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本书以流行单片机芯片AT89C51为主体介绍了单片机的原理、常用单片机接口技术及应用。全书共9章，在硬件基础知识、汇编及C51程序设计的基础上，按照单片机产品的开发流程，介绍了调试工具软件Keil C 与调试仿真工具软件Proteus，用11个实训项目将产品开发的流程理念充分贯穿于其中，达到在稳固掌握基础原理的基础上再应用与开发，融教、学、做一体于教材中，针对一些专业还专门设置了课程设计（或综合训练）。本书也特别编写了8个课题，方便老师与同学们完成该项训练。

第1章  单片机的基础知识	1
1.1  计算机中的数和编码	1
1.1.1  计算机中的数制	1
1.1.2  符号数的表示法	2
1.1.3  二进制数的算术运算	4
1.1.4  二进制编码	6
1.1.5  逻辑电路	7
1.2  单片机概论	8
1.2.1  嵌入式系统、单片机	8
1.2.2  单片机的发展概况	9
1.2.3  应用广泛的AT89系列单片机	10
1.3  单片机应用研发工具和教学实验装置	11
1.3.1  单片机应用研发工具	11
1.3.2  单片机课程教学实验装置	13
1.3.3  AT89C51单片机研发工具操作演示	14
小结	14
练习题1	14
第2章  AT89C51单片机芯片的硬件结构	16
2.1  AT89C51单片机的逻辑结构及信号引脚	16
2.1.1  AT89C51单片机的结构框图	16
2.1.2  AT89C51单片机芯片内部结构	17
2.1.3  AT89C51的信号引脚	18
2.1.4  时钟与复位电路	20
2.2  AT89C51的内部存储器	22
2.2.1  内部数据存储器低128单元	23
2.2.2  内部数据存储器高128单元	24
2.2.3  MCS-51的堆栈	27
2.2.4  内部程序存储器	27
2.3  实训1：单片机复位、晶振、ALE信号的观测	28
2.3.1  电路安装	28
2.3.2  信号观测	29
小结	29
练习题2	30
第3章  单片机的指令系统及程序设计	32
3.1  基本概念	32
3.1.1  指令、指令系统、机器代码	32
3.1.2  程序、程序设计、机器语言	33
3.1.3  汇编语言、汇编语言指令格式	33
3.1.4  汇编（编译）和编程（固化）	34
3.1.5  汇编语言常用符号	35
3.2  MCS-51单片机指令的寻址方式	35
3.2.1  MCS-51单片机指令的寻址方式	35
3.2.2  MCS-51单片机指令寻址方式小结	39
3.3  汇编语言的指令系统	39
3.3.1  数据传送指令	40
3.3.2  算术运算指令	43
3.3.3  逻辑运算类及移位类指令	48
3.3.4  控制转移类指令	51
3.3.5  位操作指令	56
3.4  MCS-51单片机伪指令	57
3.4.1  常量和标号	57
3.4.2  常用伪指令	59
3.4.3  手工汇编和机器汇编	60
3.5  汇编语言程序设计	61
3.5.1  顺序程序设计	63
3.5.2  分支程序设计	64
3.5.3  循环程序设计	66
3.5.4  子程序设计	70
3.6  经典功能模块汇编语言程序设计实例	71
3.6.1  定时程序	71
3.6.2  查表程序	73
3.6.3  码制转换程序	74
3.6.4  算术运算程序	75
3.7  实训2：软件调试仿真器Keil uVision及其应用	76
3.7.1  Keil uVision快速入门	76
3.7.2  用Keil设计延时子程序并仿真调试	82
3.7.3  用Keil设计分支结构程序并仿真调试	84
3.7.4  用Keil设计查表程序并仿真调试	85
3.8  实训3：跑马灯的Proteus设计与仿真	85
3.8.1  Proteus ISIS窗口与基本操作	85
3.8.2  Proteus ISIS库元件的认识	88
3.8.3  跑马灯Proteus电路原理图的设计	89
3.8.4  跑马灯Proteus与Keil uVision的联调与仿真	93
小结	94
练习题3	96
第4章  AT89C51 I/O及其应用举例	100
4.1  I/O口结构与负载能力	100
4.1.1  I/O口结构与工作原理	100
4.1.2  I/O口负载能力	103
4.2  实训4：I/O的简单应用	104
4.2.1  单片机控制数码管静态显示	104
4.2.2  单片机用开关控制的LED显示	107
4.2.3  单片机用开关控制数码管静态显示	108
4.3 单片机与矩阵式键盘的接口技术	110
4.3.1  基础知识	110
4.3.2  接口电路与程序设计	113
4.3.3  运行与思考	115
4.4  实训5：I/O口应用	115
4.4.1  单片机与LED数码管的动态显示	115
4.4.2  单片机与LED数码管的动态显示Proteus仿真	117
4.4.3  编程器的使用	118
4.4.4  制作实训及思考	120
小结	120
练习题4	121
第5章  AT89C51单片机的中断与定时	122
5.1  中断	122
5.1.1  数据传送控制方式	122
5.1.2  中断基本概念	123
5.2  MCS-51单片机中断系统结构	123
5.2.1  MCS-51的中断	124
5.2.2  与中断控制有关的寄存器	125
5.2.3  中断响应过程	127
5.2.4  中断程序设计举例	129
5.3  MCS-51的定时器/计数器	136
5.3.1  定时方法	136
5.3.2  定时和计数功能	137
5.3.3  定时器/计数器的控制	138
5.3.4  定时器/计数器初值的计算	139
5.3.5  定时器/计数器的工作方式	140
5.3.6  定时器/计数器的应用举例	142
5.4  实训6：定时器/计数器与中断综合应用举例	147
5.4.1  基于 AT89C51的60s倒计时装置的设计与仿真	147
5.4.2  基于 AT89C51的按键发声装置的设计与仿真	149
小结	152
练习题5	152
第6章  AT89C51单片机存储器的扩展技术	154
6.1  存储器概述	154
6.1.1  存储器的类型	154
6.1.2  存储器的性能指标与分级结构	155
6.1.3  常用的只读存储器芯片	157
6.1.4  常用的随机读/写存储器芯片	159
6.2  MCS-51单片机存储器的扩展	160
6.2.1  AT89C51存储器扩展的三总线	160
6.2.2  扩展存储器的编址技术	161
6.2.3  程序存储器的扩展	162
6.2.4  数据存储器的扩展	164
6.2.5  存储器的综合扩展	167
6.3  实训7：用E2PROM扩展AT89C51单片机ROM、RAM	167
6.3.1  E2PROM存储器2864A	167
6.3.2  E2PROM扩展ROM、RAM电路设计	168
6.3.3  E2PROM扩展ROM、RAM程序设计	169
6.3.4  运行与思考	170
小结	170
练习题6	171
第7章  AT89C51单片机的串行接口技术	172
7.1  AT89C51单片机之间的串行通信接口技术及仿真	172
7.1.1  串行通信的基本原理	172
7.1.2  AT89C51串行通信基础知识	175
7.1.3　硬件接口电路设计	178
7.1.4　软件接口程序设计	178
7.1.5  单片机之间的串行通信Proteus仿真	181
7.2  AT89C51单片机与PC间的通信接口技术及仿真	182
7.2.1  RS-232C总线标准	182
7.2.2  硬件接口电路设计	183
7.2.3  软件接口程序设计	184
7.2.4  单片机与PC间的串行通信Proteus仿真	185
小结	187
练习题7	187
第8章  单片机I/O扩展及应用	189
8.1  可编程通用并行接口8255A	189
8.1.1  8255A的组成与接口信号	189
8.1.2  8255A的工作方式和控制字	191
8.1.3  三种工作方式的功能	191
8.1.4  实训8：用8255设计交通信号灯管理仿真	194
8.2  可编程的多功能接口8155	196
8.2.1  8155的组成及接口信号	197
8.2.2  8155的命令状态字	198
8.2.3  8155与MCS-51单片机的连接	200
8.3  键盘/显示控制寄存器8279	201
8.3.1  8279的组成与接口信号	201
8.3.2  8279的操作命令	204
8.3.3  实训9：8279在键盘/显示接口中的应用仿真	208
8.4  ADC0809（ADC0808）与DAC0832的接口技术	211
8.4.1  ADC0809的基础知识	211
8.4.2  实训10：ADC0808接口电路与程序设计仿真	212
8.4.3  DAC0832的基础知识	215
8.4.4  实训11：单片机与DAC0832的接口技术仿真	217
8.5  单片机控制步进电机接口技术	219
8.5.1  基础知识	219
8.5.2  接口电路设计与仿真	220
8.5.3  运行与思考	222
8.6  单片机控制直流电机的接口技术	223
8.6.1  基础知识	223
8.6.2  接口电路设计与仿真	224
8.6.3  运行与思考	225
8.7  单片机与字符型LCD显示器的接口技术	226
8.7.1  基础知识	226
8.7.2  接口的程序设计与仿真	229
8.7.3  运行与思考	231
小结	231
练习题8	232
第9章  单片机C51语言程序设计基础及实际应用	233
9.1  C51语言的特点及其一般格式	234
9.1.1  C51语言的特点	234
9.1.2  C51函数的一般格式	236
9.2  C51数据类型、常量和变量的定义	236
9.2.1  C51数据类型	236
9.2.2  常量的定义	237
9.2.3  变量的定义	238
9.2.4  C51定义SFR字节和位单元	239
9.3  C51的运算符、表达式及其语法规则	240
9.3.1  C51算术运算符及其表达式	240
9.3.2  C51关系运算符、表达式及优先级	241
9.3.3  C51逻辑运算符、表达式及优先级	242
9.3.4  C51位操作及其表达式	243
9.3.5 自增减运算符、复合运算符及其表达式	245
9.4  C51语言的程序流程控制	247
9.4.1 条件语句	247
9.4.2  循环语句	252
9.4.3  程序跳转语句	254
9.5  C51函数	257
9.5.1  C51函数的分类	257
9.5.2  中断服务函数的设计	257
9.5.3  C51与汇编混合编程	259
9.6  基于单片机和DS1302的电子时钟	263
9.6.1  功能与操作	265
9.6.2  电子时钟的硬件设计	265
9.6.3  电子时钟的软件设计	266
9.6.4  技术要点	268
9.6.5  电子时钟的Proteus仿真	268
9.6.6  电路安装及现象观察	269
小结	269
练习题9	270
课程设计项目任务书	272
课题1：简易的交通信号灯控制器设计与制作	272
课题2：定时闹铃的仿真、设计与制作	274
课题3：直流电机PWM调速控制器的设计、仿真与制作	276
课题4：数控电源的设计、仿真与制作	278
课题5：数字电压表的设计、仿真与制作	279
课题6：单片机间的多机通信的设计、仿真与制作	280
课题7：LCD简易时钟的设计、仿真与制作	282
课题8：LCD密码锁的设计、仿真与制作	283
课程设计报告参考内容	285
附录A  AT89S51相对AT89C51增加的功能	288
附录B  ASCII码表	294
附录C  MCS-51指令表	295
附录D  电子时钟实例所用的库函数	299
参考文献	305

目前，单片机已经渗透到了人们生活中的各个领域，导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通信与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、广泛使用的各种智能IC卡、高级轿车的安全保障系统、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表和医疗器械了。科技越发达，智能化的东西就越多，使用的单片机也就越多。因此，学习单片机技术越来越成为社会发展的需求。单片机原理及接口技术课程也成为高等学校重要的基础课或专业课。
全书共9章，按照基础理论—实训操作—总结的顺序，主要介绍AT89C51单片机的硬件基础知识、程序设计、调试工具软件Keil C与软硬结合的调试仿真工具软件Proteus的融合应用，将产品开发的流程理念充分贯穿于其中。第1章到第5章均是针对单片机最小应用系统的学习，第6章到第8章主要是针对常用接口部分的扩展应用学习，第9章主要针对单片机C51语言程序设计基础（C51与汇编程序融合设计单片机产品）做了介绍，并介绍了电子时钟产品设计。从专用芯片DS1302到C51程序的调试，从而完成软件设计，用工具软件Proteus先进行产品的仿真，再用面包板（实验PCB或教学实验板）进行制作。教学时可融合于前面的每一章节中。本书从原理到应用，以应用实例为主，每个例子均已实践检测。每一章节均体现“教、学、做”的思想在里面，符合当前工学结合的理念与思路。
本书针对学生重点学习单片机基础并能快速入门产品开发，学会简单应用制作相应的单片机产品，并能有一定的扩展学习的资源空间接口部分。引入调试软件Keil C与单片机仿真软件Proteus的相关应用，产品开发的流程理念贯穿于其中，达到在稳固掌握基础理念的基础上再应用与开发。每一章节中都配有练习，小结中阐明讲授重点，也是学生学习的重点及方法指导。针对有些专业还专门设置了课程设计（或综合训练）。本书也特别编写了8个课题，方便老师与同学们完成该项训练。
本书是第2版，在第1版的基础上主要增加了C语言基础及C51与汇编融合开发产品部分，弥补了原先仅用汇编语言的不足。
通过对本书的学习，读者将能达到以下目标。
（1）了解单片机的组成、内部结构和特点，获得其硬件和软件的必要基础知识；
（2）在初步掌握MCS-51单片机指令系统的基础上，掌握汇编语言程序的分析，能根据实际工作要求进行一般的程序设计和应用；
（3）基本掌握C语言程序设计基础，C51与汇编融合设计的基本理念；
（4）能掌握Keil（程序调试软件）与Proteus（虚拟软件与硬件的联机仿真）两个软件界面操作与应用；
（5）基本掌握单片机内部硬件资源和常用外围电路的初步应用方法；
（6）掌握中小型单片机应用电路的软硬件设计和调试，通过很多实例的讲解，能完全掌握整个单片机系统的开发过程。
本书由陈贵银、祝福主编，何新洲、鄢磊、郑火胜副主编，刘辉玲主审。第3、4、5章，9.6节及课程设计和附录由陈贵银编写；第1、7章由祝福编写；第2章、9.1～9.5节由何新洲编写；第6章由郑火胜与陈贵银编写；第8章由鄢磊编写，祝福对部分程序进行了调试工作；在此向关心和支持本书编写工作的人士表示衷心的感谢。
为便于教材使用，本书还配有多媒体课件、教材中有关例题的Proteus设计文件、汇编源程序及对应机器语言文件、习题答案，以及配套精品课程网站。请有此需要的教师登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载，如果有问题请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail: hxedu@phei.com.cn）。
由于编者水平有限，不妥之处在所难免，真诚希望广大读者批评指正。


编  者  
2014年2月

无

武汉船舶职业技术学院机电教研主任，主要教授单片机原理及接口技术、微机原理及其接口技术、自动控制原理与系统. 现代数控系统、计算机控制系统仿真、微型计算机、PLC控制技术等课程，省级精品课程《自动控制原理与系统》课程负责人。

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单片机原理及接口技术（第2版）