.1.2 设计案例：单总线DS18B20温度测量系统 297

10.2 SPI总线串行扩展 301

10.3 I2C总线的串行扩展 302

10.3.1 I2C串行总线系统的基本结构 302

10.3.2 I2C串行总线的数据传送规定 303

10.3.3 AT89S52的I2C串行总线扩展系统 306

10.3.4 I2C串行总线数据传送的模拟 307

10.3.5 利用I2C串行总线扩展E2PROM AT24C02的IC卡设计 311

思考题及习题10 319

第11章 AT89S52单片机与DAC、ADC的接口 320

11.1 单片机扩展DAC概述 320

11.2 单片机扩展并行8位DAC0832芯片的设计 321

11.2.1 DAC0832芯片简介 321

11.2.2 案例设计：单片机扩展DAC0832芯片的程控电压源 322

11.2.3 案例设计2：波形发生器的制作 324

11.3 单片机扩展串行10位DAC-TLC5615芯片 331

11.3.1 串行DAC-TLC5615芯片简介 331

11.3.2 案例设计：单片机扩展串行DAC-TLC5615芯片的设计 332

11.4 单片机扩展ADC概述 335

11.5 单片机并行扩展8位A、D转换器ADC0809 336

11.5.1 案例设计：单片机控制ADC0809芯片进行A、D转换 338

11.5.2 案例设计：两路输入的数字电压表的设计 340

11.6 单片机扩展串行8位A、D转换器TLC549 343

11.6.1 TLC549芯片的特性及工作原理 344

11.6.2 案例设计：单片机扩展TLC549芯片的设计 345

11.7 单片机扩展串行12位A、D转换器TLC2543的设计 347

11.7.1 TLC2543芯片的特性及工作原理 347

11.7.2 案例设计：单片机扩展TLC2543芯片的设计 349

11.8 数据采集的软件滤波 353

11.8.1 算术平均滤波 353

11.8.2 滑动平均滤波 353

11.8.3 中位值滤波 354

11.8.4 防脉冲干扰滤波 355

思考题及习题11 356

第12章 单片机各种应用设计 358

12.1 单片机控制步进电机的设计 358

12.2 单片机控制直流电机 360

12.3 频率计的制作 363

12.4 电话拨号的模拟 366

12.5 8位竞赛抢答器设计 373

12.6 基于时钟／日历芯片DS1302的电子钟设计 379

思考题及习题12 386

第13章 功率接口设计 388

13.1 单片机与外围集成数字驱动电路的接口 388

13.2 单片机与光电耦合器的接口 390

13.2.1 晶体管输出型光电耦合器驱动接口 390

13.2.2 晶闸管输出型光电耦合器驱动接口 394

13.3 单片机与继电器的接口 395

13.3.1 单片机与直流电磁式继电器功率接口 395

13.3.2 单片机与交流电磁式接触器的接口 395

13.4 单片机与晶闸管的接口 396

13.4.1 单向晶闸管 396

13.4.2 双向晶闸管 396

13.4.3 光耦合双向晶闸管驱动器 397

13.5 单片机与集成功率电子开关输出接口 399

13.5.1 集成功率电子开关TWH8751简介 399

13.5.2 集成功率电子开关TWH8751的典型应用 400

13.6 单片机与固态继电器的接口 401

13.6.1 固态继电器的特性与分类 401

13.6.2 固态继电器的应用 402

13.7 低压开关量信号输出技术 405

思考题及习题13 406

第14章 单片机应用系统抗干扰与可靠性设计 407

14.1 干扰的来源 407

14.2 供电系统干扰及其抗干扰措施 408

14.2.1 电源噪声来源、种类及危害 408

14.2.2 供电系统的抗干扰设计 408

14.3 过程通道干扰的抑制措施——隔离 409

14.3.1 光电隔离的基本配置 409

14.3.2 光电隔离的实现 410

14.4 空间干扰及抗干扰措施 411

14.4.1 接地技术 411

14.4.2 屏蔽技术 414

14.5 反电动势干扰的抑制 415

14.6 印制电路板的抗干扰设计 416

14.6.1 地线及电源线设计 416

14.6.2 去耦电容的配置 416

14.6.3 印制电路板的布线的抗干扰设计 417

14.7 看门狗定时器的抗干扰编程 418

思考题及习题14 419

第15章 单片机应用系统的设计与调试 420

15.1 单片机应用系统的设计步骤 420

15.2 单片机应用系统设计 421

15.2.1 硬件设计应考虑的问题 421

15.2.2 典型的单片机应用系统 422

15.2.3 系统设计中的总线驱动 423

15.2.4 软件设计考虑的问题 425

15.3 单片机应用系统的仿真开发与调试 425

思考题及习题15 429

附录1 头文件“LCD1602.h”清单 431

附录2 头文件“DS1302.h”清单 433

参考书目 439