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本书系统、全面地介绍MCS-51系列单片机的基本知识，是一本重在原理与应用、兼顾理论的实用教程。全书共有11章，由浅入深、循序渐进地介绍了MCS-51单片机的硬件结构、指令系统、各种硬件接口设计以及MCS-51单片机应用系统的设计。本书结构合理、内容翔实、实例丰富，通过二维码实现教学内容辅助学习，突出了选取内容的实用性、典型性，书中的应用实例大多来自科研工作及教学实践。

目    录
第1章  单片机概述	（1）
1.1  单片机简介	（1）
1.1.1  单片机的概念	（1）
1.1.2  单片机的特点	（1）
1.1.3  单片机的应用	（2）
1.2  单片机的发展概况	（3）
1.2.1  单片机的发展历史	（3）
1.2.2  单片机的发展趋势	（3）
1.3  51系列单片机	（5）
1.3.1　MCS-51系列单片机	（5）
1.3.2　AT89C5x（AT89S5x）系列单片机	（6）
1.3.3  其他的51单片机	（8）
1.4  AVR系列单片机与PIC系列单片机	（9）
1.4.1  AVR系列单片机	（9）
1.4.2  PIC系列单片机	（10）
1.5  各类嵌入式处理器简介	（11）
1.5.1  嵌入式微控制器（单片机）	（11）
1.5.2  嵌入式DSP处理器	（12）
1.5.3  嵌入式微处理器	（12）
1.5.4  嵌入式片上系统SOC	（13）
1.6  Freescale（飞思卡尔）16位微控制器	（14）
1.6.1  HCS12系列单片机	（14）
1.6.2  HCS12X系列单片机	（14）
1.6.3  MC9S12XS128性能	（15）
1.7  STC单片机	（15）
第2章  MCS-51单片机的硬件结构	（16）
2.1  MCS-51单片机的基本组成	（16）
2.2　MCS-51单片机的引脚及其功能	（17）
2.2.1  MCS-51单片机的引脚封装	（17）
2.2.2  输入/输出端口	（18）
2.3　MCS-51单片机的CPU及其时序	（21）
2.3.1  运算器	（22）
2.3.2  控制器	（23）
2.3.3  工作寄存器和特殊功能寄存器	（24）
2.4　MCS-51单片机存储器的结构	（26）
2.4.1　程序存储器空间	（26）
2.4.2　数据存储器空间	（26）
2.5　时钟电路与时序	（28）
2.5.1　时钟电路	（28）
2.5.2　机器周期、指令周期与指令时序	（29）
2.6　复位和复位电路	（31）
2.6.1　复位	（31）
2.6.2　复位电路	（32）
2.7  单片机的工作方式	（33）
2.7.1  程序执行方式	（33）
2.7.2  节电工作方式	（33）
习题	（35）
第3章  MCS-51单片机的指令系统	（36）
3.1　指令格式	（36）
3.2　指令系统的寻址方式	（37）
3.3　指令系统分类介绍	（39）
3.3.1　数据传送类指令	（39）
3.3.2　算术运算类指令	（45）
3.3.3　逻辑操作类指令	（51）
3.3.4　控制转移类指令	（55）
3.3.5　位操作类指令	（61）
习题	（66）
第4章  MCS-51单片机汇编语言程序设计	（69）
4.1　汇编语言程序设计概述	（69）
4.1.1　汇编语言语句和格式	（69）
4.1.2　汇编语言程序的设计步骤	（70）
4.1.3　伪指令	（71）
4.1.4  常用的程序设计结构	（73）
4.2　汇编语言源程序的汇编	（83）
习题	（84）
第5章  MCS-51单片机的中断系统	（86）
5.1　单片机中断技术概述	（86）
5.2　单片机中断系统结构及中断控制	（87）
5.2.1　中断源	（87）
5.2.2　中断标志寄存器	（88）
5.2.3　中断使能寄存器IE	（89）
5.2.4　中断优先级寄存器IP	（90）
5.3　中断响应及中断处理过程	（92）
5.3.1  中断响应	（92）
5.3.2  中断处理	（93）
5.3.3  中断返回	（93）
5.3.4  中断服务程序	（93）
5.4　多外部中断源系统设计	（95）
习题	（97）
第6章  MCS-51单片机的定时/计数器	（98）
6.1　定时/计数器的结构	（98）
6.1.1　工作方式控制寄存器TMOD	（99）
6.1.2　定时/计数器控制寄存器TCON	（99）
6.2　定时/计数器的4种工作方式	（100）
6.2.1　方式0及应用	（100）
6.2.2　方式1及应用	（101）
6.2.3  方式2及应用	（104）
6.2.4　方式3及应用	（107）
6.3　综合应用举例	（110）
习题	（112）
第7章  MCS-51单片机的串行口及串行通信技术	（113）
7.1  数据通信的基本概念	（113）
7.2　串行口的结构	（115）
7.3　串行口的4种工作方式	（117）
7.3.1　方式0	（117）
7.3.2　方式1	（118）
7.3.3　方式2和方式3	（119）
7.4　多机通信的工作原理	（120）
7.5　波特率的计算方法	（121）
7.6　串行口的编程和应用	（122）
7.6.1  单片机与单片机的通信	（123）
7.6.2  单片机与PC的通信	（136）
习题	（139）
第8章  MCS-51单片机常用I/O接口的设计	（140）
8.1　I/O接口扩展概述	（140）
8.1.1　I/O接口的功能	（140）
8.1.2　I/O端口的编址	（141）
8.1.3　I/O数据的传送方式	（141）
8.1.4　I/O接口电路	（142）
8.2　MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片82C55的接口设计	（142）
8.2.1　82C55芯片简介	（142）
8.2.2　工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字	（144）
8.2.3　82C55的3种工作方式	（145）
8.2.4　MCS-51单片机和82C55的接口设计	（148）
8.3　用MCS-51单片机的串行口扩展并行口	（150）
8.3.1  用74LS165扩展并行输入口	（150）
8.3.2　用74LS164扩展并行输出口	（151）
8.4　LED显示器的显示原理	（152）
8.4.1　LED显示器的结构	（152）
8.4.2　LED显示器工作原理	（153）
8.5  键盘接口原理	（154）
8.5.1　键盘输入应解决的问题	（154）
8.5.2　键盘接口的工作原理	（155）
8.5.3　键盘的工作方式	（157）
8.5.4　键盘/显示器接口设计实例	（157）
8.6  MCS-51单片机与液晶显示器（LCD）的接口	（159）
8.6.1　LCD显示器的分类	（160）
8.6.2　点阵字符型液晶显示模块介绍	（160）
8.6.3　MCS-51单片机与LCD的接口及软件编程	（162）
本章小结	（163）
习题	（164）
第9章  MCS-51单片机与D/A、A/D转换器的接口	（165）
9.1　MCS-51单片机与D/A转换器的接口	（165）
9.1.1　D/A转换器概述	（165）
9.1.2　MCS-51单片机与8位DAC0832的接口设计	（166）
9.1.3　MCS-51单片机与12位D/A转换器AD667的接口设计	（170）
9.2　MCS-51单片机与A/D转换器的接口	（175）
9.2.1　A/D转换器概述	（175）
9.2.2　MCS-51单片机与逐次比较型A/D转换器ADC0809的接口设计	（176）
9.2.3　MCS-51单片机与双积分型A/D转换器MC14433的接口设计	（180）
9.2.4　12位串行A/D芯片AD7893与单片机的接口及编程	（183）
本章小结	（185）
习题	（185）
第10章  单片机的串行总线扩展技术	（186）
10.1　单总线接口简介	（186）
10.1.1  概述	（186）
10.1.2  硬件结构及配置	（187）
10.1.3  命令序列	（187）
10.1.4  信号方式	（188）
10.1.5  数字温度传感器DS18B20的接口技术	（189）
10.2　SPI总线扩展技术	（192）
10.2.1  SPI总线概述	（192）
10.2.2  串行输入A/D芯片TLC2543接口技术	（194）
10.3  I2C总线串行扩展技术	（197）
10.3.1  I2C总线概述	（197）
10.3.2  I2C总线协议	（198）
10.4　MCS-51单片机扩展I2C总线器件的接口设计	（200）
10.4.1  AT24C02与单片机的接口技术	（201）
10.4.2  I2C总线数据传送的模拟	（202）
10.4.3  I2C总线模拟通用子程序	（204）
习题	（207）
第11章  MCS-51单片机应用系统的设计方法	（208）
11.1　单片机应用系统的设计步骤	（208）
11.2　单片机应用系统硬件设计	（211）
11.2.1  硬件系统一般结构	（211）
11.2.2  硬件系统的设计原则	（212）
11.2.3  硬件设计需要考虑的问题	（213）
11.2.4  地址空间分配与总线驱动	（215）
11.2.5  硬件设计与实现方法	（218）
11.3  应用系统的软件设计	（218）
11.3.1  应用软件设计的特点	（218）
11.3.2  软件设计考虑的问题	（219）
11.3.3  合理的资源分配	（219）
11.4　系统抗干扰设计	（220）
11.4.1  软件滤波	（220）
11.4.2  指令冗余及软件陷阱	（224）
11.4.3  开关量输入/输出软件抗干扰设计	（227）
11.4.4  看门狗技术	（227）
11.4.5  模拟电路和数字电路的隔离	（229）
11.4.6  接地方法	（230）
11.5  单片机应用系统的仿真与调试	（231）
11.5.1  单片机应用系统的仿真	（231）
11.5.2  单片机应用系统的调试	（232）
11.5.3  单片机应用系统的编程、下载与运行	（233）
11.6  单片机应用系统的设计实例—单片机温度控制系统	（233）
11.6.1  硬件电路设计	（233）
11.6.2  系统软件设计	（237）
习题	（245）
参考文献	（246）

前    言
本书循序渐进地介绍了MCS-51系列单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时/计数器、串行口及串行通信、常用I/O接口、D/A与A/D转换器、总线扩展及单片机应用系统设计与调试等内容。
本教材突出工程特色，以工程教育为理念，围绕培养应用创新型工程人才这一目标，着重学生独立研究能力、动手能力和解决实际问题能力的培养，将测控技术与仪器专业工程人才培养模式和教学内容的改革成果体现在教材中，通过科学规范的工程人才教材建设促进专业建设和工程人才培养质量的提高。本书注重与工程实践的联系，每章均有相关工程应用案例及产品介绍。同时，采用二维码技术对相关知识点进行扩充，可以通过扫描二维码，打开对知识点的更多辅助介绍，包括相关文字介绍、图片展示或动画演示。
全书共11章。第1章是单片机技术概述；第2章介绍了MCS-51单片机硬件系统的结构；第3章介绍了MCS-51单片机的指令系统；第4章介绍了MCS-51单片机汇编语言程序设计方法；第5章介绍了MCS-51单片机的中断系统及其应用方法；第6章介绍了MCS-51单片机定时/计数器的原理及使用方法；第7章介绍了MCS-51单片机的串行口及串行通信技术；第8章介绍了MCS-51单片机常用I/O接口的设计方法；第9章介绍了MCS-51单片机中实现D/A与A/D转换的接口及编程方法；第10章介绍了MCS-51单片机实现串行总线扩展的技术；第11章介绍了MCS-51单片机应用系统设计与调试的方法。
本书第1章由付华、肖艳军执笔；第2～4章、第7章由徐耀松执笔；第5、6章由高姬执笔；第8、9章由孙凌宇执笔；第10、11章由王雨虹执笔。肖艳军对全书内容进行了充实。全书的写作思路由付华教授提出，由付华、徐耀松、肖艳军和孙凌宇统稿。此外，李猛、任仁、陶艳风、代巍、汤月、司南楠、陈东、谢鸿、郭玉雯、梁漪、于田、孟繁东、曹坦坦、李海霞、刘雨竹、曹庆春、邱微等也参加了本书的编写。在此，向对本书的完成给予了热情帮助的同行们表示感谢。
由于作者水平有限，加上时间仓促，书中的错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编  者  
2016年5月

教材

付华，辽宁工程大学教授。中国煤炭工业信息与自动化专业委员会委员，辽宁省仪器学科教学指导委员会委员。主持完成国家863项目、国家自然科学基金项目、教育部博士点基金、博士后基金、辽宁省科技攻关项目、辽宁省重大科技项目、省创新团队项目、优秀人才项目等40余项，主持完辽宁省教改项目、省十一五、十二五教学科研项目多项。

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单片机原理及应用