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第1章 单片机概述 1

1.1　什么是单片机 1

1.2　单片机的历史及发展概况 2

1.3　8位单片机的主要生产厂家和机型 3

1.4　单片机的发展趋势 4

1.5　单片机的应用 5

1.6　MCS-51系列单片机 7

思考题及习题 9

第2章 MCS-51单片机的硬件结构 10

2.1　MCS-51单片机的硬件结构 10

2.2　MCS-51的引脚 12

2.2.1　电源及时钟引脚 13

2.2.2　控制引脚 14

2.2.3　I/O口引脚 15

2.3　MCS-51的CPU 15

2.3.1　运算器 15

2.3.2　控制器 17

2.4　MCS-51存储器的结构 18

2.4.1　程序存储器 19

2.4.2　内部数据存储器 20

2.4.3　特殊功能寄存器（SFR） 21

2.4.4　位地址空间 24

2.4.5　外部数据存储器 25

2.5　并行I/O端口 26

2.5.1　P0端口 26

2.5.2　P1端口 28

2.5.3　P2端口 28

2.5.4　P3端口 29

2.5.5　P0～P3端口功能总结 30

2.6　时钟电路与时序 31

2.6.1　时钟电路 31

2.6.2　机器周期、指令周期与指令时序 32

2.7　复位操作和复位电路 34

2.7.1　复位操作 34

2.7.2　复位电路 35

思考题及习题 36

第3章 MCS-51的指令系统 39

3.1　指令系统概述 39

3.2　指令格式 39

3.3　指令系统的寻址方式 40

3.4　MCS-51指令系统分类介绍 44

3.4.1　数据传送类指令 44

3.4.2　算术操作类指令 48

3.4.3　逻辑运算指令 53

3.4.4　控制转移类指令 55

3.4.5　位操作指令 59

思考题及习题 64

第4章 MCS-51汇编语言程序设计 67

4.1　汇编语言程序设计概述 67

4.1.1　机器语言、汇编语言和高级语言 67

4.1.2　汇编语言语句的种类和格式 69

4.1.3　伪指令 71

4.1.4　汇编语言程序设计步骤 73

4.2　汇编语言源程序的汇编 74

4.2.1　手工汇编 74

4.2.2　机器汇编 74

4.3　汇编语言实用程序设计 75

4.3.1　汇编语言程序的基本结构形式 75

4.3.2　子程序的设计 76

4.3.3　查表程序设计 79

4.3.4　关键字查找程序设计 82

4.3.5　数据极值查找程序设计 83

4.3.6　数据排序程序设计 84

4.3.7　分支转移程序设计 87

4.3.8　循环程序设计 91

4.3.9　码制转换程序设计 94

思考题及习题 98

第5章 MCS-51的中断系统 100

5.1　中断的概念 100

5.2　MCS-51中断系统的结构 101

5.3　中断请求源 102

5.4　中断控制 103

5.4.1　中断允许寄存器IE 103

5.4.2　中断优先级寄存器IP 105

5.5　响应中断请求的条件 107

5.6　外部中断的响应时间 108

5.7　外部中断的触发方式选择 109

5.7.1　电平触发方式 109

5.7.2　跳沿触发方式 109

5.8　中断请求的撤消 110

5.9　中断服务程序的设计 111

5.10　多外部中断源系统设计 114

5.10.1　定时器／计数器作为外部中断源的使用方法 114

5.10.2　中断和查询结合的方法 115

思考题及习题 116

第6章 MCS-51的定时器／计数器 118

6.1　定时器／计数器的结构 118

6.1.1　工作方式控制寄存器TMOD 119

6.1.2　定时器／计数器控制寄存器TCON 120

6.2　定时器／计数器的4种工作方式 120

6.2.1　方式0 120

6.2.2　方式1 121

6.2.3　方式2 122

6.2.4　方式3 122

6.3　定时器／计数器对输入信号的要求 124

6.4　定时器／计数器的编程和应用 125

6.4.1　方式1的应用 125

6.4.2　方式2的应用 128

6.4.3　方式3的应用 130

6.4.4　门控制位GATE的应用——测量脉冲宽度 132

6.4.5　实时时钟的设计 133

6.4.6　运行中读定时器／计数器 135

思考题及习题 136

第7章 MCS-51的串行口 137

7.1　串行口的结构 137

7.1.1　串行口控制寄存器SCON 138

7.1.2　特殊功能寄存器PCON 139

7.2　串行口的4种工作方式 140

7.2.1　方式0 140

7.2.2　方式1 141

7.2.3　方式2 143

7.2.4　方式3 145

7.3　多机通信 145

7.4　波特率的制定方法 147

7.4.1　波特率的定义 147

7.4.2　定时器T1产生波特率的计算 147

7.5　串行口的编程和应用 149

7.5.1　串行口方式1应用编程（双机通信） 149

7.5.2　串行口方式2应用编程 154

7.5.3　串行口方式3应用编程（双机通信） 154

思考题及习题 157

第8章 MCS-51单片机扩展存储器的设计 159

8.1　概述 159

8.2　系统总线及总线构造 160

8.2.1　系统总线 160

8.2.2　构造系统总线 161

8.2.3　单片机系统的串行扩展技术 162

8.3　读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 163

8.3.1　存储器扩展的读写控制 163

8.3.2　存储器地址空间分配 163

8.3.3　外部地址锁存器 170

8.4　程序存储器EPROM的扩展 172

8.4.1　常用EPROM芯片介绍 173

8.4.2　程序存储器的操作时序 176

8.4.3　典型的EPROM接口电路 178

8.5　静态数据存储器的扩展 180

8.5.1　常用的静态RAM（SRAM）芯片 180

8.5.2　外扩数据存储器的读写操作时序 182

8.5.3　典型的外扩数据存储器的接口电路 182

8.6　EPROM和RAM的综合扩展 186

8.6.1　综合扩展的硬件接口电路 186

8.6.2　外扩存储器电路的工作原理及软件设计 188

8.7　E2PROM的扩展 190

8.7.1　常用的E2PROM芯片 190

8.7.2　E2PROM的工作方式 192

8.7.3　MCS-51扩展E2PROM的方法 194

8.8　ATMEL 89C51/89C55单片机的片内闪烁存储器 196

8.8.1　89C51的性能及片内闪烁存储器 197

8.8.2　片内闪烁存储器的编程 198

思考题及习题 198

第9章 MCS-51扩展I/O接口的设计 200

9.1　I/O接口扩展概述 200

9.1.1　I/O接口的功能 200

9.1.2　I/O端口的编址 201

9.1.3　I/O数据的几种传送方式 201

9.1.4　I/O接口电路 202

9.2　MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口设计 202

9.2.1　8255A芯片介绍 202

9.2.2　工作方式选择控制字及C口置位／复位控制字 205

9.2.3　8255A的3种工作方式 206

9.2.4　MCS-51单片机和8255A的接口 210

9.3　MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口 212

9.3.1　8155H芯片介绍 212

9.3.2　8155H的工作方式 216

9.3.3　MCS-51与8155H接口及软件编程 218

9.4　用74LSTTL电路扩展并行I/O口 220

9.5　用MCS-51的串行口扩展并行口 222

9.5.1　用74LS165扩展并行输入口 222

9.5.2　用74LS164扩展并行输出口 223

思考题及习题 224

第10章　MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计 226

10.1　LED显示器接口原理 226

10.1.1　LED显示器的结构 226

10.1.2　LED显示器工作原理 228

10.2　键盘接口原理 230

10.2.1　键盘接口的工作原理 231

10.2.2　键盘的工作方式 236

10.3　键盘／显示器接口设计实例 237

10.3.1　利用并行I/O芯片8155H实现键盘／显示器接口 238

10.3.2　利用8031的串行口实现键盘／显示器接口 243

10.3.3　利用通用键盘／显示器接口芯片8279实现键盘／显示器接口 246

10.4　MCS-51与液晶显示器（LCD）的接口 256

10.4.1　LCD显示器的分类 256

10.4.2　点阵字符型液晶显示模块介绍 256

10.4.3　8031与LCD的接口及软件编程 263

10.5　MCS-51与微型打印机的接口 266

10.5.1　MCS-51与TPμP-40A/16A微型打印机的接口 266

10.5.2　MCS-51与GP16微型打印机的接口 271

10.6　MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计 274

10.6.1　BCD码拨盘 274

10.6.2　BCD码拨盘与单片机的接口 275

思考题及习题 277

第11章 MCS-51单片机与D/A转换器、A/D转换器的接口 279

11.1　MCS-51与DAC的接口 279

11.1.1　D/A转换器概述 279

11.1.2　MCS-51与8位DAC0832的接口 281

11.1.3　MCS-51与12位DAC1208的接口 287

11.1.4　MCS-51与12位DAC1230系列的接口 291

11.2　MCS-51与ADC的接口 291

11.2.1　A/D转换器概述 291

11.2.2　MCS-51与ADC0809（逐次比较型）的接口 295

11.2.3　MCS-51与AD574（逐次比较型）的接口 298

11.2.4　MCS-51与A/D转换器MC14433（双积分型）的接口 302

11.3　MCS-51与V/F转换器的接口 306

11.3.1　用V/F转换器实现A/D转换的原理 307

11.3.2　常用V/F转换器LMX31简介 307

11.3.3　V/F转换器与MCS-51单片机接口 308

11.3.4　LM331应用举例 310

思考题及习题 311

第12章 MCS-51的功率接口设计 313

12.1　MCS-51的输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路 313

12.1.1　MCS-51片内I/O口的驱动能力 313

12.1.2　外围集成数字驱动电路 314

12.2　MCS-51的开关型功率接口 316

12.2.1　MCS-51与光电耦合器的接口 316

12.2.2　MCS-51与继电器的接口 321

12.2.3　MCS-51与晶闸管的接口 323

12.2.4　MCS-51与集成功率电子开关输出接口 326

12.2.5　MCS-51与固态继电器的接口 329

12.2.6　低压开关量信号输出技术 334

思考题及习题 334

第13章 MCS-51的串行通信技术及其他扩展接口 335

13.1　MCS-51单片机的串行通信接口技术 335

13.1.1　各种标准串行通信接口 335

13.1.2　MCS-51单片机双机串行通信接口 344

13.1.3　MCS-51单片机多机串行通信接口 346

13.1.4　PC机与MCS-51的点对点的串行通信接口 348

13.1.5　PC机与多个MCS-51单片机的串行通信接口 350

13.2　MCS-51单片机与日历时钟芯片的接口 351

13.2.1　DS12887日历时钟芯片的性能及引脚说明 352

13.2.2　DS12887的内部RAM和寄存器 353

13.2.3　MCS-51与DS12887的接口设计 357

13.3　MCS-51单片机的报警接口 360

13.3.1　闪光报警接口 360

13.3.2　蜂鸣音报警接口 361

13.3.3　音乐报警接口 362

思考题及习题 363

第14章 MCS-51应用系统的可靠性及抗干扰设计 364

14.1　干扰的来源 364

14.2　供电系统干扰及抗干扰措施 365

14.2.1　电源噪声来源、种类及危害 365

14.2.2　供电系统的抗干扰设计 366

14.3　过程通道干扰的抑制措施——隔离 367

14.3.1　光电隔离的基本配置 367

14.3.2　光电隔离的实现 368

14.4　空间干扰及抗干扰措施 370

14.4.1　接地技术 370

14.4.2　屏蔽技术 373

14.5　反电动势干扰的抑制 374

14.6　印制电路板的抗干扰设计 375

14.6.1　地线及电源线设计 375

14.6.2　去耦电容的配置 376

14.6.3　印制板布线的抗干扰设计 376

14.7　软件抗干扰措施 377

14.7.1　软件抗干扰的一般方法 378

14.7.2　软件滤波 378

14.7.3　开关量输入／输出软件抗干扰设计 382

14.7.4　指令冗余及软件陷阱 383

14.8　“看门狗”技术和掉电保护 386

14.8.1　“看门狗”和掉电保护的实现 386

14.8.2　微处理器监控器MAX690A简介 387

14.8.3　MCS-51与微处理器监控器MAX690A/MAX692A的接口 389

思考题及习题 390

第15章 MCS-51单片机应用系统的设计、开发与调试 392

15.1　MCS-51单片机应用系统的设计步骤 392

15.2　应用系统的硬件设计 393

15.3　应用系统的软件设计 394

15.4　MCS-51单片机系统举例 395

15.4.1　8031的最小系统 395

15.4.2　89C51的最小系统 396

15.4.3　以单片机为核心的数据采集系统 396

15.4.4　应用设计例1——水温控制系统的设计 403

15.4.5　应用设计例2——智能涡街流量计的设计 407

15.5　单片机应用系统的开发和调试 414

15.5.1　仿真开发系统简介 415

15.5.2　用户样机开发调试过程 417

15.5.3　用户样机硬件调试 418

思考题及习题 422

参考书目 423