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本书注重单片机课程教学与应用过程，以Proteus ISIS现代电子系统仿真技术为平台，构建系统原型，实现硬件与软件的协同仿真，避免了传统教学中先理论后实践的脱节现象。由于选材切合实际，重点突出仿真技术在教与学中的应用，指令和项目仿真由浅入深，内容丰富、直观和生动，具有很强的可读性、时效性和可操作性，同时也体现出明显的工程项目与应用特征，使教材更加有活力与特色。全书共11章，系统地介绍了MCS-51系列单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、定时与中断系统、显示、键盘、转换器、串行通信等接口技术，以及Proteus仿真软件和基于Proteus的学期项目。

目  录
第1章  单片机技术概述	1
1.1  计算机系统分类简介	1
1.2  微型计算机的基本概念	2
1.2.1  微型计算机系统的基本结构	2
1.2.2  微型计算机的基本工作原理	3
1.3  单片微型计算机	3
1.3.1  单片机应用系统及组成	4
1.3.2  单片机的发展趋势	4
1.3.3  MCS-51单片机系列	5
1.3.4  MCS-51系列单片机类型	7
1.4  单片机的应用	8
第2章  MCS-51系列单片机的结构	10
2.1  MCS-51系列单片机的内部结构	10
2.1.1  8051系列单片机的内部结构及其功能	10
2.1.2  8051的引脚定义及功能	11
2.2  MCS-51单片机存储器结构	14
2.2.1  MCS-51单片机的存储地址结构	14
2.2.2  程序存储器	14
2.2.3  数据存储器	15
2.3  并行I/O口电路结构	19
2.3.1  P0口结构	20
2.3.2  P1口结构	21
2.3.3  P2口结构	21
2.3.4  P3口结构	21
2.4  时钟电路与复位电路	22
2.4.1  单片机的时钟电路与时序	22
2.4.2  单片机的复位电路	25
2.5  单片机的工作过程	26
第3章  Proteus ISIS现代电子系统仿真技术	29
3.1  Proteus ISIS仿真软件简介	29
3.1.1  Proteus软件系统组成	29
3.1.2  电子产品设计流程	30
3.1.3  Proteus ISIS操作界面介绍	31
3.1.4  Proteus软件资源	34
3.1.5  Proteus软件在教学与实践中的应用	36
3.2  Proteus ISIS菜单栏介绍	37
3.2.1  文件（File）菜单	37
3.2.2  查看（View）菜单	37
3.2.3  编辑（Edit）菜单	38
3.2.4  工具（Tools）菜单	39
3.2.5  设计（Design）菜单	39
3.2.6  绘图（Graph）菜单	40
3.2.7  源代码（Source）菜单	40
3.2.8  调试（Debug）菜单	40
3.2.9  库（Library）菜单	40
3.2.10  模板（Template）菜单	41
3.2.11  系统（System）菜单	41
3.3  可视化助手	43
3.4  Proteus电路设计基础	44
3.4.1  设计流程	44
3.4.2  新建设计文档	44
3.4.3  设置工作环境	44
3.4.4  选取元器件及编辑	45
3.4.5  原理图连线	48
3.4.6  电气规则检查ERC	48
3.4.7  保存原理图	49
3.5  基于Proteus的设计实例	49
3.5.1  Proteus电路原理图设计	49
3.5.2  软件设计	52
3.5.3  加载源程序及编译	52
3.5.4  电路仿真	53
3.5.5  源代码仿真与调试	53
3.5.6  单片机内部资源仿真与调试	54
第4章  MCS-51单片机指令系统	56
4.1  指令系统概述	56
4.1.1  指令概念	56
4.1.2  指令格式及说明	57
4.2  寻址方式	59
4.2.1  立即寻址	59
4.2.2  直接寻址	61
4.2.3  寄存器寻址	62
4.2.4  寄存器间接寻址	63
4.2.5  变址寻址	64
4.2.6  相对寻址	65
4.2.7  位寻址	66
4.3  指令系统	68
4.3.1  数据传送类指令	68
4.3.2  算术运算类指令	76
4.3.3  逻辑运算及位移类指令	83
4.3.4  位操作指令	87
4.3.5  控制转移类指令	92
4.3.6  常用伪指令	100
第5章  MCS-51单片机汇编语言程序设计	106
5.1  汇编语言程序设计的基本步骤	106
5.2  顺序程序设计	107
5.2.1  顺序程序结构	107
5.2.2  顺序程序设计实例	108
5.3  分支程序设计	109
5.3.1  单分支结构程序的形式	109
5.3.2  单分支结构程序的设计实例	110
5.3.3  多分支程序设计与实例	111
5.3.4  散转程序	112
5.4  循环程序设计	113
5.4.1  循环结构程序段的组成	114
5.4.2  循环程序实例	114
5.5  查表程序设计	117
5.6  子程序调用设计	118
5.6.1  子程序调用及返回过程	118
5.6.2  子程序嵌套	121
5.6.3  堆栈结构	122
5.7  基于Proteus的汇编语言程序设计与仿真实例	122
5.7.1  广告灯电路设计与仿真	122
5.7.2  开关状态显示电路设计与仿真	125
5.7.3  汽车转向与刹车控制器设计与仿真	127
第6章  MCS-51单片机的定时与中断系统	134
6.1  单片机的定时/计数器	134
6.1.1  单片机定时/计数器的结构及工作原理	134
6.1.2  定时/计数器的方式寄存器和控制寄存器	136
6.1.3  定时/计数器初始化及步骤	137
6.1.4  定时/计数器的工作方式	138
6.2  基于Proteus的定时/计数器设计与仿真实例	143
6.2.1  广告灯电路设计与仿真	143
6.2.2  电子秒表设计与仿真	146
6.2.3  方波发生器的设计与仿真	148
6.3  MCS-51中断系统	149
6.3.1  中断系统的概念及特点	149
6.3.2  中断系统的组成及中断源	150
6.3.3  中断系统控制寄存器	151
6.3.4  中断处理过程	154
6.3.5  外部中断源的扩展	156
6.3.6  中断服务程序的设计	158
6.4  基于Proteus ISIS的中断系统仿真	160
6.4.1  周期为20 ms方波发生器的设计与仿真	160
6.4.2  二路方波发生器的设计与仿真	161
6.4.3  彩灯中断控制电路设计与仿真	163
6.4.4  电子圆模式电路设计与仿真	166
第7章  单片机显示接口技术	174
7.1  LED显示器与接口技术	174
7.1.1  LED数码管结构及工作原理	174
7.1.2  LED数码管的控制方式	175
7.2  基于Proteus的LED显示器与接口电路设计	177
7.2.1  基于Proteus的电子秒表电路设计	177
7.2.2  基于Proteus的脉冲计数电路设计	179
7.2.3  基于Proteus的篮球竞赛24 s
定时器电路设计与仿真	182
7.3  点阵式LED显示器与接口技术	186
7.3.1  点阵LED结构及原理	186
7.3.2  8051与LED大屏幕显示器的接口技术	188
7.4  基于Proteus的大屏幕显示器电路设计与仿真	190
7.4.1  基于Proteus的LED点阵静态显示技术	190
7.4.2  基于Proteus的LED点阵动态显示技术	191
7.5  LCD液晶显示器与接口技术	194
7.5.1  LCD显示原理及分类	194
7.5.2  LCD液晶显示模块	195
7.5.3  1602 LCD的控制指令及初始化	198
7.5.4  LCD显示模块的接口形式	199
7.6  基于Proteus的LCD显示电路设计与仿真	200
7.6.1  间接访问方式LCD显示电路的设计与仿真	200
7.6.2  直接访问方式LCD字符显示电路的设计与仿真	204
第8章  单片机键盘接口技术	209
8.1  键盘	209
8.1.1  键盘工作原理	209
8.1.2  键盘结构与输入特点	209
8.2  独立式键盘接口技术	210
8.2.1  独立式按键电路结构	210
8.2.2  独立式按键的软件结构	210
8.3  基于Proteus的独立式键盘电路设计与仿真	211
8.3.1  基于Proteus的查询独立式键盘电路设计	212
8.3.2  基于Proteus的中断独立式键盘电路设计	214
8.4  矩阵式键盘接口技术	217
8.4.1  矩阵式键盘电路结构	217
8.4.2  矩阵式键盘按键的识别	218
8.4.3  矩阵式键盘工作方式	218
8.5  基于Proteus的矩阵式键盘电路设计与仿真	219
8.5.1  基于Proteus的查询矩阵式键盘电路设计	220
8.5.2  基于Proteus的中断矩阵式键盘电路设计	223
第9章  单片机转换器接口技术	228
9.1  A/D转换器接口技术	228
9.1.1  A/D转换器原理	228
9.1.2  典型A/D转换器芯片ADC0809	229
9.1.3  ADC0809与MCS-51
单片机的接口技术	230
9.1.4  ADC0809转换程序设计	232
9.2  基于Proteus的ADC0809数据采集系统设计与仿真	234
9.2.1  基于Proteus的ADC0809单路数据采集系统设计	235
9.2.2  基于Proteus的ADC0809多路数据采集系统设计	237
9.3  D/A转换器接口技术	241
9.3.1  D/A转换原理及主要技术指标	241
9.3.2  并行D/A转换器芯片DAC0832	242
9.3.3  DAC0832与单片机接口技术	244
9.4  基于Proteus的DAC0832应用电路设计	245
9.4.1  基于Proteus的DAC0832D/A转换电路设计	245
9.4.2  基于Proteus的DAC0832扫描式电压输出
电路设计	247
9.4.3  基于Proteus的DAC0832三角波发生器	249
9.4.4  基于Proteus的DAC0832正弦波发生器	251
第10章  单片机串行通信接口技术	256
10.1  通信的一般概念	256
10.1.1  并行通信与串行通信	256
10.1.2  串行通信的制式	257
10.1.3  串行通信的两种基本方式	257
10.1.4  串行通信的波特率	258
10.1.5  串行通信接口	259
10.2  MCS-51单片机串行通信接口	259
10.2.1  MCS-51串行口的结构	259
10.2.2  MCS-51串行口的工作方式	261
10.2.3  MCS-51串行口的波特率	263
10.2.4  MCS-51串行通信的编程方法	264
10.3  MCS-51单片机串行口的扩展应用	266
10.3.1  单片机I/O口的扩展	266
10.3.2  基于Proteus的串入并出扩展口电路设计	267
10.3.3  基于Proteus的并入串出扩展口电路设计	268
10.4  MCS-51单片机双机串行通信的应用	270
10.4.1  双机通信接口	270
10.4.2  单片机双机通信原理与设置	270
10.4.3  基于Proteus的单片机双机串行通信设计	271
10.5  MCS-51单片机多机串行通信的应用	274
10.5.1  多机通信硬件基本电路	274
10.5.2  多机通信原理与设置	274
10.5.3  基于Proteus的单片机多机串行通信设计	275
10.6  MCS-51单片机与PC串行通信的应用	279
10.6.1  单片机和PC串行通信硬件基本电路	279
10.6.2  单片机和PC串行通信的设置	280
10.6.3  基于Proteus的单片机与PC串行通信技术	280
第11章  单片机系统设计和基于Proteus的学期项目	286
11.1  单片机应用系统设计方法	286
11.1.1  确定任务	286
11.1.2  总体设计	287
11.1.3  硬件设计	287
11.1.4  抗干扰措施	289
11.1.5  软件设计	290
11.1.6  系统调试	291
11.1.7  系统仿真	291
11.2  基于Proteus的学期项目	292
11.2.1  交通信号灯模拟控制系统的设计与仿真	292
11.2.2  16×16 LED图形广告屏（会飞的小鸟）设计与仿真	306
11.2.3  直流电动机PWM控制模块设计与仿真	311
11.2.4  子项目1——直流电动机的正转、反转控制电路设计与仿真	316
11.2.5  子项目2——直流电动机固定PWM转速的电路设计与仿真	319
11.2.6  系统项目——直流电动机PWM调速电路设计与仿真	322
附录A  MSC-51指令速查表	327
附录B  Proteus常用元器件	331
附录C  基本逻辑符号对照表	333
参考文献	335

前  言
    单片机（又称为微控制器）是一种面向控制的大规模集成电路芯片。目前，单片机技术的应用已经渗透到国防、工业、农业及日常生活等各个领域。在控制应用领域，51系列单片机形成了规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群，目前国内众多院校也大量以51单片机作为单片机应用技术课程的基本内容。随着嵌入式系统、片上系统等产品的开发，51单片机不断地以IP核的形式在以FPGA为基础的片上系统中被充分利用。由此可见，以单片机为核心设计的各种智能仪器仪表、工业检测控制、通信设备、信息处理、家用电器、汽车电子、机电一体化等方面得到了广泛应用，并取得了巨大的成果。
    本书以MCS-51系列单片机教学为基础，以Proteus ISIS仿真技术为学习平台，力求系统化、项目化、仿真化和灵活应用，其特点如下：
    （1）以Proteus软件作为单片机应用系统的设计和仿真平台，改变了传统的单片机教学与实践教学模式，克服了传统单片机系统在设计中没有系统原型就无法对系统进行测试、没有硬件系统就不能对软件进行真实调试的不足。Proteus仿真技术在单片机系统设计中被广泛应用，是一种很好的目标产品设计方法，同时也是学习单片机技术的较好途径。
    （2）在单片机应用系统设计中，采用Proteus软件仿真平台，一是实现单片机系统指令仿真，有利于理解和掌握单片机的系统指令；二是实现硬件与软件的协同仿真，验证系统电路设计原理和程序设计方法，适应不同层次人员对单片机学习的需要。
    （3）在教学中应用Proteus仿真技术，能起到活学活用的目的，避免了传统教学中先理论后实践的脱节现象。由于采用仿真技术，项目电路的设计与仿真，仿真结果不仅具有准确性、可靠性、可读性，并且直观和形象，能够提供一个感性的认识平台，而且以任务为驱动，突出基础工程项目意识，项目资源丰富，每个项目都具有任务明确、软硬件设计思路分析、项目仿真结果验证和动手与分析的创新能力要求。
    （4）本书是广东省高等学校立项项目教材，也是广东省精品资源共享课“单片机应用技术”使用教材之一。该精品资源共享课网站（http://202.192.72.26:8089）具有丰富的教学资源和自主学习平台，并且所提供的资源内容与本教材息息相关，浏览或下载所需资源能进一步帮助读者提高学习单片机技术的效率。
    全书共分11章，内容包括：单片机技术概述、MCS-51系列单片机的结构、Proteus ISIS现代电子系统仿真技术、MCS-51单片机指令系统、MCS-51单片机汇编语言程序设计、MCS-51单片机的定时与中断系统、单片机显示接口技术、单片机键盘接口技术、单片机转换器接口技术、单片机串行通信接口技术、单片机系统设计与学期项目。
    本书注重理论与实践、教学与教辅相结合，深入浅出、层次分明、实例丰富、突出实用、可操作性强，特别适合作为普通高校电子信息工程、电子应用技术、通信工程、电气工程、自动化生物医学工程及计算机应用等专业的教学用书，还可作为高职、高专及相关培训班的教材，也可作为从事单片机应用领域工作的工程技术人员的参考书。
    本书的编写得到广州市风标电子技术有限公司的大力支持与帮助，在此表示衷心的感谢。但由于作者的水平所限，书中难免存在缺点或不妥之处，敬请广大读者和同行批评、指正。


                                                               作者

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单片机应用技术——基于Proteus的项目设计与仿真