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第1章 单片机概述1

1.1　什么是单片机1

1.2　单片机的历史及发展概况2

1.3　8位单片机的主要生产厂家和机型3

1.4　单片机的发展趋势4

1.5　单片机的应用5

1.6　MCS-51系列单片机7

思考题及习题9

第2章 MCS-51单片机的硬件结构10

2.1　MCS-51单片机的硬件结构10

2.2　MCS-51的引脚12

2.2.1　电源及时钟引脚13

2.2.2　控制引脚14

2.2.3　I/O口引脚15

2.3　MCS-51的CPU15

2.3.1　运算器15

2.3.2　控制器17

2.4　MCS-51存储器的结构18

2.4.1　程序存储器19

2.4.2　内部数据存储器20

2.4.3　特殊功能寄存器（SFR）21

2.4.4　位地址空间24

2.4.5　外部数据存储器25

2.5　并行I/O端口26

2.5.1　P0端口26

2.5.2　P1端口28

2.5.3　P2端口28

2.5.4　P3端口29

2.5.5　P0～P3端口功能总结30

2.6　时钟电路与时序31

2.6.1　时钟电路31

2.6.2　机器周期、指令周期与指令时序32

2.7　复位操作和复位电路34

2.7.1　复位操作34

2.7.2　复位电路35

思考题及习题36

第3章 MCS-51的指令系统39

3.1　指令系统概述39

3.2　指令格式39

3.3　指令系统的寻址方式40

3.4　MCS-51指令系统分类介绍44

3.4.1　数据传送类指令44

3.4.2　算术操作类指令48

3.4.3　逻辑运算指令53

3.4.4　控制转移类指令55

3.4.5　位操作指令59

思考题及习题64

第4章 MCS-51汇编语言程序设计67

4.1　汇编语言程序设计概述67

4.1.1　机器语言、汇编语言和高级语言67

4.1.2　汇编语言语句的种类和格式69

4.1.3　伪指令71

4.1.4　汇编语言程序设计步骤73

4.2　汇编语言源程序的汇编74

4.2.1　手工汇编74

4.2.2　机器汇编74

4.3　汇编语言实用程序设计75

4.3.1　汇编语言程序的基本结构形式75

4.3.2　子程序的设计76

4.3.3　查表程序设计79

4.3.4　关键字查找程序设计82

4.3.5　数据极值查找程序设计83

4.3.6　数据排序程序设计84

4.3.7　分支转移程序设计87

4.3.8　循环程序设计91

4.3.9　码制转换程序设计94

思考题及习题98

第5章 MCS-51的中断系统100

5.1　中断的概念100

5.2　MCS-51中断系统的结构101

5.3　中断请求源102

5.4　中断控制103

5.4.1　中断允许寄存器IE103

5.4.2　中断优先级寄存器IP105

5.5　响应中断请求的条件107

5.6　外部中断的响应时间108

5.7　外部中断的触发方式选择109

5.7.1　电平触发方式109

5.7.2　跳沿触发方式109

5.8　中断请求的撤消110

5.9　中断服务程序的设计111

5.10　多外部中断源系统设计114

5.10.1　定时器／计数器作为外部中断源的使用方法114

5.10.2　中断和查询结合的方法115

思考题及习题116

第6章 MCS-51的定时器／计数器118

6.1　定时器／计数器的结构118

6.1.1　工作方式控制寄存器TMOD119

6.1.2　定时器／计数器控制寄存器TCON120

6.2　定时器／计数器的4种工作方式120

6.2.1　方式0120

6.2.2　方式1121

6.2.3　方式2122

6.2.4　方式3122

6.3　定时器／计数器对输入信号的要求124

6.4　定时器／计数器的编程和应用125

6.4.1　方式1的应用125

6.4.2　方式2的应用128

6.4.3　方式3的应用130

6.4.4　门控制位GATE的应用——测量脉冲宽度132

6.4.5　实时时钟的设计133

6.4.6　运行中读定时器／计数器135

思考题及习题136

第7章 MCS-51的串行口137

7.1　串行口的结构137

7.1.1　串行口控制寄存器SCON138

7.1.2　特殊功能寄存器PCON139

7.2　串行口的4种工作方式140

7.2.1　方式0140

7.2.2　方式1141

7.2.3　方式2143

7.2.4　方式3145

7.3　多机通信145

7.4　波特率的制定方法147

7.4.1　波特率的定义147

7.4.2　定时器T1产生波特率的计算147

7.5　串行口的编程和应用149

7.5.1　串行口方式1应用编程（双机通信）149

7.5.2　串行口方式2应用编程154

7.5.3　串行口方式3应用编程（双机通信）154

思考题及习题157

第8章 MCS-51单片机扩展存储器的设计159

8.1　概述159

8.2　系统总线及总线构造160

8.2.1　系统总线160

8.2.2　构造系统总线161

8.2.3　单片机系统的串行扩展技术162

8.3　读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器163

8.3.1　存储器扩展的读写控制163

8.3.2　存储器地址空间分配163

8.3.3　外部地址锁存器170

8.4　程序存储器EPROM的扩展172

8.4.1　常用EPROM芯片介绍173

8.4.2　程序存储器的操作时序176

8.4.3　典型的EPROM接口电路178

8.5　静态数据存储器的扩展180

8.5.1　常用的静态RAM（SRAM）芯片180

8.5.2　外扩数据存储器的读写操作时序182

8.5.3　典型的外扩数据存储器的接口电路182

8.6　EPROM和RAM的综合扩展186

8.6.1　综合扩展的硬件接口电路186

8.6.2　外扩存储器电路的工作原理及软件设计188

8.7　E2PROM的扩展190

8.7.1　常用的E2PROM芯片190

8.7.2　E2PROM的工作方式192

8.7.3　MCS-51扩展E2PROM的方法194

8.8　ATMEL 89C51/89C55单片机的片内闪烁存储器196

8.8.1　89C51的性能及片内闪烁存储器197

8.8.2　片内闪烁存储器的编程198

思考题及习题198

第9章 MCS-51扩展I/O接口的设计200

9.1　I/O接口扩展概述200

9.1.1　I/O接口的功能200

9.1.2　I/O端口的编址201

9.1.3　I/O数据的几种传送方式201

9.1.4　I/O接口电路202

9.2　MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口设计202

9.2.1　8255A芯片介绍202

9.2.2　工作方式选择控制字及C口置位／复位控制字205

9.2.3　8255A的3种工作方式206

9.2.4　MCS-51单片机和8255A的接口210

9.3　MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口212

9.3.1　8155H芯片介绍212

9.3.2　8155H的工作方式216

9.3.3　MCS-51与8155H接口及软件编程218

9.4　用74LSTTL电路扩展并行I/O口220

9.5　用MCS-51的串行口扩展并行口222

9.5.1　用74LS165扩展并行输入口222

9.5.2　用74LS164扩展并行输出口223

思考题及习题224

第10章　MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计226

10.1　LED显示器接口原理226

10.1.1　LED显示器的结构226

10.1.2　LED显示器工作原理228

10.2　键盘接口原理230

10.2.1　键盘接口的工作原理231

10.2.2　键盘的工作方式236

10.3　键盘／显示器接口设计实例237

10.3.1　利用并行I/O芯片8155H实现键盘／显示器接口238

10.3.2　利用8031的串行口实现键盘／显示器接口243

10.3.3　利用通用键盘／显示器接口芯片8279实现键盘／显示器接口246

10.4　MCS-51与液晶显示器（LCD）的接口256

10.4.1　LCD显示器的分类256

10.4.2　点阵字符型液晶显示模块介绍256

10.4.3　8031与LCD的接口及软件编程263

10.5　MCS-51与微型打印机的接口266

10.5.1　MCS-51与TPμP-40A/16A微型打印机的接口266

10.5.2　MCS-51与GP16微型打印机的接口271

10.6　MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计274

10.6.1　BCD码拨盘274

10.6.2　BCD码拨盘与单片机的接口275

思考题及习题277

第11章 MCS-51单片机与D/A转换器、A/D转换器的接口279

11.1　MCS-51与DAC的接口279

11.1.1　D/A转换器概述279

11.1.2　MCS-51与8位DAC0832的接口281

11.1.3　MCS-51与12位DAC1208的接口287

11.1.4　MCS-51与12位DAC1230系列的接口291

11.2　MCS-51与ADC的接口291

11.2.1　A/D转换器概述291

11.2.2　MCS-51与ADC0809（逐次比较型）的接口295

11.2.3　MCS-51与AD574（逐次比较型）的接口298

11.2.4　MCS-51与A/D转换器MC14433（双积分型）的接口302

11.3　MCS-51与V/F转换器的接口306

11.3.1　用V/F转换器实现A/D转换的原理307

11.3.2　常用V/F转换器LMX31简介307

11.3.3　V/F转换器与MCS-51单片机接口308

11.3.4　LM331应用举例310

思考题及习题311

第12章 MCS-51的功率接口设计313

12.1　MCS-51的输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路313

12.1.1　MCS-51片内I/O口的驱动能力313

12.1.2　外围集成数字驱动电路314

12.2　MCS-51的开关型功率接口316

12.2.1　MCS-51与光电耦合器的接口316

12.2.2　MCS-51与继电器的接口321

12.2.3　MCS-51与晶闸管的接口323

12.2.4　MCS-51与集成功率电子开关输出接口326

12.2.5　MCS-51与固态继电器的接口329

12.2.6　低压开关量信号输出技术334

思考题及习题334

第13章 MCS-51的串行通信技术及其他扩展接口335

13.1　MCS-51单片机的串行通信接口技术335

13.1.1　各种标准串行通信接口335

13.1.2　MCS-51单片机双机串行通信接口344

13.1.3　MCS-51单片机多机串行通信接口346

13.1.4　PC机与MCS-51的点对点的串行通信接口348

13.1.5　PC机与多个MCS-51单片机的串行通信接口350

13.2　MCS-51单片机与日历时钟芯片的接口351

13.2.1　DS12887日历时钟芯片的性能及引脚说明352

13.2.2　DS12887的内部RAM和寄存器353

13.2.3　MCS-51与DS12887的接口设计357

13.3　MCS-51单片机的报警接口360

13.3.1　闪光报警接口360

13.3.2　蜂鸣音报警接口361

13.3.3　音乐报警接口362

思考题及习题363

第14章 MCS-51应用系统的可靠性及抗干扰设计364

14.1　干扰的来源364

14.2　供电系统干扰及抗干扰措施365

14.2.1　电源噪声来源、种类及危害365

14.2.2　供电系统的抗干扰设计366

14.3　过程通道干扰的抑制措施——隔离367

14.3.1　光电隔离的基本配置367

14.3.2　光电隔离的实现368

14.4　空间干扰及抗干扰措施370

14.4.1　接地技术370

14.4.2　屏蔽技术373

14.5　反电动势干扰的抑制374

14.6　印制电路板的抗干扰设计375

14.6.1　地线及电源线设计375

14.6.2　去耦电容的配置376

14.6.3　印制板布线的抗干扰设计376

14.7　软件抗干扰措施377

14.7.1　软件抗干扰的一般方法378

14.7.2　软件滤波378

14.7.3　开关量输入／输出软件抗干扰设计382

14.7.4　指令冗余及软件陷阱383

14.8　“看门狗”技术和掉电保护386

14.8.1　“看门狗”和掉电保护的实现386

14.8.2　微处理器监控器MAX690A简介387

14.8.3　MCS-51与微处理器监控器MAX690A/MAX692A的接口389

思考题及习题390

第15章 MCS-51单片机应用系统的设计、开发与调试392

15.1　MCS-51单片机应用系统的设计步骤392

15.2　应用系统的硬件设计393

15.3　应用系统的软件设计394

15.4　MCS-51单片机系统举例395

15.4.1　8031的最小系统395

15.4.2　89C51的最小系统396

15.4.3　以单片机为核心的数据采集系统396

15.4.4　应用设计例1——水温控制系统的设计403

15.4.5　应用设计例2——智能涡街流量计的设计407

15.5　单片机应用系统的开发和调试414

15.5.1　仿真开发系统简介415

15.5.2　用户样机开发调试过程417

15.5.3　用户样机硬件调试418

思考题及习题422

参考书目423