MCS-51系列单片机原理及应用

前言

第1章 单片机基础知识

1.1 单片机的概念

1.2 单片机的应用

1.3 单片机应用系统

1.4 单片机的发展概况

1.5 计算机的数制及转换

习题

第2章 MCS.51单片机的硬件结构

2.1 MCS-51单片机的硬件结构概述

2.2 MCS-51单片机的中央处理器(CPU)

2.3 MCS-51单片机存储器

2.4 MCS-51单片机I/O端口

2.5 MCS-51单片机时钟电路及时序

2.6 MCS-51单片机复位状态及复位电路

习题

第3章 MCS51单片机指令系统

3-MCS-51单片机指令系统概述

3.2 MCS-51单片机指令系统的寻址方式

3.3 MCS-51单片机指令系统及说明

习题

第4章 汇编语言程序设计

4.1 汇编语言程序设计概述

4.2 汇编语言编程步骤、方法、技巧

4.3 汇编语言源程序的汇编及伪指令

4.4 汇编语言程序设计基本结构

4.5 实用子程序设计

习题

第5章 单片机的中断系统与定时器/计数器

5.1 中断系统

5.2 外部中断的使用

5.3 定时器/计数器

5.4 单片机外部中断与定时器/计数器的应用训练

习题

第6章 单片机的串行通信

6.1 串行通信概念

6.2 串行通信的结构及工作方式

6.3 串行通信的应用

习题

第7章 I/O接口扩展设计及应用

7.1 I/O接口概述

7.2 简单输入/输出接口扩展

7.3 用串行口扩展并行的I/O口

7.4 MCS-51与可编程芯片8155的接口

7.5 MCS-51与可编程芯片8255的接口

习题

第8章 MCS-51与A/D转换器、D/A转换器的接口

8.1 MCS-51与A/D转换器的接口

8.2 MCS-51与V/F转换器的接口

8.3 MCS-51与D/A转换器的接口

习题

第9章 人机交互接口设计

9.1 键盘接口原理

9.2 LED显示器接口原理

9.3 键盘/显示器接口设计及其应用实例

9.4 LCD接口设计及其应用实例

习题

第10章 单片机应用系统的设计

10.1 概述

10.2 单片机应用系统的分类

10.3 单片机应用系统设计的基本要求

10.4 单片机应用系统的设计内容

10.5 单片机应用系统设计的-般过程

10.6 单片机应用系统的-般设计方法

10.7 单片机应用系统调试

10.8 可靠性设计

10.9 单片机应用系统设计举例

习题

第11章 MCS-51单片机原理及应用基础实验

11.1 实验概述

11.2 基本软件实验

11.3 硬件实验

11.4 综合设计性实验

第12章 MCS-51系列单片机原理及应用课程设计

12.1 单片机课程设计概述

12.2 单片机课程设计参考实例

12.3 单片机应用系统课程设计项目

附录A MCS-51单片机指令系统-览表

附录B 常用芯片引脚图

参考文献

《MCS-51系列单片机原理及应用》为21世纪高等学校规划教材。MCS-51系列单片机原理及应用是自动化和电气信息类专业学生的必修课程，也是一门实践性很强的应用技术课程。《MCS-51系列单片机原理及应用》从实际应用出发，将MCS-51系列单片机原理、MCS-51基础实验、MCS-51课程设计有机地结合在一起，详细论述了MCS-51系列单片机的组成原理、应用系统的扩展技术、信息处理技术及常用算法、人机交互接口、D/A转换器及A/D转换器与单片机的接口设计、串行接口及通信、应用系统的抗干扰技术、应用系统的设计以及围绕MCS-51单片机基础理论为核心的基础实验和课程设计等内容，《MCS-51系列单片机原理及应用》共有12章，外加两个附录，在部分章节的后面附有习题，体系完整，便于自学和教学。

《MCS-51系列单片机原理及应用》内容深入浅出、循序渐进，以“通俗易懂、学以致用”为指导思想，教学与工程和开发相统一，强调实用，重在实践，意在工程。

《高职高专“十二五”规划教材：单片机原理及应用（基于C语言）》以C语言（C51）为主线，同时兼顾汇编语言，详细介绍了51系列单片机的原理及应用知识。《高职高专“十二五”规划教材：单片机原理及应用（基于C语言）》主要内容包括单片机基础知识、MCS-51单片机的基本结构、MCS-51单片机的指令系统及汇编程序设计、单片机的C51程序设计、MCS-51的定时和中断系统、串行接口及串行通信技术、AT89C51单片机系统扩展、AT89C51单片机的接口技术以及单片机应用系统设计等。同时，选用了信号灯、流水灯、数字钟、计数器、数字电压表、信号发生器、单片机双机通信、球赛记分牌等十个单片机典型应用作为实训，并且所有实训均在Keil C51 Vision4和ISIS7 professional环境下调试通过。

《高职高专“十二五”规划教材：单片机原理及应用（基于C语言）》内容简洁实用，讲解通俗易懂，并有大量应用实例，实用性强，既可作为高职高专院校通信类、信息类、应用电子类、控制类、仪器仪表类以及机电类等专业单片机课程的教材，也可作为从事单片机开发应用的工程技术人员的参考书。

绪论 1

第1章 MCS-51单片机的结构与原理 12

1.1 MCS-51单片机硬件结构及引脚 12

1.1.1 MCS-51单片机内部结构 12

1.1.2 MCS-51单片机外部引脚 20

1.1.3 AT89系列单片机简介 22

1.1.4 STC系列单片机简介 23

1.2 MCS-51单片机的工作方式 25

1.2.1 复位方式 25

1.2.2 程序执行方式 26

1.2.3 节电方式 27

1.2.4 编程和校验方式 28

1.3 单片机的时序 28

1.3.1 MCS-51的时序单位 28

1.3.2 MCS-51指令的取指/执行时序 29

1.3.3 访问片外ROM/RAM指令的时序 30

1.4 C8051F系列片上系统（SOC）简介 31

1.4.1 概述 31

1.4.2 基本结构与特点 33

习题1 35

第2章 MCS-51单片机指令系统与程序设计 37

2.1 汇编语言概述 37

2.1.1 汇编语言指令格式与伪指令 37

2.1.2 指令的分类 40

2.1.3 指令中的常用符号 41

2.1.4 指令的字节数 41

2.2 MCS-51单片机的寻址方式 42

2.2.1 立即寻址 42

2.2.2 直接寻址 43

2.2.3 寄存器寻址 44

2.2.4 寄存器间接寻址 45

2.2.5 变址寻址 46

2.2.6 相对寻址 47

2.2.7 位寻址 48

2.3 MCS-51单片机的指令系统 49

2.3.1 数据传送指令 49

2.3.2 算术运算指令 56

2.3.3 逻辑运算及移位指令 61

2.3.4 控制转移指令 66

2.3.5 位操作指令 73

2.4 MCS-51单片机C51语言 76

2.4.1 C51语言概述 77

2.4.2 C51语言的程序结构、数据与存储类型 78

2.4.3 C51语言的头文件与库函数 82

2.4.4 C51语言中绝对地址的访问 84

2.4.5 C51与汇编语言混合编程的方法 86

2.5 程序设计 87

2.5.1 汇编语言程序设计的步骤 88

2.5.2 顺序程序设计 89

2.5.3 分支程序设计 90

2.5.4 循环程序设计 92

2.5.5 查表程序设计 98

2.5.6 子程序设计 102

2.6 程序设计举例 106

2.6.1 多字节算术运算程序 106

2.6.2 数制转换程序 108

2.6.3 散转程序 111

2.7 汇编语言的开发环境 114

2.7.1 单片机开发系统 114

2.7.2 汇编语言的编辑与汇编 116

2.7.3 汇编语言的调试 116

习题2 118

第3章 MCS-51单片机的内部资源及应用 121

3.1 MCS-51单片机的并行I/O接口 121

3.1.1 MCS-51单片机的内部并行I/O接口 121

3.1.2 MCS-51单片机内部并行I/O接口的应用 123

3.1.3 C51语言中MCS-51单片机并行I/O接口的定义方法 125

3.2 MCS-51单片机的中断系统 126

3.2.1 中断的基本概念 127

3.2.2 MCS-51单片机的中断系统 128

3.2.3 MCS-51单片机中断系统的软件设计 135

3.2.4 MCS-51单片机扩展外部中断请求输入口 136

3.3 MCS-51单片机的定时器/计数器 139

3.3.1 定时器/计数器 139

3.3.2 定时器/计数器的工作方式 141

3.3.3 定时器/计数器的应用 142

3.4 MCS-51单片机的串行通信 148

3.4.1 概述 148

3.4.2 MCS-51单片机的串行口 150

3.4.3 串行口的工作方式 152

3.4.4 串行口的通信波特率 153

3.4.5 串行口的初始化 154

3.4.6 串行口的应用 155

习题3 167

第4章 MCS-51单片机的系统扩展技术 170

4.1 MCS-51单片机系统扩展概述 170

4.1.1 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 170

4.1.2 MCS-51单片机系统地址空间的分配 171

4.2 存储器的扩展 173

4.2.1 程序存储器扩展 174

4.2.2 数据存储器扩展 177

4.2.3 MCS-51单片机对外部存储器的扩展 179

4.2.4 程序存储空间和数据存储空间的混合 179

4.3 并行I/O接口的扩展 180

4.3.1 概述 180

4.3.2 普通并行I/O接口扩展 181

4.3.3 可编程并行I/O接口芯片扩展 183

4.3.4 可编程逻辑器件（PLD）的扩展 193

4.3.5 可编程系统器件（PSD）的扩展 196

4.4 时钟芯片的扩展 198

4.4.1 时钟芯片概述 198

4.4.2 DS1302的工作原理及应用 199

4.5 系统监控芯片的扩展 210

4.5.1 概述 210

4.5.2 MAX692A的工作原理及应用 211

4.6 总线接口扩展 213

4.6.1 EIA RS-232C总线标准与接口电路 214

4.6.2 RS-422/RS-485总线标准与接口电路 218

4.6.3 I2C总线标准与接口电路 221

4.6.4 其他常用总线标准 225

习题4 227

第5章 MCS-51单片机的输入/输出通道设计 229

5.1 输入/输出通道概述 229

5.1.1 传感器 229

5.1.2 单片机应用系统的输入/输出通道 229

5.2 D/A转换器及其硬软件设计 232

5.2.1 D/A转换器的性能指标 233

5.2.2 D/A转换器的分类 233

5.2.3 D/A转换器的硬软件设计 234

5.3 A/D转换器及接口技术 242

5.3.1 A/D转换器的性能指标 242

5.3.2 A/D转换器的分类 243

5.3.3 A/D转换器的硬软件设计 244

5.3.4 数据采集系统 254

习题5 256

第6章 MCS-51单片机的交互通道配置与设计 258

6.1 MCS-51单片机扩展键盘的技术 258

6.1.1 概述 258

6.1.2 使用键盘时必须解决的问题 259

6.1.3 单片机扩展键盘的硬、软件设计 260

6.2 MCS-51单片机扩展显示器的技术 272

6.2.1 LED显示器及其硬、软件设计 273

6.2.2 LCD显示器及其硬、软件设计 280

6.2.3 单片机扩展液晶显示模块LCD1602 283

6.3 MCS-51单片机扩展键盘和显示器的设计实例 291

6.3.1 利用8155/8255A芯片实现键盘和显示器的设计 291

6.3.2 利用MCS-51的串行口实现键盘和显示器的设计 295

6.3.3 利用专用芯片扩展键盘和显示器 297

6.4 MCS-51单片机扩展微型打印机的技术 298

6.4.1 微型打印机的特点 298

6.4.2 单片机扩展微型打印机的硬件设计 299

6.4.3 字符代码及打印命令 300

6.4.4 单片机扩展微型打印机的设计举例 302

习题6 302

第7章 MCS-51单片机应用系统设计 304

7.1 MCS-51单片机应用系统设计过程 305

7.1.1 总体设计 305

7.1.2 硬件设计 306

7.1.3 软件设计 308

7.1.4 可靠性设计 309

7.1.5 单片机应用系统的调试、测试 314

7.2 单片机应用系统设计举例 315

7.2.1 单片机在工业测控系统中的应用 315

7.2.2 单片机在里程、速度计量中的应用 321

习题7 325

第8章 Keil C51与Proteus软件使用简介 326

8.1 Keil C51简介 326

8.1.1 Keil C51简介 326

8.1.2 Keil C51的开发环境 326

8.1.3 Keil C51功能模块简介 327

8.1.4 Keil C51软件的安装 327

8.1.5 Keil C51软件的使用 328

8.2 虚拟仿真开发工具Proteus仿真软件简介 336

8.2.1 Proteus仿真软件简介 336

8.2.2 Proteus原理图输入系统（ISIS）环境简介 338

8.2.3 Proteus ISIS的编辑环境设置 343

8.2.4 Proteus ISIS的系统运行环境设置 344

8.2.5 单片机应用系统的虚拟设计与仿真 345

8.2.6 Proteus 与Keil µVision4的联调 355

习题8 356

第9章 课程设计与创新实验题目 357

9.1 医院住院病人呼叫器的设计 357

9.2 万年历的设计 357

9.3 学校学生生活时间提示系统的设计 357

9.4 智力竞赛抢答器的设计 358

9.5 交通信号灯实时控制系统的设计 358

9.6 电子密码锁的设计 358

9.7 超声波测距系统的设计 359

9.8 数字频率计的设计 359

9.9 多路数据采集系统的设计 359

9.10 温度控制系统的设计 359

9.11 自动电梯控制电路的设计 360

9.12 出租车计程计价器的设计 360

9.13 智能化公共汽车报站器的设计 360

9.14 自动往返电动车的设计 361

9.15 简易IC卡收费器的设计 361

9.16 消毒柜控制电路的设计 361

附录A ASCII码字符表 362

附录B MCS-51单片机指令表 363

附录C 著名的单片机网站 367

参考文献 368 2100433B