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第1章 单片机概述1

1.1什么是单片机1

1.2单片机的发展历史1

1.3单片机的特点2

1.4单片机的应用3

1.5单片机的发展趋势4

1.6 MCS-51系列与AT89S5x系列单片机5

1.6.1 MCS-51系列单片机5

1.6.2 AT89系列单片机6

1.6.3 AT89系列单片机的型号说明8

1.7各种衍生品种的51单片机9

1.7.1 STC系列单片机9

1.7.2 C8051F × × ×单片机10

1.7.3 ADμC812单片机10

1.7.4华邦W77系列、W78系列单片机11

1.8 PIC系列单片机与AVR系列单片机11

1.8.1 PIC系列单片机11

1.8.2 AVR系列单片机12

1.9其他的嵌入式处理器简介13

1.9.1嵌入式DSP处理器13

1.9.2嵌入式微处理器14

思考题及习题114

第2章 AT89S51单片机硬件结构16

2.1 AT89S51单片机的硬件组成16

2.2 AT89S51的引脚功能17

2.2.1电源及时钟引脚18

2.2.2控制引脚18

2.2.3并行I/O口引脚19

2.3 AT89S51的CPU20

2.3.1运算器20

2.3.2控制器22

2.4 AT89S51单片机存储器的结构22

2.4.1程序存储器空间23

2.4.2数据存储器空间24

2.4.3特殊功能寄存器25

2.4.4位地址空间28

2.5 AT89S51单片机的并行I/O端口29

2.5.1 P0口29

2.5.2 P1口31

2.5.3 P2口31

2.5.4 P3口32

2.6时钟电路与时序33

2.6.1时钟电路设计33

2.6.2机器周期、指令周期与指令时序35

2.7复位操作和复位电路35

2.7.1复位操作35

2.7.2复位电路设计36

2.8看门狗定时器（WDT）的使用37

2.9低功耗节电模式38

2.9.1空闲模式39

2.9.2掉电运行模式39

思考题及习题240

第3章 C51语言编程基础与KeilμVision3的使用42

3.1C51编程语言简介42

3.1.1 C51语言与汇编语言的比较42

3.1.2 C51语言与标准C语言的比较42

3.2 C51语言程序设计基础43

3.2.1 C51语言中的数据类型与存储类型43

3.2.2 C51语言的特殊功能寄存器及位变量定义48

3.2.3 C51语言的绝对地址访问50

3.2.4 C51的基本运算52

3.2.5 C51的分支与循环程序结构55

3.2.6 C51的数组62

3.2.7 C51的指针65

3.3 C51语言的函数66

3.3.1函数的分类67

3.3.2函数的参数与返回值68

3.3.3函数的调用69

3.3.4中断服务函数70

3.3.5变量及存储方式70

3.3.6宏定义与文件包含71

3.3.7库函数72

3.4 Keil μVision3环境下的C51程序开发72

3.4.1 Keil μVision3的基本操作73

3.4.2添加用户源程序文件75

3.4.3程序的编译与调试77

3.4.4工程的设置80

思考题及习题383

第4章 虚拟仿真开发工具Proteus的使用84

4.1 Proteus功能概述84

4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真85

4.3 Proteus ISIS环境简介86

4.3.1 ISIS各窗口简介86

4.3.2主菜单栏87

4.3.3主工具栏91

4.3.4工具箱93

4.3.5仿真工具栏95

4.3.6元件列表95

4.3.7预览窗口96

4.3.8原理图编辑窗口96

4.4 Proteus ISIS的编辑环境设置97

4.4.1选择模板97

4.4.2选择图纸98

4.4.3设置文本编辑器98

4.4.4设置网格98

4.5 Proteus ISIS的系统运行环境设置98

4.6单片机应用系统的Proteus虚拟设计与仿真99

4.6.1虚拟设计与仿真步骤99

4.6.2新建或打开一个设计文件100

4.6.3选择需要的元件到元件列表102

4.6.4放置元件并连接电路103

4.6.5加载目标代码文件、设置时钟频率及仿真运行107

4.7 Proteus与μVision3的联调108

思考题及习题4110

第5章 单片机与显示器件及开关、键盘的接口设计111

5.1单片机控制发光二极管显示111

5.1.1单片机与发光二极管的连接111

5.1.2 I/O端口的C51编程控制112

5.2开关状态检测115

5.2.1开关检测案例1116

5.2.2开关检测案例2117

5.3单片机控制LED数码管的显示118

5.3.1 LED数码管的显示原理118

5.3.2 LED数码管的静态显示与动态显示120

5.4单片机控制LED点阵显示器显示124

5.4.1 LED点阵显示器的结构与显示原理124

5.4.2控制16 × 16 LED点阵显示屏的案例125

5.5单片机控制液晶显示模块1602 LCD的显示128

5.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介128

5.5.2单片机控制字符型LCD 1602显示案例135

5.6键盘接口设计139

5.6.1键盘接口设计应解决的问题139

5.6.2独立式键盘接口设计案例140

5.6.3矩阵式键盘接口设计案例147

5.6.4非编码键盘扫描方式的选择150

5.6.5专用键盘/显示器芯片HD7279的接口设计151

思考题及习题5163

第6章 AT89S51单片机的中断系统164

6.1 AT89S51中断技术概述164

6.2 AT89S51中断系统结构164

6.2.1中断请求源165

6.2.2中断请求标志寄存器165

6.3中断允许与中断优先级的控制167

6.3.1中断允许寄存器IE167

6.3.2中断优先级寄存器IP168

6.4响应中断请求的条件169

6.5外部中断的响应时间170

6.6外部中断的触发方式选择171

6.6.1电平触发方式171

6.6.2跳沿触发方式171

6.7中断请求的撤销171

6.8中断函数172

6.9中断系统应用举例174

6.9.1单一外中断的应用174

6.9.2两个外中断的应用175

6.9.3中断嵌套的应用177

思考题及习题6178

第7章 AT89S51单片机的定时器/计数器180

7.1定时器/计数器的结构180

7.1.1工作方式控制寄存器TMOD180

7.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON181

7.2定时器/计数器的4种工作方式182

7.2.1方式0182

7.2.2方式1183

7.2.3方式2183

7.2.4方式3184

7.3对外部输入的计数信号的要求186

7.4定时器/计数器的编程和应用186

7.4.1 P1口控制8只LED每0.5s闪亮一次186

7.4.2计数器的应用188

7.4.3控制P1.0产生周期为2 ms的方波189

7.4.4利用T1控制发出1kHz的音频信号191

7.4.5 LED数码管秒表的制作193

7.4.6测量脉冲宽度——门控位GATEx的应用195

7.4.7 LCD时钟的设计198

思考题及习题7201

第8章 AT89S51单片机的串行口202

8.1串行口的结构202

8.1.1串行口控制寄存器SCON202

8.1.2特殊功能寄存器PCON204

8.2串行口的4种工作方式204

8.2.1方式0204

8.2.2方式1209

8.2.3方式2210

8.2.4方式3211

8.3多机通信212

8.4波特率的制定方法213

8.4.1波特率的定义213

8.4.2定时器T1产生波特率的计算213

8.5串行口应用设计案例215

8.5.1各种串行通信接口标准215

8.5.2方式1的应用设计217

8.5.3方式2和方式3的应用设计225

8.5.4多机通信的应用设计227

8.5.5单片机与PC机串行通信的设计234

8.5.6 PC机与单片机或与多个单片机的串行通信239

思考题及习题8240

第9章 AT89S51单片机的并行扩展技术242

9.1系统并行扩展概述242

9.1.1系统并行扩展结构242

9.1.2地址空间分配243

9.1.3外部地址锁存器246

9.2外部程序存储器EPROM的并行扩展247

9.2.1常用的EPROM芯片248

9.2.2 AT89S51扩展EPROM的接口设计249

9.2.3片内Flash存储器的编程251

9.3外部数据存储器RAM的并行扩展255

9.3.1常用的静态RAM （SRAM）芯片255

9.3.2并行扩展RAM的接口设计256

9.4 AT89S51扩展并行I/O芯片82C55的设计258

9.4.1I/O接口扩展概述258

9.4.2并行I/O芯片82C55简介259

9.4.3 82C55的3种工作方式263

9.4.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计267

9.5利用74LSTTL电路扩展并行I/O口269

9.6用AT89S51单片机的串行口扩展并行输入/输出口270

9.6.1用74LS165扩展并行输入口270

9.6.2用74LS164扩展并行输出口272

9.7用I/O口控制的扬声器报警接口273

思考题及习题9274

第10章 AT89S51单片机与DAC、ADC的接口277

10.1AT89S51单片机扩展DAC0832277

10.1.1 D/A转换器概述277

10.1.2 8位并行DAC0832简介278

10.1.3案例：DAC0832实现数字调压280

10.1.4案例：波形发生器的制作281

10.1.5案例：两片DAC0832双缓冲方式驱动X-Y绘图仪287

10.1.6 DAC0832的双极性输出290

10.2 AT89S51扩展10位串行DAC-TLC5615291

10.2.1串行DACTLC5615简介291

10.2.2案例：单片机与串行DACTLC5615的接口设计292

10.3 AT89S51单片机与ADC0809的接口设计295

10.3.1 A/D转换器简介295

10.3.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口296

10.3.3案例：单片机控制ADC0809进行A/D转换297

10.3.4案例：2路输入的数字电压表的设计299

10.4 AT89S51扩展12位串行ADC-TLC2543的设计305

10.4.1 TLC2543的特性及工作原理306

10.4.2案例：单片机扩展TLC2543的接口设计308

10.5 AT89S51扩展12位并行A/D转换器AD1674的设计311

10.6高分辨率的并行A/D转换器的选用316

思考题及习题10316

第11章 AT89S51单片机系统的串行扩展318

11.1单总线串行扩展318

11.1.1单总线器件温度传感器DS 18 B20简介318

11.1.2设计案例：单总线DS18B20温度测量系统321

11.2 SPI总线串行扩展324

11.2.1SPI总线的扩展结构324

11.2.2设计案例：扩展带有SPI接口的8位串行A/D转换器TLC549326

11.3 I2C总线的串行扩展329

11.3.1I2C串行总线系统的基本结构329

11.3.2 I2C总线的数据传送规定330

11.3.3 AT89S51的I2C总线扩展系统333

11.3.4 12C总线数据传送的模拟334

11.3.5设计案例：采用AT24C02存储器的IC卡设计338

思考题及习题11345

第12章 单片机的各种控制与检测应用设计346

12.1单片机控制步进电机的设计346

12.1.1控制步进电机的工作原理346

12.1.2电路设计与编程346

12.2单片机控制直流电机348

12.2.1控制直流电机的工作原理348

12.2.2电路设计与编程349

12.3电机转速测量351

12.3.1电机转速测量的工作原理351

12.3.2电路设计与编程351

12.4频率计的制作353

12.4.1工作原理353

12.4.2电路设计与软件编程354

12.5基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计356

12.5.1 DS1302的工作原理357

12.5.2电路设计与编程359

12.6电话拨号的模拟364

12.6.1模拟电话拨号的设计要求364

12.6.2电路设计与编程364

12.7简易音符发生器的制作369

12.7.1设计要求及工作原理369

12.7.2电路设计与编程370

12.8 8位竞赛抢答器设计373

12.8.1设计要求373

12.8.2电路设计与仿真373

12.9电梯运行控制的楼层显示379

12.9.1工作原理与设计要求379

12.9.2电路设计与仿真379

12.10基于热敏电阻的数字温度计设计384

12.10.1工作原理与技术要求384

12.10.2电路设计与编程384

附录1头文件“LCD1602.h”清单388

附录2头文件“DS1302.h”清单390

参考文献395