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本书内容丰富、实用性强，讲解深入浅出、全面细致，

内容简介

本书全面系统地介绍了MCS-51系列单片机的基本结构、工作原理及应用技术。主要内容包括：微型计算机的基础知识、MCS-51单片机的基本结构、汇编语言和C51语言程序设计方法、中断系统和定时器等内部功能单元的应用技术、并行接口和串行接口的扩展方法，以及Keil软件和Proteus软件联合调试的方法等。书中大部分例题具有汇编语言和C51语言的双语对照程序，便于读者选择学习。本书内容丰富、实用性强，讲解深入浅出、全面细致，既可以作为高等院校电气信息类相关专业学生的教材，也可以作为从事单片机应用系统研发工作的工程技术人员的参考书。

目　　录

目录

前言

第1章绪论 1

1.1 微型计算机的发展历史 1

1.2 微型计算机的组成 2

1.2.1 微型计算机系统的层次关系和体系结构 2

1.2.2 微处理器 5

目   
录 
 
前言 
 
第1章  绪论 1 
 
1.1  微型计算机的发展历史 1 
 
1.2  微型计算机的组成 2 
 
1.2.1  微型计算机系统的层次关系和体系结构 2 
 
1.2.2  微处理器 5 
 
1.2.3  存储器 6 
 
1.2.4  I/O接口 7 
 
1.3  微型计算机的数制和编码
7 
 
1.3.1  数制 8 
 
1.3.2  数据在计算机中的表示
10 
 
1.3.3  常用编码 11 
 
1.4  单片机简介 13 
 
1.4.1  单片机的发展和应用
13 
 
1.4.2  MCS-51系列单片机概况 13 
 
1.5  小结 13 
 
1.6  习题 14 
 
第2章  MCS-51单片机的基本结构 15 
 
2.1  MCS-51单片机的体系结构 15 
 
2.2  MCS-51单片机的内部资源 16 
 
2.2.1  中央处理器（CPU） 17 
 
2.2.2  存储器和寄存器 18 
 
2.2.3  常用特殊功能寄存器的功能 23 
 
2.3  MCS-51单片机的引脚功能 24 
 
2.4  并行I/O端口的引脚特性 27 
 
2.4.1  P0口的引脚特性
27 
 
2.4.2  P1口的引脚特性
29 
 
2.4.3  P2口的引脚特性 29 
 
2.4.4  P3口的引脚特性
30 
 
2.5  MCS-51/52单片机的最小系统电路 31 
 
2.5.1  时钟电路和时钟信号
31 
 
2.5.2  复位电路 31 
 
2.6  小结 33 
 
2.7  习题 33 
 
第3章  MCS-51单片机汇编语言程序设计 35 
 
3.1  汇编语言的伪指令 35 
 
3.2  指令格式和相关符号 39 
 
3.2.1  指令格式 39 
 
3.2.2  指令的分类和指令描述符号 40 
 
3.3  指令的寻址方式 41 
 
3.3.1  立即数寻址 41 
 
3.3.2  寄存器寻址 41 
 
3.3.3  直接寻址 42 
 
3.3.4  寄存器间接寻址 42 
 
3.3.5  位寻址 42 
 
3.3.6  变址寻址 43 
 
3.3.7  相对寻址 43 
 
3.4  MCS-51指令集 44 
 
3.4.1  数据传送指令 44 
 
3.4.2  算术运算指令 51 
 
3.4.3  逻辑运算指令 55 
 
3.4.4  移位指令 58 
 
3.4.5  控制转移指令 58 
 
3.5  汇编语言程序设计 65 
 
3.5.1  顺序程序设计 65 
 
3.5.2  分支程序设计 67 
 
3.5.3  循环程序设计 72 
 
3.5.4  子程序设计 78 
 
3.6  小结 86 
 
3.7  习题 86 
 
第4章  MCS-51单片机的内部功能单元 88 
 
4.1  中断系统 88 
 
4.1.1  单片机与外部设备的数据传送方式 88 
 
4.1.2  MCS-51单片机中断系统的功能和结构 89 
 
4.2  外部中断 95 
 
4.2.1  外部中断的初始化设置
95 
 
4.2.2  中断程序设计方法
96 
 
4.2.3  外部中断请求的撤除
98 
 
4.2.4  外部中断源的扩展
98 
 
4.3  定时/计数器 100 
 
4.3.1  定时/计数器的基本工作原理 100 
 
4.3.2  与定时/计数器相关的寄存器 101 
 
4.3.3  定时/计数器的工作方式 102 
 
4.3.4  定时/计数器的初始化 104 
 
4.3.5  定时功能应用举例
106 
 
4.3.6  计数功能应用举例
109 
 
4.3.7  测高电平时长举例
111 
 
4.4  串行通信接口 112 
 
4.4.1  串行通信的基础知识
113 
 
4.4.2  串行通信的类型
114 
 
4.4.3  MCS-51单片机串口的基本结构 115 
 
4.4.4  MCS-51单片机串口的相关特殊功能寄存器 115 
 
4.4.5  串口的工作方式
118 
 
4.4.6  RS-232C串行通信接口 125 
 
4.4.7  RS-485串行通信接口 127 
 
4.5  小结 128 
 
4.6  习题 128 
 
第5章  MCS-51单片机的并行扩展 130 
 
5.1  MCS-51单片机的片外并行总线 130 
 
5.1.1  总线的作用 130 
 
5.1.2  MCS-51单片机片外总线的构成 130 
 
5.2  片外存储器的扩展 132 
 
5.2.1  片外程序存储器的连接与访问 132 
 
5.2.2  片外数据存储器的连接与访问 135 
 
5.2.3  单片机访问片外存储空间的时序 144 
 
5.3  并行I/O接口的扩展 147 
 
5.3.1  I/O接口概述
147 
 
5.3.2  MCS-51单片机并行I/O口的使用 149 
 
5.3.3  简单并行I/O接口的扩展 149 
 
5.4  并行接口芯片8255A的扩展 153 
 
5.4.1  8255A的内部结构和引脚 153 
 
5.4.2  8255A的控制字
155 
 
5.4.3  8255A的工作方式
157 
 
5.4.4  应用举例 161 
 
5.5  显示器与键盘接口的扩展
163 
 
5.5.1  显示器的扩展 163 
 
5.5.2  键盘的扩展 174 
 
5.6  D-A和A-D接口的扩展 185 
 
5.6.1  D-A转换器的工作原理和性能指标 186 
 
5.6.2  DAC0832芯片的接口扩展 188 
 
5.6.3  A-D转换器的工作原理和性能指标 198 
 
5.6.4  ADC0809芯片的接口扩展 201 
 
5.7  小结 207 
 
5.8  习题 207 
 
第6章  常用串行总线接口技术 209 
 
6.1  SPI串行总线 209 
 
6.1.1  SPI总线的引脚功能和时序 209 
 
6.1.2  SPI总线A-D转换芯片TLC2543 210 
 
6.1.3  TLC2543的应用实例 213 
 
6.2  I2C总线 216 
 
6.2.1  I2C总线的引脚功能和时序 217 
 
6.2.2  I2C总线日历时钟芯片PCF8563 219 
 
6.2.3  PCF8563的应用实例 221 
 
6.3  单总线 230 
 
6.3.1  单总线的引脚功能和时序 230 
 
6.3.2  DS18B20的使用方法 232 
 
6.3.3  DS18B20的应用实例 234 
 
6.4  小结 239 
 
6.5  习题 239 
 
第7章  Keil 困椀猀椀漀渀4集成开发环境使用 240 
 
7.1  建立KEIL工程 240 
 
7.2  生成源程序文件 242 
 
7.3  工程的基本设置 243 
 
7.4  程序的运行和调试 246 
 
7.4.1  程序的编译和链接
247 
 
7.4.2  程序的调试 248 
 
7.5  小结 255 
 
7.6  习题 255 
 
第8章  C51语言程序设计基础 256 
 
8.1  计算机程序设计语言概述
256 
 
8.2  C51语言的变量 257 
 
8.2.1  变量的数据类型
257 
 
8.2.2  变量的存储 259 
 
8.3  C51语言的常量 260 
 
8.4  运算符 261 
 
8.5  数组 263 
 
8.6  C51语言的基本语句
263 
 
8.6.1  条件语句 263 
 
8.6.2  开关语句 264 
 
8.6.3  循环语句 264 
 
8.7  函数 265 
 
8.7.1  函数的定义 265 
 
8.7.2  函数的调用 266 
 
8.8  C51程序设计实例
266 
 
8.8.1  外部中断程序设计
266 
 
8.8.2  定时/计数器程序设计 267 
 
8.8.3  串行接口程序设计
273 
 
8.8.4  并行接口程序设计
279 
 
8.8.5  键盘显示器接口程序设计 281 
 
8.9  小结 299 
 
8.10  习题 299 
 
第9章  Proteus虚拟仿真 300 
 
9.1  集成环境ISIS的使用 300 
 
9.1.1  原理图的绘制 301 
 
9.1.2  虚拟模型的仿真运行
309 
 
9.1.3  基于ISIS的汇编语言程序设计 313 
 
9.1.4  ISIS和Keil的联机调试 315 
 
9.2  虚拟仿真实例 316 
 
9.2.1  简易音乐演奏系统设计
316 
 
9.2.2  直流电动机转速PWM控制 323 
 
9.3  小结 337 
 
9.4  习题 337 
 
参考文献 338

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前　　言

前    言单片机是将运算器、控制器、存储器和输入、输出接口集成在一块芯片上的单片型微型计算机，广泛应用于家用电器、工业控制和仪器仪表中。MCS-51单片机因其简单、易学、价格低廉等优点，一经推出就受到广泛欢迎，是目前市场占有率较高的一系列单片机。    作者在多年的MCS-51单片机教学实践中发现，传统单片机教学以汇编语言为主，而汇编语言难度较大、不易掌握，使得部分学生无法有效编写程序来控制单片机硬件，从而影响硬件知识学习的效果。另外，单片机学习离不开硬件操作，而对于单片机初学者而言，搭建一个实际的硬件系统难度和成本均比较高。为解决上述两个问题，本书将C51语言程序设计方法和Proteus虚拟仿真软件作为重要内容加以介绍。C51语言语法灵活，便于快速掌握，与汇编语言对照学习可以降低理解单片机程序功能的难度。Proteus软件可以利用软件模拟单片机及其他元器件，并支持电路原理图级别的单片机系统仿真和调试，能够降低硬件学习的成本和难度。    本书共分如下9章：    第1章为绪论，介绍微型计算机的基础知识，包括微型计算机的组成、层次关系、体系结构、数制、编码以及单片机的发展概况等。    第2章为MCS-51单片机的基本结构，介绍MCS-51单片机的体系结构、内部资源、引脚功能和特性，以及单片机的时钟电路、复位电路等。    第3章为MCS-51单片机汇编语言程序设计，介绍汇编语言伪指令和指令的使用方法，通过实例讲解顺序程序、分支程序、循环程序和子程序的设计方法等。    第4章为MCS-51单片机的内部功能单元，讲解中断系统、外部中断、定时/计数器和串行通信接口的工作原理及其汇编语言程序设计方法。    第5章为MCS-51单片机的并行扩展，讲解利用单片机I/O引脚扩展片外存储器和并行I/O接口的方法，包括程序存储器、数据存储器、简单I/O接口、可编程并行接口8255A、键盘、显示器、D-A转换器DAC0832和A-D转换器ADC0809等的扩展。    第6章为常用串行总线接口技术，介绍SPI总线、I2C总线和单总线的工作原理和接口扩展方法，并分别给出A-D转换器TLC2543（SPI总线）、日历时钟芯片PCF8563（I2C总线）和温度传感器DS18B20（单总线）的扩展实例。    第7章为Keil μVision4集成开发环境使用，介绍利用Keil μVision4软件进行单片机程序设计和调试的方法。    第8章为C51语言程序设计基础，介绍C51语言的基础知识，并给出了第4章和第5章中部分汇编语言程序的C51语言对照程序。    第9章为Proteus虚拟仿真，介绍利用Proteus软件集成环境ISIS绘制单片机系统电路原理图（仿真模型）的方法，以及进行ISIS和Keil联机仿真调试的方法，并给出了简易音乐演奏系统和电动机PWM调速系统的设计实例。    本书由张仁彦、高正中、黄鹤松、薛琳和孙秀娟共同编写。张仁彦编写了第1、3、4、5、6、8、9章，并负责全书的统稿和定稿。高正中和黄鹤松编写了第2章。薛琳和孙秀娟编写了第7章。    感谢赵洪亮教授和郑丰隆教授在本书编写过程中给予的帮助。本书得到了山东科技大学自动化学院名校工程建设项目（项目编号：MX-JCJS-8）的资助，在此对学院给予的支持表示衷心的感谢。    由于作者水平有限，且编写时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，恳请各位读者批评指正。    作  者于山东科技大学

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