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本教材采用STC最新产品——STC8系列单片机中的STC8A8K64S4A12单片机为教学平台，采用“汇编+C”双语言教学，精选工程训练实例，设计多样化类型的习题。教材内容包括微型计算机基础、增强型8051内核、STC单片机应用系统的开发工具、指令系统与汇编语言程序设计、C51与C51程序设计、存储器的应用编程、定时器/计数器、中断系统、串行通信、键盘与显示接口、STC15W201S单片机比较器、12位A/D转换模块、PCA模块、增强型PWM模块、SPI接口、I2C 接口，以及低功耗设计与可靠性设计。本书可作为高等学校电子信息类、电子通信类、自动化类、计算机应用类专业“单片机原理与应用”或“微机原理”课程教材，也可作为电子设计竞赛、单片机应用工程师考证的培训教材。本书也是传统8051单片机应用工程师升级转型的最新参考书籍。

目录
第1章  微型计算机基础	1
1.1　数制与编码	1
1.1.1  数制及其转换方法	1
1.1.2  微型计算机中数的表示方法	4
1.1.3  微型计算机中常用编码	6
1.2　微型计算机原理	7
1.2.1  微型计算机的基本组成	7
1.2.2  指令、程序与编程语言	9
1.2.3  微型计算机的工作过程	10
1.2.4  微型计算机的应用形态	11
本章小结	11
习题与思考题	12
第2章  STC8A8K64S4A12单片机增强型8051内核	13
2.1　单片机概述	13
2.1.1  单片机的概念	13
2.1.2  常见单片机	13
2.1.3  STC8系列单片机	14
2.2　STC8A8K64S4A12单片机资源概述与引脚功能	17
2.3　STC8A8K64S4A12单片机的内部结构	22
2.3.1  内部结构框图	22
2.3.2  CPU结构	22
2.4  STC8A8K64S4A12单片机的存储结构	24
2.5  STC8A8K64S4A12单片机的并行I/O口	29
2.5.1  并行I/O口的工作模式	29
2.5.2  并行I/O口的结构	30
2.5.3  并行I/O口的使用注意事项	32
2.6  STC8A8K64S4A12单片机的时钟与复位	34
2.6.1  时钟	34
2.6.2  复位	36
本章小结	38
习题与思考题	39
第3章  STC系列单片机应用系统的开发工具	41
3.1　Keil ?Vision4集成开发环境	41
3.2  STC系列单片机在线编程与在线仿真	50
3.2.1  STC系列单片机在线编程电路	50
3.2.2  单片机应用程序的下载与运行	52
3.2.3  Keil ?Vision4与STC仿真器的在线仿真	53
3.2.4  STC-ISP在线编程软件的其他功能	55
3.3  Proteus仿真软件简介	56
3.3.1  工程训练3.1  Keil C集成开发环境的操作使用	56
3.3.2  工程训练3.2  STC系列单片机的在线调试与在线仿真	64
3.3.3  工程训练3.3  用Proteus仿真软件实现单片机应用系统的仿真	67
本章小结	74
习题	75
第4章  STC8A8K64S4A12单片机的指令系统与汇编语言程序设计	78
4.1  STC8A8K64S4A12单片机的指令系统	78
4.1.1  概述	78
4.1.2  数据传送类指令	84
4.1.3  算术运算类指令	89
4.1.4  逻辑运算与循环移位类指令	95
4.1.5  控制转移类指令	98
4.1.6  位操作类指令	104
4.2  汇编语言程序设计	108
4.2.1  汇编语言程序设计基础	108
4.2.2  基本程序结构与程序设计举例	113
4.2.3  工程训练4.1  LED数码管的驱动与显示（汇编语言版）	122
本章小结	125
习题与思考题	126
第5章  C51与C51程序设计	131
5.1  C51基础	131
5.1.1  C51数据类型	133
5.1.2  C51的变量	135
5.1.3  8051单片机特殊功能寄存器变量的定义	137
5.1.4  8051单片机位寻址区（20H～2FH）位变量的定义	138
5.1.5  函数的定位	138
5.1.6  中断服务函数	139
5.1.7  函数的递归调用与再入函数	140
5.1.8  在C51中嵌入汇编语言程序	140
5.2  C51程序设计	141
5.2.1  C51程序框架	141
5.2.2  C51程序设计举例	145
5.2.3  工程训练5.1  LED数码管驱动与显示（C语言版）	146
本章小结	148
习题与思考题	149
第6章  STC8A8K64S4A12单片机的存储器与应用编程	151
6.1　程序存储器	151
6.2　基本RAM	153
6.3  扩展RAM（XRAM）	154
6.4  EEPROM	158
6.4.1  工程训练6.1  片内扩展RAM的测试	164
6.4.2  工程训练6.2  EEPROM的测试	165
本章小结	169
习题与思考题	169
第7章  STC8A8K64S4A12单片机的定时/计数器	172
7.1　定时/计数器T0、T1的结构和工作原理	172
7.2　定时/计数器T0、T1的控制	174
7.3　定时/计数器T0、T1的工作方式	175
7.4　定时/计数器T0、T1的应用举例	179
7.4.1  定时/计数器T0、T1的定时应用	179
7.4.2  定时/计数器T0、T1的计数应用	181
7.4.3  定时/计数器T0、T1的综合应用	182
7.5  定时/计数器T2	185
7.5.1  定时/计数器T2的电路结构	185
7.5.2  定时/计数器T2的控制寄存器	186
7.6  定时/计数器T3、T4	187
7.6.1  定时/计数器T3、T4的电路结构	187
7.6.2  定时/计数器T3、T4的控制寄存器	187
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7.7  可编程时钟输出功能	189
7.7.1  定时/计数器T0～T4的可编程时钟输出	189
7.7.2  可编程时钟的应用举例	190
7.7.3  工程训练7.1  定时/计数器的定时应用	192
7.7.4  工程训练7.2  定时/计数器的计数应用	194
7.7.5  工程训练7.3  定时/计数器的综合应用	196
7.7.6  工程训练7.4  可编程时钟输出	198
本章小结	200
习题与思考题	201
第8章  STC8A8K64S4A12单片机中断系统	204
8.1　中断系统概述	204
8.1.1  中断系统的几个概念	204
8.1.2  中断的技术优势	205
8.1.3  中断系统需要解决的问题	206
8.2  STC8A8K64S4A12单片机中断系统的简介	206
8.2.1  中断请求	206
8.2.2  中断响应	215
8.2.3  中断服务与中断返回	218
8.3  STC8A8K64S4A12单片机中断系统的中断应用举例	219
8.3.1  定时中断的应用	219
8.3.2  外部中断的应用	223
8.4  STC8A8K64S4A12单片机外部中断源的扩展	224
8.4.1  工程训练8.1  定时中断的应用编程	227
8.4.2  工程训练8.2  外部中断的应用编程	228
本章小结	230
习题与思考题	231
第9章  STC8A8K64S4A12单片机的串行接口	234
9.1  串行通信基础	234
9.2  STC8A8K64S4A12单片机的串行接口1	237
9.2.1  串行接口1的控制寄存器	237
9.2.2  串行接口1的工作方式	239
9.2.3  串行接口1的波特率	243
9.2.4  串行接口1的应用举例	244
9.3  STC8A8K64S4A12单片机与计算机的通信	256
9.3.1  单片机与计算机RS-232串行通信接口设计	256
9.3.2  STC8A8K64S4A12单片机与计算机的串行通信程序设计	258
9.4  STC8A8K64S4A12单片机串行接口1的中继广播方式	261
9.5  STC8A8K64S4A12单片机串行接口2*	261
9.6  STC8A8K64S4A12单片机串行接口3*	263
9.7  STC8A8K64S4A12单片机串行接口4*	264
9.7.1  工程训练9.1  STC8A8K64S4A12单片机间的双机通信	266
9.7.2  工程训练9.2  STC8A8K64S4A12单片机与计算机间的串行通信	269
本章小结	272
思考与提高题	273
第10章  人机对话接口的应用设计	276
10.1  单片机应用系统的设计和开发流程	276
10.1.1  单片机应用系统的设计原则	276
10.1.2  单片机应用系统的开发流程	277
10.1.3  单片机应用系统工程报告的编制	280
10.2  键盘接口与应用编程	283
10.3  LCD接口与应用编程	291
10.3.1  LCD模块概述	291
10.3.2  点阵字符型LCD模块LCD1602	291
10.3.3  点阵图形型LCD模块LCD12864	299
10.3.4  工程训练10.1  STC8A8K64S4A12单片机与矩阵键盘的接口与应用	309
10.3.5  工程训练10.2  STC8A8K64S4A12单片机与LCD12864（含中文
           字库）的接口与应用	311
本章小结	322
习题与思考题	322
第11章  STC8A8K64S4A12单片机的比较器	326
11.1  比较器的内部结构与控制	326
11.2  比较器的应用	329
本章小结	332
思考与提高题	332
第12章  STC8A8K64S4A12单片机的A/D转换模块	334
12.1  A/D转换模块的结构	334
12.2  A/D转换模块的控制	335
12.3  A/D转换模块的应用	338
本章小结	343
思考与提高题	344
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第13章  STC8A8K64S4A12单片机的PCA模块	346
13.1  PCA模块的结构	346
13.2  PCA模块的控制	347
13.3  PCA模块的工作模式与应用编程	350
13.3.1  捕获模式与应用编程	350
13.3.2  16位软件定时器模式与应用编程	353
13.3.3  高速脉冲输出模式与应用编程	355
13.3.4  脉宽调制模式与应用编程	356
13.3.5  工程训练13.1  PCA模块的软件定时器应用	361
13.3.6  工程训练13.2  PCA模块的PWM应用	364
本章小结	366
习题与思考题	367
第14章  STC8A8K64S4A12单片机的增强型PWM模块	369
14.1  增强型PWM模块的结构	369
14.2  增强型PWM模块的控制	370
14.3  增强型PWM模块的应用编程	375
本章小结	382
习题与思考题	382
第15章  STC8A8K64S4A12单片机的SPI接口	384
15.1  SPI接口的结构	384
15.2  SPI接口的控制	386
15.3  SPI接口的通信方式	391
15.4  SPI接口的应用编程	393
本章小结	397
习题与思考题	398
第16章  STC8A8K64S4A12单片机的I2C串行总线和I2C通信接口	399
16.1  I2C串行总线	399
16.2  I2C通信接口	407
本章小结	420
思考与提高题	420
第17章  STC8A8K64S4A12单片机的低功耗设计与可靠性设计	423
17.1  低功耗设计	423
17.2  可靠性设计	428
本章小结	431
习题	431
附录A  ASCII码表	434
附录B  STC8A8K64S4A12系列单片机指令系统表	435
附录C  STC8系列单片机特殊功能寄存器一览表	439
附录D  STC8单片机学习板模块电路	446
附录E  STC8A8K64S4A12单片机内部接口硬件切换控制	455
附录F  C51常用头文件与库函数	460
附录G  C语言编译常见错误信息一览表	468
附录H  C51的模块化编程与C51库函数的制作	473

前言
    单片机技术是现代电子系统设计、智能控制的核心技术，其相关课程是应用电子、电子信息、电子通信、物联网技术、机电一体化、电气自动化、工业自动化、计算机应用等相关专业的必修课程。本教材是作者以其三十余年单片机应用经历和教学经验为基础，精心打造的以最新的8051单片机产品为介绍对象的单片机课程教材。
    STC单片机传承于 Intel的8051单片机，但STC单片机在传统8051单片机框架基础上注入了新鲜血液，焕发出新的“青春”。STC的创造者——宏晶科技——对8051单片机进行了全面的技术改革与创新：全部采用Flash技术 （可反复编程10万次以上）和ISP/IAP（在系统可编程/在应用可编程）技术；针对抗干扰进行了专门设计，使产品抗干扰能力极强；进行了特别加密设计；对工作速度进行了全面提升，指令速度最快提高为原来的24倍；大幅提高了集成度，集成了A/D、CCP/PCA/PWM(PWM还可当成DAC使用）、SPI接口、I2C接口，以及更多的UART、更多的定时器、看门狗、内部高精准时钟源（±1%温漂，工作温度-40~+85℃，可彻底省掉昂贵的外部晶振）、内部高可靠复位电路（可彻底省掉外部复位电路）、大容量SRAM、大容量EEPROM、大容量Flash程序存储器等。STC单片机的在线下载编程、在线仿真功能以及分系列的资源配置，增加了单片机型号的可选择性，使用户可根据单片机应用系统的功能要求选择合适的单片机，从而降低单片机应用系统的开发难度与开发成本，使得单片机应用系统的开发更加简单、高效，提高了单片机应用产品的性能价格比。
    根据多年单片机教学经验，作者发现在学生学习单片机课程时，普遍存在这样一个问题：觉得单片机课程很重要，但觉得很难，不知道怎么学。对此，作者认为在学生学习单片机课程前要让学生明白三件事：
（1）学习单片机有什么用？单片机技术是现代电子系统设计的核心技术，学习单片机就是利用单片机设计一个个具有智能化、自动化功能的单片机应用系统。
（2）学习单片机要学什么？简单地说，就是学习单片机有哪些资源，以及如何使用这些资源。
（3）怎么学习单片机？单片机的学习应该分成三个方面：一是掌握一种编程语言（C语言或者汇编语言）；二是掌握单片机应用系统的开发工具以及辅助工具（Keil C集成开发环境、STC-ISP在线编程工具与Proteus仿真软件）；三是学习单片机的各种资源特性与应用编程技巧 。
    本教材选用STC最新产品——STC8系列单片机中的STC8A8K64S4A12单片机作为主讲机型，系统地介绍了STC8A8K64S4A12单片机的硬件结构、指令系统与应用编程。教材力求体现实用性、应用性与易学性，以提高读者的工程设计能力与实践动手能力为目标，具有以下几方面的特点；
（1）单片机机型贴近生产实际：STC单片机是我国8位单片机市场占有率最高的，STC8A8K64S4A12单片机更是其中的佼佼者。
（2）采用“双”语言编程：本书的应用编程，大部分采用了汇编语言和C语言（C51）对照编程。学习用汇编语言编程更有利于加强学生对单片机的理解，而C51的功能、结构及以其编写的程序的可读性、可移植性、可维护性相对而言都有非常明显的优势。
（3）理论联系实际：在学习单片机指令系统前的第3章，本书专门介绍了单片机应用的开发工具 ，对这些工具的应用贯穿了程序的编辑、编译、下载与调试。本书在讲述相关知识时，强调单片机知识的应用性与实践性，不论是一条指令，若干条指令，还是一个程序段，都可以用开发工具进行仿真调试或在线联机调试。
（4）强化单片机应用系统的概念：学习单片机就是为了能开发与制作有具体意义的单片机应用系统，为此，本书在大多数章节中都配置了工程训练实例。
（5）为了便于读者更好地理解教学内容以及教学要求，本书设置了多样化的习题：填空、选择、判断、问答与程序设计。
（6）为便于读者学习与应用开发 ，本书在附录中 提供了实用的技术资料，如使用Keil C集成开发环境编译时的常见错误信息、Keil C库函数的制作方法等。
（7）在教材的编写过程中，作者直接与STC单片机的创始人姚永平先生进行密切沟通与交流，姚永平先生亲自担任本教材的主审，确保了教材内容的系统性与正确性。
（8）本教材所含的工程训练实例是基于STC官方发布的STC8学习板开发的，本教材是宏晶科技STC单片机大学推广计划的指定教材。
    本书由丁向荣编著。宏晶科技在技术上给予了大力支持和帮助，STC单片机创始人姚永平先生对全书进行了认真审阅，并提出了宝贵意见。在此。对所有提供帮助的人表示感谢！
由于编者水平有限。书中定有疏漏和不妥之处，敬请读者不吝指正！相关勘误或更新信息也会动态地公布在STC官网上：www.stcmcu.com。如需程序源代码或有其他建议，可发电子邮件到dingxiangrong65@163.com，与作者进一步沟通与交流。
编者    
2019.4于广州

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单片微机原理与接口技术——基于可仿真的STC8系列单片机