單片機(jī)也叫嵌入式微控制器，自20世紀(jì)誕生以來，已走過了近30年的發(fā)展歷程。由于單片機(jī)具有體積小、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛用于儀表、自動控制、通信和家用電器等領(lǐng)域。了解單片機(jī)知識、掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)具有重要的意義。各大專院校相關(guān)專業(yè)已將單片機(jī)課程作為一門重要課程列入教學(xué)計(jì)劃。

目前，單片機(jī)的品種繁多，但由于MCS-51單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)體系完整、指令系統(tǒng)功能完善和內(nèi)部寄存器的規(guī)范化等特色，在中國的單片機(jī)市場上一直是主流芯片。各大專院校相關(guān)專業(yè)的單片機(jī)課程也以講MCS-51系列單片機(jī)為主。

本書主要針對高職高專類學(xué)校的學(xué)生編寫。擺脫以往單片機(jī)類書籍的起點(diǎn)高、實(shí)踐例子少等缺點(diǎn)，由淺入深地使讀者盡快掌握單片機(jī)的原理、開發(fā)及應(yīng)用。本書結(jié)構(gòu)新穎，從實(shí)用的角度，以MCS-51系列單片機(jī)為機(jī)型，介紹了單片機(jī)的基本原理結(jié)構(gòu)、51指令系統(tǒng)、中斷、定時器/計(jì)數(shù)器、串行口、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展、設(shè)計(jì)實(shí)例及抗干擾設(shè)計(jì)等知識。通過學(xué)習(xí)可較全面地掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)知識。

本書由胡輝主編，戴永成、黃躍、李國峰任副主編。第1章～第3章、第7章（7.6節(jié)）以及第8章和第9章由胡輝編寫，第4章由李國峰編寫，第6章、第7章（7.1節(jié)～7.5節(jié)）由戴永成編寫，第5章、第7章（7.7節(jié)～7.8節(jié)）由黃躍編寫。全書由胡輝統(tǒng)稿。參加本書大綱討論的還有李文杰、趙遠(yuǎn)遠(yuǎn)等。劉彥順、楊路、杜春凱等參加了本書繪圖、文字校對等工作。

本教材的編寫人員都是長期從事單片機(jī)教學(xué)與科研的教師和工程科技人員，具有豐富的教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)。

由于時間倉促及編者水平有限，書中難免出現(xiàn)一些錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者和同仁批評指正。

編者

2004年6月

序
前言
第1章 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 1
1.1 單片機(jī)概述 1
1.1.1 單片機(jī)的概念 1
1.1.2 單片機(jī)的發(fā)展 2
1.1.3 單片機(jī)的系列產(chǎn)品介紹 3
1.2 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡介 4
1.2.1 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 5
1.2.2 80C51/80C52單片機(jī)引腳定義及功能 6
1.3 MCS-51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu) 8
1.3.1 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器及專用寄存器 8
1.3.2 外部數(shù)據(jù)存儲器 12
1.3.3 程序存儲器 14
1.4 單片機(jī)并行I/O口 15
1.4.1 P0口 15
1.4.2. P1口 17
1.4.3 P2口 17
1.4.4 P3口 18
1.5 單片機(jī)的復(fù)位電路與工作方式 19
1.5.1 單片機(jī)的復(fù)位電路 19
1.5.2 單片機(jī)的工作方式 20
1.6 單片機(jī)的時鐘與CPU時序 22
1.6.1 單片機(jī)的時鐘 22
1.6.2 單片機(jī)的CPU時序 23
本章小結(jié) 25
習(xí)題一 25
第2章 單片機(jī)的指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì) 27
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 27
2.1 概述 27
2.1.1 指令格式 27
2.1.2 指令分類 28
2.1.3 指令符號的意義 30
2.1.4 偽指令 30
2.2 尋址方式 32
2.2.1 立即尋址 33
2.2.2 直接尋址 33
2.2.3 寄存器尋址 33
2.2.4 寄存器間接尋址 33
2.2.5 相對尋址 34
2.2.6 變址尋址 35
2.2.7 位尋址 36
2.3 指令系統(tǒng) 36
2.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 36
2.3.2 算術(shù)運(yùn)算類指令 40
2.3.3 邏輯運(yùn)算指令 44
2.3.4 移位指令 46
2.3.5 控制轉(zhuǎn)移類指令 47
2.3.6 位操作指令 50
2.4 程序設(shè)計(jì) 52
2.4.1 延時程序 53
2.4.2 循環(huán)程序 54
2.4.3 分支程序 56
2.4.4 地址表法散轉(zhuǎn)程序 56
2.4.5 轉(zhuǎn)移表法散轉(zhuǎn)程序 57
2.4.6 查表程序設(shè)計(jì) 58
2.4.7 代碼轉(zhuǎn)換類程序設(shè)計(jì) 60
2.4.8 定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì) 63
2.4.9 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算程序 69
本章小結(jié) 79
習(xí)題二 80
第3章 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)與定時器/計(jì)數(shù)器 83
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 83
3.1 中斷系統(tǒng) 83
3.1.1 中斷的定義 84
3.1.2 中斷源 85
3.1.3 中斷的優(yōu)先級 85
3.1.4 中斷控制 86
3.1.5 中斷響應(yīng) 88
3.1.6 中斷響應(yīng)的撤除 89
3.2 外部中斷的使用 90
3.2.1 使用查詢法擴(kuò)展外部中斷源 90
3.2.2 利用定時器擴(kuò)展外部中斷源 91
3.2.3 利用優(yōu)先權(quán)編碼器擴(kuò)展外部中斷源 92
3.3 定時器/計(jì)數(shù)器 95
3.3.1 定時器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 95
3.3.2 定時器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器及工作方式 95
3.4 單片機(jī)外部中斷與定時器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用訓(xùn)練 98
3.4.1 外部中斷INT0的應(yīng)用訓(xùn)練 98
3.4.2 多級外部中斷的應(yīng)用訓(xùn)練 99
3.4.3 定時器方式0的應(yīng)用訓(xùn)練 101
3.4.4 定時器方式1的應(yīng)用訓(xùn)練 103
3.4.5 外部脈沖寬度的測量訓(xùn)練 104
3.4.6 單片機(jī)內(nèi)部軟件看門狗的應(yīng)用訓(xùn)練 105
本章小結(jié) 106
習(xí)題三 107
第4章 單片機(jī)的串行通信 109
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 109
4.1 串行通信概念 109
4.1.1 串行通信的基本方式 109
4.1.2 串行通信的波特率 111
4.2 串行通信的結(jié)構(gòu)及工作方式 111
4.2.1 串行通信口的結(jié)構(gòu) 111
4.2.2 串行通信的工作方式 113
4.2.3 雙機(jī)通信 116
4.2.4 多機(jī)通信 118
4.3 串行口的擴(kuò)展應(yīng)用 120
4.3.1 串行口擴(kuò)展顯示器訓(xùn)練 121
4.3.2 串行口擴(kuò)展的鍵盤訓(xùn)練 122
4.4 串行通信的應(yīng)用 124
4.4.1 雙機(jī)通信訓(xùn)練 124
4.4.2 用電流環(huán)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信訓(xùn)練 127
4.4.3 計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信訓(xùn)練 128
4.4.4 多機(jī)通信訓(xùn)練 133
本章小結(jié) 138
習(xí)題四 139
第5章 外部I/O口的擴(kuò)展訓(xùn)練 140
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 140
5.1 MCS-51外部I/O擴(kuò)展原理概述 140
5.1.1 MCS-51外部I/O擴(kuò)展概述 140
5.1.2 MCS-51外部I/O擴(kuò)展常用芯片 140
5.2 TTL芯片擴(kuò)展I/O并行接口的應(yīng)用訓(xùn)練 141
5.2.1 用74LS377擴(kuò)展8位并行輸出接口的使用訓(xùn)練 141
5.2.2 用74LS373擴(kuò)展8位并行輸入接口的使用訓(xùn)練 142
5.2.3 用三態(tài)門擴(kuò)展8位并行輸入接口的使用訓(xùn)練 142
5.3 8255A可編程外圍并行接口的應(yīng)用訓(xùn)練 143
5.3.1 8255A可編程外圍并行接口結(jié)構(gòu)及性能介紹 143
5.3.2 訓(xùn)練內(nèi)容 146
5.3.3 電路圖 146
5.3.4 參考程序 147
5.4 8155/8156可編程I/O接口的結(jié)構(gòu)及性能 148
5.4.1 8155/8156可編程外圍I/O接口的結(jié)構(gòu)及性能介紹 148
5.4.2 訓(xùn)練內(nèi)容 151
5.4.3 電路圖 151
5.4.4 參考程序 151
5.5 8253/8254可編程定時/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用訓(xùn)練 152
5.5.1 8253/8254可編程定時/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及性能簡介 152
5.5.2 訓(xùn)練內(nèi)容 153
5.5.3 電路圖 154
5.5.4 參考程序 154
本章小結(jié) 155
習(xí)題五 155
第6章 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用訓(xùn)練 157
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 157
6.1 8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的訓(xùn)練 157
6.1.1 ADC0809的邏輯結(jié)構(gòu)與引腳功能 157
6.1.2 單片機(jī)與ADC0809接口的訓(xùn)練 159
6.2 12位串行接口A/D轉(zhuǎn)換器的訓(xùn)練 161
6.2.1 MAX187的主要特性與引腳功能 161
6.2.2 MAX187的工作原理 162
6.2.3 單片機(jī)與MAX187接口的訓(xùn)練 162
6.3 12位并行A/D轉(zhuǎn)換器的使用訓(xùn)練 164
6.3.1 AD574A的引腳功能及真值表 164
6.3.2 AD574A的單極性和雙極性輸入 165
6.3.3 單片機(jī)與AD574A接口的訓(xùn)練 166
6.4 8位D/A轉(zhuǎn)換器的訓(xùn)練 168
6.4.1 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 168
6.4.2 DAC0832工作方式與輸出極性 169
6.4.3 單片機(jī)與DAC0832接口的訓(xùn)練 170
6.5 I2C總線接口芯片PCF8591的使用訓(xùn)練 172
6.5.1 PCF8591的主要特性與引腳功能 172
6.5.2 結(jié)構(gòu)與應(yīng)用原理 173
6.5.3 PCF8591的數(shù)據(jù)操作格式 174
6.5.4 總線操作時序及數(shù)據(jù)操作模擬 175
6.5.5 總線接口芯片PCF8591的使用訓(xùn)練 180
6.6 V/F轉(zhuǎn)換器的使用訓(xùn)練 182
6.6.1 V/F轉(zhuǎn)換原理 182
6.6.2 LM331的引腳功能與特性 183
6.6.3 LM331的外部接線 184
6.6.4 LM331的使用訓(xùn)練 185
本章小結(jié) 186
習(xí)題六 187
第7章 單片機(jī)的綜合應(yīng)用 188
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 188
7.1 三相步進(jìn)電機(jī)的控制 188
7.1.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 188
7.1.2 步進(jìn)電機(jī)的控制 188
7.1.3 步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制 190
7.2 單片機(jī)與功率驅(qū)動接口電路的連接 192
7.2.1 擴(kuò)大驅(qū)動電流的方法 192
7.2.2 單片機(jī)控制強(qiáng)電電路的開關(guān)器件 194
7.3 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 198
7.3.1 系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)方案 198
7.3.2 頻率計(jì)程序框圖 199
7.3.3 頻率計(jì)程序設(shè)計(jì) 199
7.4 大型數(shù)字顯示時鐘的設(shè)計(jì) 204
7.4.1 系統(tǒng)組成與工作原理 204
7.4.2 數(shù)字電子鐘程序框圖 206
7.4.3 數(shù)字電子鐘程序 207
7.5 漢字液晶顯示器的設(shè)計(jì) 214
7.5.1 液晶顯示控制器HD61830 214
7.5.2 HD61830液晶模塊的應(yīng)用 216
7.6 多路溫度巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 221
7.6.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)與預(yù)備知識 221
7.6.2 設(shè)計(jì)方案 222
7.6.3 軟件設(shè)計(jì) 223
7.8 大容量數(shù)據(jù)存儲器的應(yīng)用設(shè)計(jì) 229
7.8.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 229
7.8.2 功能和硬件原理 229
7.9 高速AD在MCS-51單片機(jī)中的應(yīng)用設(shè)計(jì) 230
7.9.1 設(shè)計(jì)思路 230
7.9.2 功能和硬件原理 230
本章小結(jié) 232
第8章 單片機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)與抗干擾設(shè)計(jì) 233
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 233
8.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 233
8.1.1 可靠度 233
8.1.2 提高可靠性的措施 234
8.2 抗干擾的設(shè)計(jì)原則 234
8.2.1 干擾的來源 234
8.2.2 抗干擾的設(shè)計(jì)原則 235
8.3 軟件抗干擾的設(shè)計(jì) 235
8.3.1 數(shù)字濾波的設(shè)計(jì) 235
8.3.2 軟件冗余 238
8.3.3 軟件陷阱 239
8.3.4 軟件看門狗技術(shù) 239
8.4 硬件抗干擾的設(shè)計(jì) 240
8.4.1 濾波技術(shù) 240
8.4.2 隔離技術(shù) 241
8.4.3 接地技術(shù) 242
8.4.4 單片機(jī)的自動復(fù)位與電源的監(jiān)測技術(shù) 243
本章小結(jié) 244
習(xí)題八 245
第9章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 246
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 246
9.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程 246
9.1.1 設(shè)計(jì)流程 246
9.1.2 總體設(shè)計(jì) 247
9.1.3 硬件設(shè)計(jì) 248
9.1.4 軟件設(shè)計(jì) 248
9.1.5 系統(tǒng)的調(diào)試與維護(hù) 250
9.2 51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 250
9.2.1 51仿真系統(tǒng)簡介 251
9.2.2 調(diào)試工具簡介 253
9.3 編程器的使用方法 255
9.3.1 系統(tǒng)的安裝 255
9.3.2 編程操作 255
本章小結(jié) 257
習(xí)題九 258

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