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第1章 单片机技术简介1

1.1 单片机简介1

1.1.1 计算机的基本组成1

1.1.2 单片机的基本结构2

1.1.3 单片机的发展历史3

1.1.4 单片机技术的发展特点5

1.2 单片机的结构特点6

1.2.1 单片机的CPU7

1.2.2 存储器设计7

1.2.3 总线结构8

1.2.4 单片机与微处理器8

1.2.5 单片机与嵌入式系统8

1.3 单片机的应用与选型9

1.3.1 单片机的应用9

1.3.2 单片机的选型10

习题11

第2章 MCS-51单片机的内部结构12

2.1 MCS-51单片机的基本结构12

2.2 MCS-51单片机的引脚功能14

2.3 MCS-51单片机的CPU17

2.3.1 控制器17

2.3.2 运算器19

2.3.3 布尔处理器20

2.3.4 时钟电路21

2.3.5 时序23

2.4 MCS-51单片机的存储器组织24

2.4.1 程序存储器25

2.4.2 内部数据存储器26

2.4.3 特殊功能寄存器29

2.4.4 外部数据存储器30

2.5 MCS-51单片机的工作方式31

2.5.1 复位方式31

2.5.2 程序执行方式33

2.5.3 低功耗方式33

2.5.4 编程和校验方式35

习题36

第3章 MCS-51单片机的指令系统38

3.1 单片机内部数据的表示38

3.1.1 数据的表示38

3.1.2 数据的运算41

3.1.3 指令的表示42

3.2 MCS-51单片机指令系统概述42

3.2.1 指令格式42

3.2.2 指令分类43

3.2.3 指令系统中使用的符号44

3.3 MCS-51单片机的寻址方式45

3.3.1 立即数寻址45

3.3.2 直接寻址46

3.3.3 寄存器寻址46

3.3.4 寄存器间接寻址47

3.3.5 变址寻址48

3.3.6 位寻址49

3.3.7 相对寻址50

3.3.8 寻址方式总结50

3.4 数据传送类指令51

3.4.1 内部数据传送指令51

3.4.2 外部数据传送指令54

3.4.3 查表指令55

3.4.4 堆栈操作指令56

3.4.5 数据交换指令57

3.5 算术逻辑运算类指令59

3.5.1 算术运算指令59

3.5.2 逻辑运算指令63

3.5.3 移位指令64

3.5.4 累加器清零指令66

3.5.5 累加器内容取反指令66

3.6 位操作指令66

3.6.1 位传送指令66

3.6.2 位修改指令67

3.6.3 位运算指令67

3.6.4 位控制转移指令68

3.7 流程控制类指令70

3.7.1 无条件转移指令70

3.7.2 条件转移指令72

3.7.3 减1不为零转移指令74

3.7.4 子程序调用与返回指令75

3.7.5 空操作指令78

习题79

第4章 MCS-51单片机的程序设计82

4.1 MCS-51单片机程序设计语言概述82

4.2 MCS-51单片机的汇编语言84

4.2.1 汇编语言程序示例84

4.2.2 程序语句格式85

4.2.3 表达式86

4.2.4 伪指令语句88

4.2.5 通用的转移和调用语句92

4.2.6 条件汇编92

4.2.7 程序结构93

4.3 MCS-51单片机汇编语言程序设计94

4.3.1 顺序结构94

4.3.2 分支结构95

4.3.3 循环结构97

4.3.4 子程序设计99

4.4 MCS-51单片机的C语言102

4.4.1 C语言程序开发过程102

4.4.2 C语言的特点103

4.4.3 MCS-51单片机的C语言104

4.5 MCS-51单片机C语言的扩充104

4.5.1 数据类型105

4.5.2 存储器类型105

4.5.3 存储模式106

4.5.4 硬件资源访问107

4.5.5 指针111

4.6 MCS-51单片机C语言程序结构112

4.6.1 函数112

4.6.2 流程控制115

4.6.3 输入与输出118

4.6.4 程序的入口119

4.7 C语言与汇编语言的混合编程119

习题121

第5章 MCS-51单片机的并行接口123

5.1 MCS-51单片机的并行接口123

5.1.1 P0口123

5.1.2 P1口125

5.1.3 P2口126

5.1.4 P3口127

5.1.5 并行接口的驱动能力128

5.1.6 并行接口的应用128

5.2 MCS-51单片机并行接口的扩展130

5.2.1 MCS-51的总线结构130

5.2.2 并行输入接口的扩展131

5.2.3 并行输出接口的扩展133

5.3 可编程并行接口芯片8255A133

5.3.1 8255A的结构134

5.3.2 8255A的工作方式135

5.3.3 8255A的应用137

5.4 MCS-51单片机并行存储器的扩展139

5.4.1 程序存储器的扩展140

5.4.2 并行数据存储器的扩展143

5.4.3 Flash存储器的扩展149

习题151

第6章 MCS-51单片机的人机接口153

6.1 键盘接口153

6.1.1 按键的抖动153

6.1.2 独立式键盘接口154

6.1.3 矩阵式键盘接口154

6.2 LED显示接口157

6.2.1 单个LED接口157

6.2.2 LED数码显示器接口158

6.2.3 静态显示与动态显示159

6.3 LCD显示模块接口161

6.3.1 LCD显示模块简介161

6.3.2 LCD模块的CPU接口161

6.3.3 LCD模块与MCS-51的接口162

习题164

第7章 MCS-51单片机的中断系统166

7.1 中断的概念166

7.1.1 中断的过程166

7.1.2 中断的作用167

7.1.3 中断系统的主要功能167

7.2 MCS-51单片机中断系统的结构168

7.2.1 中断源169

7.2.2 中断向量170

7.3 MCS-51单片机的中断控制170

7.3.1 中断请求标志170

7.3.2 中断请求方式171

7.3.3 中断允许172

7.3.4 中断优先级172

7.4 MCS-51单片机的中断响应173

7.4.1 中断响应过程173

7.4.2 中断响应时间175

7.4.3 中断服务程序175

7.4.4 中断请求的撤销176

7.5 MCS-51单片机中断系统的应用176

7.5.1 中断控制程序的编写176

7.5.2 中断服务程序的编写178

7.5.3 MCS-51单片机的单步操作180

7.6 MCS-51单片机中断系统的扩展181

7.6.1 中断优先级的扩充181

7.6.2 中断源的扩展181

习题184

第8章 MCS-51单片机的定时器／计数器185

8.1 定时器／计数器T0、T1186

8.1.1 T0、T1的内部结构186

8.1.2 T0、T1的工作方式188

8.2 定时器／计数器T2190

8.2.1 T2的结构191

8.2.2 T2的工作方式192

8.3 定时器／计数器的应用195

8.3.1 工作方式的选择195

8.3.2 定时常数的计算196

8.3.3 定时器／计数器应用举例197

8.3.4 信号的测量202

8.3.5 读取定时器／计数器204

8.4 监视定时器204

8.4.1 监视定时器的原理204

8.4.2 监视定时器芯片MAX813L205

8.4.3 AT89S51的内部监视定时器206

8.5 日历时钟芯片DS1302206

8.5.1 DS1302简介206

8.5.2 DS1302的操作207

8.5.3 DS1302的应用208

习题210

第9章 MCS-51单片机的串行接口211

9.1 串行通信简介211

9.1.1 串行通信技术分类211

9.1.2 串行通信的软件实现213

9.1.3 串行接口与RS-232C标准214

9.2 MCS-51单片机串行口的结构215

9.2.1 串行口的结构215

9.2.2 串行口的控制217

9.3 MCS-51单片机串行口的工作方式218

9.3.1 方式0219

9.3.2 方式1221

9.3.3 方式2和方式3223

9.4 MCS-51单片机串行口的应用226

9.4.1 波特率的计算226

9.4.2 方式0的应用229

9.4.3 方式1的应用231

9.4.4 方式2和方式3的应用234

9.5 MCS-51单片机的多机通信方式236

9.5.1 多机通信原理236

9.5.2 通信协议的设计237

9.6 SPI总线接口238

9.6.1 SPI总线结构238

9.6.2 SPI总线应用239

9.7 I2C总线接口240

9.7.1 I2C总线简介241

9.7.2 I2C总线协议241

9.7.3 I2C串行EEPROM及其应用242

习题247

第10章 MCS-51单片机的模拟量接口248

10.1 D/A转换器249

10.1.1 D/A转换原理249

10.1.2 D/A转换器的指标250

10.1.3 D/A转换器的选型251

10.2 D/A转换器的接口与应用252

10.2.1 DAC0832的结构252

10.2.2 DAC0832的应用253

10.2.3 DAC1208的结构与应用257

10.3 A/D转换器259

10.3.1 A/D转换原理259

10.3.2 A/D转换器的指标261

10.3.3 A/D转换器的选择262

10.4 A/D转换器的接口与应用262

10.4.1 ADC0809的结构262

10.4.2 ADC0809的应用264

10.4.3 AD574A的结构与应用267

习题271

第11章 单片机应用系统的设计272

11.1 单片机应用系统的设计过程272

11.1.1 单片机应用系统的开发周期272

11.1.2 软件开发过程273

11.1.3 硬件开发过程274

11.1.4 软、硬件集成测试275

11.2 硬件设计中的问题275

11.2.1 硬件设计的主要内容275

11.2.2 驱动与隔离技术276

11.2.3 电源与低功耗系统279

11.2.4 硬件可靠性设计281

11.3 软件设计中的问题282

11.3.1 单片机应用系统软件特点282

11.3.2 单片机应用系统软件结构283

11.3.3 软件缓冲区的使用286

11.3.4 系统运行过程的监控286

11.3.5 软件可靠性设计287

习题288

附录A 实验指导290

A.1 软件设计实验290

A.1.1 汇编语言程序设计实验290

A.1.2 C语言程序设计实验292

A.2 硬件设计实验292

A.2.1 并行接口实验292

A.2.2 LCD显示模块实验293

A.2.3 中断控制实验294

A.2.4 定时器实验294

A.2.5 串行接口实验295

A.2.6 模拟量转换实验296

附录B MCS-51指令速查表298

参考文献299