近年來，單片微型計算機的應用越來越廣泛，單片機的功能越來越完善，特別在工業測控、儀器儀表、航天航空、軍事武器、家用電器等領域得到了廣泛的應用。MCS-51單片機系列目前在世界上的生產量最大，產品品種多，基本上可以滿足廣大用戶的需要，特別是8051在國內是應用最多、影響最大的單片機。

本書主要以8051為例進行介紹，全書共12章，主要內容為：第1章、第2章介紹MCS-51單片機的結構特點和原理；第3章、第4章介紹MCS-51的指令系統和應用程序的設計方法；第5章到第8章分別介紹MCS-51單片機的系統擴展、串行接口和中斷系統；第9章通過作者本人的應用實例介紹應用系統設計的基本方法；第10章介紹單片機應用系統開發的基本步驟和基本開發調試方法；第11章介紹了ATMEL公司生產的AT89系列；第12章對MCS-96系列16位單片機（它是一種來源于8051而又優于8051的系列，可以與8051兼容，在國內的應用日趨廣泛）作了簡要介紹。

本書是作者20多年從事單片機教學的經驗以及多項科研成果的結晶。其中有些實例來自作者從事單片微型計算機在智能儀器儀表，自動控制方面的科研成果。

總之，本書深入淺出，層次分明；實例豐富，通俗易懂；突出實用，可操作性強，并配有教學電子教案，特別適合高職高專計算機專業類、電子類和電氣自動化及機械專業的學生使用（參考學時為50~60學時），也可以作為高等學校相應專業的教材，還可作為單片原理及應用的培訓班教材。同時亦可供從事微機應用、智能儀器儀表領域的工程技術人員閱讀和參考。

在使用本教材時應注意，除了應具備數字及模擬電子技術、計算機組成原理的基礎知識外，在學習的過程中要加強實驗，以便真正掌握單片機原理并用于實踐中。

本書由趙秀珍教授、單永磊擔任主編，丁啟勝、王乃釗、潘汪杰、王計元任副主編，參加本書編寫的還有宋衛海、張錚、林軍、丁建軍、白鐘鋼、李梅、鄭敏等。

由于時間倉促，不足之處，懇請讀者和同行不吝賜教。

編　者

2001年3月

序
前言
第1章 單片微型計算機概述 1
1.1 單片機的發展概況 1
1.2 單片機的結構特點 2
1.3 單片機的主要品種及系列 2
1.3.1 4位單片機 2
1.3.2 8位單片機 2
1.4 單片機的應用 3
1.4.1 單片機在儀器儀表中的應用 3
1.4.2 單片機在機電一體化中的應用 3
1.4.3 單片機在智能接口和多機系統中的應用 4
1.4.4 單片機在生活中的應用 4
習題和思考題 4
第2章 MCS-51單片機的結構和原理 5
2.1 MCS-51單片機的結構原理 5
2.1.1 8051單片機的結構 5
2.1.2 8051單片機的內部結構和工作原理 6
2.2 MCS-51單片機的時序 14
2.2.1 時鐘周期、機器周期和指令周期（圖2-9） 14
2.2.2 MCS-51單片機指令的取指和執行的時序 15
2.2.3 訪問外部ROM和RAM的時序 16
2.3 MCS-51單片機的時鐘和復位電路 17
2.3.1 時鐘電路 17
2.3.2 復位電路及復位狀態 18
2.4 MCS-51單片機的低功耗工作方式 19
2.4.1 電源控制寄存器PCON 20
2.4.2 等待工作方式 20
2.4.3 掉電方式 20
習題和思考題 20
第3章 MCS-51 單片機的指令系統 22
3.1 指令系統概述 22
3.1.1 機器碼指令與匯編語言指令 22
3.1.2 指令格式 23
3.2 尋址方式 24
3.2.1 寄存器尋址 24
3.2.2 直接尋址 24
3.2.3 立即尋址 25
3.2.4 寄存器間接尋址 25
3.2.5 變址尋址 26
3.2.6 相對尋址 27
3.2.7 位尋址 27
3.3 MCS-51單片機的指令系統 28
3.3.1 數據傳送類指令 29
3.3.2 算術運算類指令 32
3.3.3 邏輯操作類指令 37
3.3.4 控制轉移類指令 40
3.3.5 布爾變量操作類指令 45
習題和思考題 49
第4章 MCS-51單片機的應用程序設計 52
4.1 運算程序 53
4.1.1 多字節數加法 54
4.1.2 多字節數減法 55
4.1.3 多字節十進制數(BCD碼)加法 56
4.1.4 多字節數乘法 57
4.1.5 多字節數除法 57
4.2 數據的拼拆和轉換 59
4.2.1 數據的拼拆 59
4.2.2 數據的轉換 61
4.3 查表程序 64
4.4 散轉程序 68
4.4.1 采用轉移指令表的散轉程序 68
4.4.2 采用地址偏移量表的散轉程序 70
4.4.3 采用轉向地址表的散轉程序 71
4.4.4 采用“RET”指令的散轉程序 72
4.5 I/O端口控制程序 72
4.6 子程序調用時的參數傳遞方法 75
4.6.1 通過寄存器或片內RAM傳遞參數 75
4.6.2 通過堆棧傳遞參數 77
4.6.3 利用指針寄存器傳遞參數 78
習題和思考題 80
第5章 定時/計數器 82
5.1 定時/計數器的結構及工作原理 82
5.1.1 定時/計數器的結構和原理 82
5.1.2 定時/計數器方式寄存器TMOD 83
5.1.3 定時控制寄存器TCON 84
5.2 定時/計數器的工作方式 84
5.2.1 方式0 84
5.2.2 方式1 85
5.2.3 方式2 85
5.2.4 方式3 86
5.3 定時/計數器的應用 87
5.3.1 方式0、方式1的應用 87
5.3.2 方式2的應用 88
5.3.3 門控位的應用 88
習題和思考題 90
第6章 MCS-51單片機的系統擴展 91
6.1 MCS-51單片機的引腳定義及最小應用系統 91
6.1.1 8051的引腳定義及功能 91
6.1.2 MCS-51單片機最小應用系統 93
6.2 MCS-51單片機外部存儲器的擴展 93
6.2.1 外部程序存儲器的擴展及取指過程 93
6.2.2 數據存儲器的擴展 96
6.2.3 綜合擴展實例 97
6.3 并行I/O口的擴展 97
6.3.1 簡單I/O口的擴展 98
6.3.2 可編程I/O口的擴展 99
習題和思考題 106
第7章 MCS-51系統的串行接口 107
7.1 串行通訊概述 107
7.1.1 串行通訊的兩種基本方式 107
7.1.2 波特率 108
7.1.3 數據傳送的方向 109
7.2 MCS-51單片機的串行接口 110
7.2.1 MCS-51串行口結構 110
7.2.2 MCS-51串行的工作方式 113
7.2.3 MCS-51串行通信的波特率 116
7.3 MCS-51單片機串行口的應用 118
7.3.1 串行口方式0用作擴展并行I/O口 118
7.3.2 方式1與點對點的異步通訊 119
7.3.3 方式2、方式3與多機通訊 121
7.3.4 微機與單片機之間的通訊 125
7.4 相互通道接口標準及其選擇 126
7.4.1 相互通道的典型結構 126
7.4.2 關于RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口 127
習題和思考題 131
第8章 MCS-51單片機的中斷系統 132
8.1 中斷系統及其管理 133
8.1.1 中斷源及中斷入口 133
8.1.2 外部中斷請求標志 133
8.1.3 中斷允許控制 134
8.1.4 中斷源優先級的設定 135
8.1.5 中斷響應處理過程 136
8.2 擴充外部中斷源 137
8.2.1 利用定時器進行擴充 137
8.2.2 采用中斷和查詢相結合的方法擴充外部中斷源 138
8.3 中斷系統的應用 139
習題和思考題 142
第9章 單片機應用系統的設計方法及實例 143
9.1 顯示器、鍵盤與單片機的連接 143
9.1.1 LED數碼管與單片機的連接 143
9.1.2 按鍵與單片機的連接 149
9.1.3 鍵盤與單片機的接口 152
9.2 A/D轉換器與單片機的連接 156
9.2.1 A/D轉換器概述 156
9.2.2 A/D轉換器與單片機的接口 157
9.3 D/A轉換器與單片機的連接 159
9.3.1 D/A轉換器的基本原理 159
9.3.2 D/A轉換器與單片機的接口 160
9.4 MCS-51單片機應用系統設計舉例 162
9.4.1 系統構成及控制原理 162
9.4.2 硬件電路 164
9.4.3 軟件設計 166
習題和思考題 175
第10章 單片機的開發及開發工具 177
10.1 概述 177
10.1.1 單片機的開發 177
10.1.2 開發手段的選擇 178
10.1.3 開發的一般過程 179
10.2 單片機的開發軟件 180
10.2.1 805l宏匯編語言 181
10.2.2 PL/M-51語言 181
10.2.3 C-51語言 182
習題和思考題 182
第11章 AT89系列FLASH單片機簡介 184
11.1 AT89系列FLASH單片機簡介 184
11.1.1 AT89系列單片機概況 184
11.1.2 AT89系列單片機系統結構 186
11.2 AT89系列主要單片機型號 189
11.2.1 AT89C51/LV51單片機 189
11.2.2 AT89C52/LV52單片機 191
11.2.3 AT89C1051/2051 FLASH 單片機 198
11.2.4 AT89系列其他型號單片機 200
習題和思考題 202
第12章 MCS-96系列單片機簡介 203
12.1 MCS-96概述 203
12.1.1 8098單片機的性能特點 203
12.1.2 芯片引腳排列及功能 204
12.1.3 內部結構框圖 205
12.2 中央處理器 206
12.2.1 CPU總線 206
12.2.2 寄存器算術邏輯單元RALU 206
12.2.3 時鐘信號 207
12.3 8098存儲空間 208
12.4 中斷系統 210
12.5 定時器 212
12.5.1 定時器1（TIMER1） 212
12.5.2 定時器2（TIMER2） 212
12.5.3 監督定時器（WATCHDOG） 212
12.6 I/O接口 213
12.6.1 并行輸入/輸出接口 213
12.6.2 高速輸入/輸出接口 213
12.7 A/D轉換及脈寬調制D/A輸出 218
12.7.1 內部A/D轉換器 218
12.7.2 脈寬調制PWM輸出及D/A轉換 220
12.8 串行接口 221
12.9 MCS-96系列單片機的指令系統 222
12.9.1 操作數類型 222
12.9.2 尋址方式 223
12.9.3 符號約定 225
12.9.4 指令系統 225
習題和思考題 240
附錄 80C51指令表 242
主要參考文獻 203

1. 單片機應用技術項目教程（C語言版）（第三版） [主編　郭志勇]
2. 單片機原理及應用技術（C語言版） [周國運 魯慶賓 趙天翔 編著]
3. 單片機實用技術項目教程 [主編 周威 熊輝]
4. 單片機原理及應用項目化教程（C語言版） [主編 謝四連　王善偉　李石林]
5. 單片機應用技術項目教程（C語言版）（第二版） [主編 郭志勇]
6. 電子技術項目教程（Proteus版） [主編 郭志勇]
7. 單片機應用教程 [胡云冰 聶振華]
8. 單片機應用系統設計安裝與調試 [主編 田浩鵬]
9. 單片機原理及應用設計（第二版） [主編 胡輝 ]
10. 單片機原理及典型應用接口技術 [劉甫 陳健美 編著]
11. 單片機原理及應用教程（C語言版） [主編 周國運]
12. 單片微型計算機原理及接口技術實驗指導與實訓 [林軍 等編著]