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内容简介

编者通过总结多年来的教学实践，结合高等学校单片机课程的实际教学安排，在本书前3版的基础上，对全书内容进行了合理整合，充实了目前广为应用的串行口扩展方法，并给出可以实际使用的例子，更能体现单片机课程的基本教学需求和实际应用情况。全书共11章。以典型的MCS-51单片机为例，系统地介绍单片机的硬件结构、定时/计数器、串行口、中断系统的工作原理，指令系统及汇编语言程序设计，针对单片机内部资源的C51语言编程方法及其与汇编语言的混合编程，通过并行口扩展外部总线、外部存储器、键盘、LED和LCD显示器、A/D和D/A转换器的方法，采用I2C、SPI、1-Wire等目前广为应用的串行扩展技术扩展EEPROM和Flash存储器、键盘和LED显示器、A/D和D/A转换器的方法，以及单片机系统电源设计、硬件和软件抗干扰技术等，各部分内容都举实例讲解。还介绍了应用新版本的Keil C51和Proteus仿真调试软件进行单片机应用系统开发及仿真调试的方法。最后给出了基本实验和课程设计参考题目及内容。本书可作为高等学校通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化、计算机科学与技术等专业的“单片机原理与接口技术”及相关课程的教材，也可供从事单片机应用系统开发的工程技术人员及单片机爱好者参考。

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ISBN：9787121371677

开本：16开

页数：312

字数：525

本书目录

第1章  概述	1
1.1  单片机的结构组成、特点和指标	1
1.1.1  微型计算机的基本结构	1
1.1.2  单片机的基本结构	2
1.1.3  单片机的特点	3
1.1.4  单片机的重要指标	4
1.2  单片机的发展历史和产品类型	4
1.2.1  单片机的发展历史	4
1.2.2  单片机的产品类型	5
1.2.3  80C51系列单片机	5
1.2.4  其他系列单片机	8
1.3  单片机的应用	9
1.3.1  单片机应用领域	9
1.3.2  单片机应用举例	10
1.4  单片机技术相关网站	14
思考题与习题1	14
第2章  MCS-51单片机硬件结构和工作原理	15
2.1  MCS-51单片机的分类	15
2.2  单片机硬件结构	15
2.2.1  单片机的引脚功能	15
2.2.2  单片机的内部结构	17
2.3  中央处理器（CPU）	18
2.3.1  运算器	18
2.3.2  控制器	19
2.3.3  布尔（位）处理器	19
2.4  存储器	20
2.4.1  程序存储器（ROM）	20
2.4.2  数据存储器（RAM）	21
2.5  并行I/O接口	25
2.5.1  P1口	25
2.5.2  P2口	26
2.5.3  P3口	27
2.5.4  P0口	27
2.5.5  并行I/O接口的应用	28
2.6  时钟电路和时序	32
2.6.1  时钟电路	32
2.6.2  时序	33
2.7  单片机的工作方式	34
2.7.1  复位方式	34
2.7.2  程序执行方式	35
2.7.3  低功耗运行方式	36
思考题与习题2	37
第3章  MCS-51指令系统及汇编程序设计	38
3.1  指令系统简介	38
3.1.1  指令系统的分类	38
3.1.2  指令格式	39
3.1.3  指令中的常用符号	39
3.1.4  寻址方式	40
3.2  指令系统	44
3.2.1  数据传送指令	44
3.2.2  算术运算指令	48
3.2.3  逻辑运算指令	52
3.2.4  控制转移指令	55
3.2.5  位操作指令	59
3.3  汇编语言程序设计	61
3.3.1  汇编语言程序设计的步骤	61
3.3.2  汇编语言的程序编辑和汇编	62
3.3.3  结构化程序设计方法	65
思考题与习题3	72
第4章  MCS-51单片机的C程序设计	74
4.1  C51概述	74
4.2  C51语法基础	75
4.2.1  标识符和关键字	75
4.2.2  数据类型	76
4.2.3  C51运算符	78
4.2.4  程序结构	78
4.3  C51对MCS-51单片机的访问	79
4.3.1  存储类型	79
4.3.2  存储模式	80
4.3.3  对特殊功能寄存器的访问	81
4.3.4  对存储器和并行口的访问	82
4.3.5  位地址访问	84
4.3.6  中断函数	85
4.4  C51结构化程序设计	86
4.4.1  顺序结构程序	86
4.4.2  选择结构程序	86
4.4.3  循环结构程序	89
4.5  C51程序设计实例	91
4.5.1  查表程序	91
4.5.2  单片机应用程序设计	92
4.5.3  C51语言和汇编语言混合编程	97
4.5.4  编程优化的概念	99
思考题与习题4	100
第5章  MCS-51单片机中断、定时/计数器及串行口	101
5.1  中断系统	101
5.1.1  中断系统概述	101
5.1.2  MCS-51单片机中断系统	103
5.1.3  中断系统应用举例	111
5.2  定时/计数器	114
5.2.1  定时/计数器的结构与原理	114
5.2.2  定时/计数器的工作方式	116
5.2.3  定时/计数器对输入信号的要求	119
5.2.4  定时/计数器的应用	119
5.3  串行口	126
5.3.1  串行通信基础知识	126
5.3.2  MCS-51单片机串行口	127
5.3.3  串行口的应用	132
思考题与习题5	139
第6章  单片机系统基本并行扩展技术	141
6.1  并行扩展概述	141
6.2  外部总线扩展	141
6.3  外部存储器扩展	142
6.3.1  外部ROM扩展	142
6.3.2  外部RAM扩展	147
6.3.3  多存储器芯片扩展	149
6.4  并行口扩展	150
6.4.1  8155可编程并行口芯片	150
6.4.2  8155与单片机的接口方法	153
6.5  显示器与键盘扩展	154
6.5.1  LED显示器扩展	154
6.5.2  LCD显示器扩展	156
6.5.3  键盘接口扩展	162
6.5.4  键盘和显示器接口设计实例	165
6.6  A/D和D/A转换器扩展	167
6.6.1  并行A/D转换器扩展	167
6.6.2  并行D/A转换器扩展	170
思考题与习题6	173
第7章  单片机系统常用串行扩展技术	174
7.1  串行扩展概述	174
7.2  常用串行总线协议	174
7.2.1  I2C串行总线	174
7.2.2  SPI总线	178
7.2.3  1-Wire总线	181
7.3  串行存储器扩展	184
7.3.1  I2C接口的EEPROM存储器扩展	184
7.3.2  SPI接口的大容量Flash存储器扩展	191
7.4  串行转并行I/O接口扩展	201
7.4.1  串行转并行I/O扩展芯片的工作原理	201
7.4.2  串行总线扩展I/O接口实例	204
思考题与习题7	205
第8章  单片机系统外设串行扩展技术	206
8.1  串行键盘和LED显示器扩展	206
8.1.1  串行键盘和LED显示器控制芯片的工作原理	206
8.1.2  串行键盘和LED显示器扩展实例	209
8.2  串行A/D和D/A转换器扩展	215
8.2.1  串行A/D转换器扩展	215
8.2.2  串行D/A转换器扩展	225
思考题与习题8	229
第9章  单片机系统电源设计与抗干扰技术	230
9.1  单片机系统电源设计的考虑因素	230
9.2  线性稳压电源	230
9.2.1  三端固定输出集成稳压器	231
9.2.2  三端可调输出集成稳压器	231
9.2.3  低压差线性稳压器（LDO）	232
9.3  DC/DC电源	233
9.3.1  降压型DC/DC电源电路	233
9.3.2  升压型DC/DC电源电路	235
9.3.3  DC/DC模块电源的选择与应用	237
9.4  AC/DC电源	238
9.4.1  AC/DC电源技术	238
9.4.2  AC/DC模块电源	240
9.5  基准电源的产生方法	241
9.5.1  稳压管基准电源电路	241
9.5.2  集成基准电源电路	241
9.6  干扰对单片机应用系统的影响	244
9.7  硬件抗干扰技术	244
9.7.1  无源滤波	244
9.7.2  有源滤波	245
9.7.3  去耦电路	245
9.7.4  屏蔽技术	245
9.7.5  隔离技术	246
9.7.6  接地技术	247
9.8  软件抗干扰技术	249
9.8.1  软件抗干扰的一般方法	249
9.8.2  指令冗余技术	250
9.8.3  软件陷阱技术	250
9.8.4  “看门狗”技术	253
思考题与习题9	255
第10章  单片机系统开发工具	256
10.1  单片机应用系统开发环境	256
10.1.1  开发系统的功能	256
10.1.2  开发系统的分类	256
10.2  Keil C51开发工具及仿真调试方法	257
10.2.1  Keil C51开发工具	257
10.2.2  应用Keil C51进行单片机软件开发调试的方法	259
10.2.3  应用Keil C51调试C51应用程序举例	263
10.3  Proteus仿真软件及调试方法	266
10.3.1  Proteus仿真软件	266
10.3.2  Proteus进行单片机应用系统仿真调试的方法	267
10.3.3  Proteus进行单片机应用系统仿真调试举例	268
10.4  单片机应用系统设计实例	273
10.4.1  系统结构	273
10.4.2  硬件设计	274
10.4.3  软件设计	276
思考题与习题10	280
第11章  实验及课程设计	281
11.1  概述	281
11.2  实验	281
11.2.1  实验1——BCD码/十六进制码转换	281
11.2.2  实验2——排序程序	282
11.2.3  实验3——定时/计数器	284
11.2.4  实验4——基本输入/输出	288
11.2.5  实验5——外部中断	290
11.2.6  实验6——并行口扩展	292
11.2.7  实验7——串行A/D转换	295
11.2.8  实验8——串行D/A转换	296
11.3  课程设计	296
11.3.1  课程设计目的	296
11.3.2  课程设计要求	296
11.3.3  课程设计参考题目及要求	297
附录A  MCS-51汇编指令-机器码对照表	301
附录B  ASCII编码表	303
参考文献	304

展开

前言

在电子技术日新月异发展的今天，各类生产活动中都可以看到单片机应用的实例，如仪器仪表、机电设备、车辆船舶、通信系统、制造工业、过程控制、航空航天、军事领域和家电产品等，单片机已成为各类机电产品的核心控制部件。作为一个完整的数字处理系统，单片机可以构成计算机的核心单元，并集成了大量的外围功能器件，使得用单片机实现某个特定的控制功能变得十分方便。单片机的应用使得产品的硬件成本大大降低，设计工作灵活多样，往往只需要改动部分软件程序，就可以增加和改善产品的功能及性能。
     单片机的神奇功效，给人一种神秘莫测、难以驾驭之感。学习单片机技术需要加强实践，初学者应树立在“学中做”、在“做中学”的思想。先学习单片机的硬件结构、存储结构、指令系统和中断系统，然后学习单片机芯片内集成的定时/计数器和通信接口等各种功能，再进一步学习使用并行或串行扩展方法去扩展各种应用接口。从最小系统板开始，结合实验板进行控制硬件的编程练习，不断循序渐进，进而逐步掌握单片机的应用技术。
     单片机的型号和种类繁多，但以MCS-51内核技术发展起来的单片机应用极为广泛。20世纪80年代中期，Intel公司将MCS-51内核使用权以专利互换或出售的形式转让给世界许多著名的IC制造厂商，使得MCS-51内核得到众多制造厂商的支持，发展出上百个品种，成为一个大家族——51系列单片机。正是由于MCS-51单片机技术的成熟和众多单片机品种的广泛应用，以及丰富的51系列单片机技术资料和教学资源，51系列单片机已经成为人们学习单片机技术的很好选择。本书从介绍MCS-51单片机的结构、原理和扩展方法入手，使读者掌握51系列单片机的应用技术。
编者结合在单片机技术方面多年的教学和应用经验，以及单片机技术的不断发展，在多次版本修订中，不断对本书内容进行整合、删减和补充。本书编写的主导思想是，以MCS-51单片机技术知识为基础，在讲清、讲透MCS-51单片机结构及内部资源的原理基础上，介绍各种并行扩展和串行扩展的技术方法、硬件和软件抗干扰技术、单片机系统电源设计、Keil C51和Proteus仿真软件等，并给出一个应用系统开发实例和实验及课程设计内容，以使读者具备以当今主流器件和主流技术开发单片机应用产品的知识及能力。鉴于本书篇幅和实际教学时数允许讲授的内容有限，在各版本修订中内容各有所侧重。
     本次修订的总体思路是：削弱并行扩展技术，加强串行扩展技术，以适应当前应用技术的发展。主要修订内容包括：
（1）更新了第1章中介绍的相关网站。由于早期版本中所列网站的网址在一段时间后会发生变化，因此删除了网址，只保留相关网站名称，并删除了一些目前已不存在的网站、增加了一些新的网站，以便读者在学习中参考。
（2）更换了第2章的例2-3，换成更为实用的PWM内容。
（3）将原第7章拆分成第7、8两章，以加强目前更为实用的串行扩展技术内容，增加和完善了一些实用的串行扩展实例。
（4）删除了原第8章增强型51内核单片机C8051F020的结构和原理介绍。
（5）更新了第10章仿真软件的版本。
（6）将第11章中的实验7和实验8的并行A/D和D/A转换改为串行A/D和D/A转换。
（7）修订了相应章节的思考题与习题。
（8）修订了对应第4版的PPT等电子资源。
（9）各章编者还对各章内容进行了适当修订。
     本书共11章。第1章，介绍单片机的结构、特点、应用及51系列单片机，并从一个实例出发说明单片机的应用及其设计方法；第2章，以MCS-51单片机为例介绍单片机的硬件结构和工作原理；第3章，介绍MCS-51指令系统及汇编语言程序设计；第4章，介绍MCS-51单片机的C51语言编程方法及其与汇编语言的混合编程；第5章，介绍MCS-51单片机的中断系统、定时/计数器和串行口；第6章，介绍通过单片机并行口扩展外部总线、外部存储器、键盘、LED和LCD显示器、A/D和D/A转换器的方法；第7章，介绍目前广为应用的I2C、SPI、1-Wire等串行扩展技术，以及EEPROM和Flash存储器的串行扩展方法；第8章，介绍键盘、LED显示器、A/D和D/A转换器的串行扩展方法；第9章，介绍单片机系统电源解决方案和典型实用的电源电路，还介绍了单片机应用系统的软硬件抗干扰技术；第10章，介绍应用Keil C51开发环境进行单片机软件开发调试和应用Proteus仿真软件进行单片机应用系统硬件及软件仿真调试的方法，并给出一个单片机应用系统的开发设计实例；第11章，给出了与各章内容配套的基本实验内容和课程设计参考题目及内容。各章都配有适量的思考题与习题。本书配有PPT课件、习题答案、源程序包等教学资源，读者可以登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费注册下载。
    本书教学安排40～60学时（含实验12～20学时），具体教学内容可根据实际情况进行取舍。建议第1～5章作为基本教学内容，以使学生掌握单片机的基本结构和原理，其中汇编程序设计和C51语言编程应侧重于C51语言编程一章；第6章是传统的并行口扩展，目的是让学生了解利用地址、数据和控制三总线扩展接口的方法，可根据教学时数取舍；第7、8两章的串行口扩展是目前较为流行和广泛应用的技术，可作为重点内容介绍；第9章的电源设计可留给学生自学，其中的抗干扰技术和第10章的软件仿真调试可做简要介绍；第11章可在实验和课程设计中选择安排。
    本书由太原理工大学李晓林及李丽宏、广东工业大学许鸥、中北大学苏淑靖共同主编。参与编写和修订工作的还有：太原理工大学电气与动力工程学院的牛昱光、阎高伟、韩晓霞、李济甫，太原理工大学信息与计算机学院的温景国、王峰、陈贵军，山西万立科技有限公司的张剑勇。负责各章节编写和修订的是：第1章陈贵军，第2章阎高伟，第3～4章许鸥，第5章韩晓霞，第6章温景国，第7章张剑勇，第8章苏淑靖，第9章李丽宏，第10章王峰，第11章李济甫。本书的PPT课件、习题答案和源程序包等教学资源由许鸥负责编制。全书由李晓林和牛昱光负责整理及统稿。
广东梅州嘉应学院朱向庆对本书的修订提出了许多宝贵意见，师长义、杨军、夏爽、马海平和吴汉林等多位硕士研究生为本书的编辑作出了许多贡献，编者在此一并表示衷心感谢。
    由于单片机技术发展迅速，且编者的水平有限，书中难免有不尽如人意之处，敬请广大读者提出宝贵意见和建议。编者的E-mail：niuyuguang@tyut.edu.cn。

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