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本书从教学的角度出发，系统、全面地介绍51系列单片机的基本知识，是一本重在原理与应用、兼顾理论的实用教程。本书共11章，主要内容包括：概述、51系列单片机硬件结构、51系列单片机指令系统、51系列单片机汇编语言程序设计、51系列单片机P0～P3口应用基础、51系列单片机中断及定时器/计数器应用基础、51系列单片机串行口应用基础、51系列单片机并行扩展接口技术、51系列单片机串行总线扩展技术、单片机应用系统的设计、?Vision2和Proteus使用基础等。全书包含大量实例，硬件实例都经过了Proteus仿真，每章配有本章小结、习题、实验与设计，免费提供配套电子课件、习题参考答案和程序源代码。

目    录
 
第1章  概述	1
1.1  微型计算机基础知识概述	2
1.1.1  微型计算机的定义与冯?诺依曼
      体系	2
1.1.2  微型计算机的基本结构	2
1.1.3  计算机中的数制	5
1.1.4  ASCII码与BCD码	6
1.2  中断、定时器/计数器、串行通信、
     并行通信概述	7
1.2.1  中断概述	7
1.2.2  定时器/计数器概述	8
1.2.3  并行通信与串行通信概述	8
本章小结	9
习题	9
第2章  51系列单片机硬件结构	11
2.1  单片机概述	12
2.1.1  单片机的特点及应用	12
2.1.2  常用的单片机产品	13
2.1.3  MCS-51单片机已成为国际经典	15
2.1.4  单片机与CPU、ARM、嵌入式
      系统的关系	15
2.1.5  单片机应用系统开发的软/硬件
      环境	17
2.2  51单片机的总体结构	18
2.2.1  内部结构	19
2.2.2  外部引脚说明	19
2.2.3  CPU的时序周期	21
2.3  51单片机的存储器	22
2.3.1  程序存储器	23
2.3.2  数据存储器	23
2.3.3  特殊功能寄存器	25
本章小结	28
习题	28
第3章  51系列单片机指令系统	29
3.1  51单片机指令系统概述	30
3.1.1  指令格式	30
3.1.2  操作数的类型	30
3.1.3  指令描述约定	30
3.2  51单片机的寻址方式	31
3.2.1  概述	31
3.2.2  寻址方式说明	31
3.3  51单片机的指令系统	34
3.3.1  数据传送类指令	34
3.3.2  算术运算类指令	38
3.3.3  逻辑运算类指令	44
3.3.4  控制转移类指令	47
3.3.5  位操作类指令	51
3.4  51单片机的伪指令	54
3.4.1  概述	54
3.4.2  伪指令说明	54
本章小结	57
习题	57
第4章  51系列单片机汇编语言程序设计	59
4.1  程序设计概述	60
4.1.1  程序设计步骤	60
4.1.2  程序设计技术	60
4.2  51单片机基本程序设计	61
4.2.1  顺序结构程序	61
4.2.2  分支结构程序	63
4.2.3  循环结构程序	65
4.3  51单片机基本功能程序的设计	70
4.3.1  查表程序的设计	70
4.3.2  子程序的设计	73
4.3.3  算术逻辑运算程序	76
4.3.4  数制转化程序	79
4.4  实验	83
实验1  多重循环—冒泡程序设计	83
实验2  数制转换——ASCII字符串转换为
        十六进制数	84
本章小结	85
习题	85
第5章  51系列单片机P0～P3口应用
         基础	86
5.1  51单片机的P0～P3口概述	87
5.1.1  P0～P3口的结构	87
5.1.2  P0～P3口的工作方式	88
5.2  51单片机P0～P3口输出操作	89
5.2.1  基本输出操作—字节与位	89
5.2.2  扩展输出操作—流水灯	90
5.2.3  扩展输出操作—8段LED静态
      显示	90
5.3  51单片机P0～P3口输入操作	93
5.3.1  闸刀型开关输入信号	94
5.3.2  按钮型开关输入信号	94
5.3.3  多个按钮型开关输入信号—并行
      接口键盘	96
5.4  实验与设计	98
实验1  闸刀型开关输入/8段LED静态
        显示输出	98
实验2  并行接口键盘/LED指示灯输出	99
设计1  计时秒表的设计	102
设计2  模拟交通信号灯控制装置
        的设计	102
本章小结	102
习题	102
第6章  51系列单片机中断及定时器/计数器
         应用基础	103
6.1  51单片机中断系统概述	104
6.1.1  中断系统结构	104
6.1.2  中断控制寄存器	104
6.1.3  中断优先级与中断响应	106
6.2  51单片机外部中断应用示例	108
6.2.1  外部中断源初始化	108
6.2.2  外部中断示例	109
6.2.3  外部中断源的扩展	111
6.3  51单片机的定时器/计数器概述	112
6.3.1  结构原理	112
6.3.2  控制寄存器	112
6.3.3  工作模式	113
6.4  定时器/计数器的应用举例	116
6.4.1  定时器/计数器的初始化	117
6.4.2  应用举例	117
6.5  实验与设计	123
实验1  按钮型开关模拟外部中断
        实验	123
实验2  按钮型开关模拟计数器实验	124
实验3  定时器实验	125
设计1  出租车计价器里程计量装置的设计
       （采用中断）	127
设计2  出租车计价器里程计量装置的设计
       （采用计数器）	127
设计3  多种频率发生器的设计	127
本章小结	127
习题	128
第7章  51系列单片机串行口应用基础	129
7.1  串行通信的再认识	130
7.1.1  异步串行通信与同步串行通信	130
7.1.2  波特率	132
7.2  51单片机的串行接口概述	133
7.2.1  串行口的结构原理	133
7.2.2  串行口的应用控制	134
7.3  51单片机串行口的工作方式	135
7.3.1  工作方式0	136
7.3.2  工作方式1	139
7.3.3  工作方式2	142
7.3.4  工作方式3	143
7.4  51单片机串行口的应用示例	143
7.4.1  串行口编程基础	144
7.4.2  串行口应用示例	146
7.5  实验与设计	150
实验  串行口控制的流水灯实验	150
设计  串行口控制的8段LED显示器
      计时秒表的设计	150
本章小结	150
习题	151
第8章  51系列单片机并行扩展接口技术	152
8.1  51单片机并行I/O口扩展基础	153
8.1.1  系统扩展总线结构图	153
8.1.2  典型的I/O口芯片介绍	153
8.1.3  数据线、控制线的连接	159
8.1.4  译码信号的形成—系统扩展
      的寻址	159
8.2  并行I/O接口芯片扩展示例	161
8.2.1  利用锁存器与缓冲器扩展并行的
      输入/输出口示例	161
8.2.2  利用8255A扩展并行的输入/
      输出口示例	163
8.3  51单片机键盘/显示接口技术	164
8.3.1  由Intel8255A控制的段LED静态
      显示示例	164
8.3.2  8段LED动态显示	166
8.3.3  矩阵键盘	169
8.3.4  键盘/显示接口综合设计举例	171
8.4  51单片机模拟量接口技术	174
8.4.1  概述	175
8.4.2  8位并行D/A转换器DAC0832
      接口示例	176
8.4.3  8位并行A/D转换器ADC0809
      接口示例	182
8.5  实验与设计	185
实验1  DAC0832单缓冲实验	185
实验2  ADC0809实验	187
设计1  电子密码锁的设计	189
设计2  波形发生器的设计	189
本章小结	189
习题	189
第9章  51系列单片机 串行总线的扩展	191
9.1  51单片机与I2C总线接口技术	192
9.1.1  I2C总线概述	192
9.1.2  I2C总线典型器件AT24C02
      应用举例	194
9.2  51单片机与SPI总线接口技术	197
9.2.1  SPI总线概述	197
9.2.2  SPI总线典型器件X25045
      应用举例	198
9.3  51单片机与单总线（1-wire）接口
     技术	202
9.3.1  单总线（1-wire）概述	203
9.3.2  单总线典型器件DS18B20应用
      举例	203
9.4  51单片机与定串行集成芯片应用
     举例	209
9.4.1  串行A/D接口芯片TLC2543	209
9.4.2  串行键盘/显示器串行接口芯片
      HD7279	213
本章小结	219
习题	219
第10章  单片机应用 系统的设计	220
10.1  单片机应用系统结构以及设计
      内容	221
10.1.1  单片机应用系统的一般硬件
       组成	221
10.1.2  单片机应用系统的设计内容	223
10.2  单片机应用系统的设计实例—— 集中
      供暖小型换热站控制系统的设计	224
10.2.1  系统描述	224
10.2.2  设计方案	225
10.2.3  硬件电路设计	225
10.2.4  软件设计	229
本章小结	229
第11章  μVision2与Proteus 使用基础	230
11.1  μVision2集成开发环境	231
11.1.1  File、Edit和View菜单	231
11.1.2  Project、Debug和Flash菜单	233
11.1.3  Peripherals、Tools和Window
       菜单	235
11.2  用μVision2建立与调试工程	235
11.2.1  工程创建、设置、编译与
       链接	236
11.2.2  用μVision2调试工程	238
11.2.3  C51程序调试举例说明——
       HELLO.C	242
11.2.4  Keil C51的调试举例	243
11.3  Proteus快速入门	245
11.3.1  集成Proteus ISIS环境	245
11.3.2  电路原理图设计	250
11.4  Proteus仿真工具介绍	255
11.4.1  探针	255
11.4.2  虚拟仪器	255
11.4.3  信号发生器	256
11.4.4  仿真图表	256
11.5  Proteus软件中的C51程序运行
      与调试	257
11.5.1  连线运行	257
11.5.2  在线运行	257
本章小结	258
习题	259
附录A  ASCII码字符表	260
附录B  单片机应用资料的网上查询方法	261
参考文献	262

前    言
作为微型计算机的一个重要分支——单片机发展迅速，应用领域日益扩大，特别是在工业测控、智能仪器仪表、机电一体化产品、家电等领域得到了广泛的应用。因此，世界上许多集成电路生产厂商相继推出了各种类型的单片机，尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理能力强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，在我国也得到了广泛的应用，并取得了令人瞩目的成果。尽管目前世界各大公司研制的各种高性能、不同型号的单片机不断问世，但由于MCS-51单片机具有易于学习和掌握、性价比高等优点，并且以MCS-51单片机基本内核为核心的各种扩展和增强型的单片机不断推出，具有较好的系统性和完整性，再加上几十年来，国内已积累了丰富的技术资料、完整的实验环境与开发设备，因此51系列单片机技术非常适合课堂教学，学懂、弄通51单片机的基本理论与应用技术，也就打好了学习、应用单片机的基础。
在ARM微控制器刚推向市场时，曾有人断言，它将独占单片机市场。而几年来市场销售情况证明，8位字长的单片机市场主流没有发生变化，而且今后相当长一段时期内不会改变。随着单片机技术的发展，功能的不断增强及其应用规范性，目前应用于嵌入式系统的计算机内核绝大部分是单片机。所以说，单片机是构成嵌入式应用系统中最典型的主流机型。学好单片机基本理论及其技术，是开发、设计各类嵌入式应用系统的基础。
本书在第3版的基础上，充实了大量的示例、主要章节提供了实验与设计、补充了Proteus基础知识，编排的更符合教学规律和要求，力求论述精炼、正确、由浅入深、重点突出、理论联系实际，进一步提高全书的系统性、完整性和实用性，力争把本书编写成经典。
本书从教学的角度出发，以51系列单片机硬件为硬件基础，以汇编语言为软件编程基础（部分程序由C语言提供），系统、全面地介绍了51系列单片机的基本知识与基本应用，是一本重在原理与应用、兼顾理论的实用教程。本书通俗易懂、条理清晰、实例丰富，符合当前单片机课程的教学要求。本书的主要内容包括：概述、51系列单片机硬件结构、51系列单片机指令系统与汇编语言程序设计、51系列单片机内部功能部件（并行I/O口、中断系统、定时器/计数器、串行口）的应用基础、51系列单片机外部并行口扩展技术、51系列单片机外部串行总线（SPI、I2C、1—wire）扩展技术、51系列单片机应用系统的设计、?Vision2和Proteus使用基础。本书在每一部分都提供了大量的示例进行讲解，在示例的开始进行了示例分析，示例的结束进行了总结，并提出问题让读者思考、修改，硬件设计示例都经过Proteus仿真；每章并附有本章小结和习题以巩固所学知识。
本书的另一个特色是对主要章节提供了实验与设计内容。在实验上给出实验目的、电路、基本内容、参考程序，上课教师可以根据具体情况对实验进行丰富与设计；设计题是为了锻炼学生综合分析问题与解决问题的能力，在硬件和软件上都提出了设计要求，学生可以根据所学知识在硬件和软件上进行详细的设计。
本书的作者都是长期使用单片机进行教学、科研和实际生产工作的教师和工程师，有着丰富的教学和实践经验。在内容编排上，按照读者学习的一般规律，结合大量实例讲解，能够使读者快速、真正的掌握51单片机的使用。
本书具有以下鲜明的特点：案例清晰、直观；示例引导，专业经典；学以致用，注重实践。

本书的读者对象：高等学校自动化、电气工程、电子类、机电一体化等专业教学用书；自动化公司开发等工作人员的参考用书。
本书由姜志海、黄玉清、刘连鑫编写。第1、2、5、6、7章由姜志海编写；第3、4、11章由黄玉清编写；第8、9、10章由刘连鑫编写。全书由姜志海负责整理与统稿。
本书在编写过程中得到了许多专家和同行的大力支持和热情帮助，他们对本书提出了许多建设性的建议和意见，在此一并表示衷心的感谢。
鉴于作者水平有限，加之新的单片机芯片不断涌现，其应用技术也在高速发展，书中难免有不完善和不足之处，恳请广大读者批评指正！                          


作  者

单片机、高等教材

姜志海，男，山东理工大学教授，多年来长期从事电子系统方面的教学和科研工作，出版多部教材和专著，教学、科研、写作经验丰富。

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单片机原理及应用（第4版）