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第1章 单片机概述1

1.1 单片机简介1

1.2 单片机的发展历史2

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AT89S5×系列单片机5

1.6.1 MCS-51系列单片机5

1.6.2 AT89S5×系列单片机简介6

1.7 各种衍生品种的8051单片机8

1.7.1 STC系列单片机8

1.7.2 C8051F×××单片机9

1.7.3 ADμC812单片机9

1.7.4 华邦W77系列、W78系列单片机9

1.8 PIC系列单片机与AVR系列单片机10

1.8.1 PIC系列单片机10

1.8.2 AVR系列单片机11

1.9 其他的嵌入式处理器简介12

1.9.1 嵌入式DSP处理器12

1.9.2 嵌入式微处理器12

思考题及习题113

第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构15

2.1 AT89S52单片机的硬件组成15

2.2 AT89S52单片机的引脚功能16

2.2.1 电源及时钟引脚17

2.2.2 控制引脚17

2.2.3 并行I、O口引脚19

2.3 AT89S52单片机的CPU21

2.3.1 运算器21

2.3.2 控制器22

2.4 AT89S52单片机的存储器结构23

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

2.4.5 存储器结构总结30

2.5 AT89S52单片机的并行I、O端口30

2.5.1 P0口30

2.5.2 P1口32

2.5.3 P2口32

2.5.4 P3口33

2.6 时钟电路与时序34

2.6.1 时钟电路设计34

2.6.2 时钟周期、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36

2.7.1 复位操作36

2.7.2 复位电路设计37

2.8 AT89S52单片机的最小应用系统38

2.9 看门狗定时器（WDT）功能简介38

2.10 低功耗节电模式39

2.10.1 空闲模式39

2.10.2 掉电运行模式40

思考题及习题240

第3章 C51编程语言基础42

3.1 C51编程语言简介42

3.1.1 C51语言与8051汇编语言的比较42

3.1.2 C51语言与标准C语言的比较43

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44

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51

3.2.4 C51语言的基本运算52

3.2.5 C51语言的分支与循环程序结构55

3.2.6 C51语言的数组63

3.2.7 C51语言的指针65

3.3 C51语言的函数65

3.3.1 函数的分类66

3.3.2 函数的参数与返回值67

3.3.3 函数的调用68

3.3.4 中断服务函数69

3.3.5 变量及存储方式69

3.3.6 宏定义与文件包含69

3.3.7 库函数70

思考题及习题371

第4章 软件开发工具Keil与虚拟仿真平台Proteus的使用72

4.1 Keil C51的使用72

4.1.1 Keil C51简介72

4.1.2 基本操作72

4.1.3 添加用户源程序文件74

4.1.4 程序的编译与调试75

4.1.5 项目的设置80

4.2 Proteus虚拟仿真平台简介83

4.2.1 Proteus功能简介83

4.2.2 Proteus ISIS的虚拟仿真84

4.2.3 Proteus的各种虚拟仿真调试工具90

4.2.4 虚拟设计仿真举例95

4.2.5 Proteus与Keil的联调104

思考题及习题4106

第5章 单片机与显示器件以及开关、键盘的接口设计107

5.1 单片机控制发光二极管显示107

5.1.1 单片机与发光二极管的连接107

5.1.2 I、O端口的编程控制108

5.2 开关状态检测112

5.2.1 开关检测案例1112

5.2.2 开关检测案例2113

5.3 单片机控制LED数码管的显示115

5.3.1 LED数码管的显示原理115

5.3.2 LED数码管的静态显示与动态显示118

5.4 单片机控制LED点阵显示器显示121

5.4.1 LED点阵显示器的结构与显示原理121

5.4.2 控制16×16 LED点阵显示器的案例122

5.5 单片机控制LCD 1602液晶显示模块的显示125

5.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介125

5.5.2 单片机控制字符型LCD1602液晶显示模块显示案例133

5.6 键盘接口设计137

5.6.1 键盘接口设计应解决的问题137

5.6.2 独立式键盘接口设计案例139

5.6.3 矩阵式键盘的接口设计案例147

5.6.4 键盘扫描工作方式的选择151

5.6.5 单片机与专用键盘／显示器芯片HD7279的接口设计151

思考题及习题5164

第6章 AT89S52单片机的中断系统166

6.1 单片机中断技术概述166

6.2 AT89S52单片机的中断系统结构166

6.2.1 中断请求源166

6.2.2 中断请求标志寄存器167

6.3 中断允许与中断优先级的控制169

6.3.1 中断允许寄存器IE169

6.3.2 中断优先级寄存器IP171

6.4 响应中断请求的条件173

6.5 外部中断的响应时间174

6.6 外部中断的触发方式选择174

6.6.1 电平触发方式174

6.6.2 跳沿触发方式174

6.7 中断请求的撤销175

6.8 中断函数176

6.9 中断系统应用设计案例177

6.9.1 单一外中断的应用177

6.9.2 两个外中断的应用179

6.9.3 中断嵌套的应用181

思考题及习题6183

第7章 AT89S52单片机的定时器／计数器185

7.1 定时器／计数器T0与T1的结构185

7.1.1 工作方式控制寄存器TMOD186

7.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON186

7.2 定时器／计数器T0与T1的4种工作方式187

7.2.1 方式0187

7.2.2 方式1188

7.2.3 方式2188

7.2.4 方式3189

7.3 计数器模式对外部输入的计数信号的要求191

7.4 定时器／计数器T1、T0的编程应用191

7.4.1 P1口控制8只LED每0.5 s闪亮一次191

7.4.2 计数器的应用193

7.4.3 控制P1.0产生周期为2ms的方波195

7.4.4 利用T1控制发出1kHz的音频信号197

7.4.5 LED数码管秒表的制作198

7.4.6 测量脉冲宽度——门控位GATEx的应用201

7.4.7 LCD时钟的设计204

7.5 定时器／计数器T2的结构与工作方式207

7.5.1 T2的特殊功能寄存器T2CON和T2MOD207

7.5.2 12的16位自动重装载方式208

7.5.3 T2的捕捉方式211

7.5.4 T2的波特率发生器方式及可编程时钟输出211

思考题及习题7213

第8章 串行口的工作原理及应用216

8.1 串行通信基础216

8.1.1 并行通信与串行通信216

8.1.2 同步通信与异步通信217

8.1.3 串行通信的传输模式218

8.1.4 串行通信的错误校验218

8.2 串行口的结构219

8.2.1 串行口控制寄存器SCON219

8.2.2 特殊功能寄存器PCON221

8.3 串行口的4种工作方式221

8.3.1 方式0221

8.3.2 方式1226

8.3.3 方式2228

8.3.4 方式3229

8.4 多机通信229

8.5 波特率的制定方法230

8.5.1 波特率的定义231

8.5.2 定时器T1产生波特率的计算231

8.6 串行口应用设计案例232

8.6.1 串行通信标准接口RS-232、RS-422与RS-485简介232

8.6.2 方式1的应用设计235

8.6.3 方式2和方式3的应用设计243

8.6.4 多机通信的应用设计246

8.6.5 单片机与PC机串行通信的设计254

8.6.6 PC机与单片机或与多个单片机的串行通信259

思考题及习题8260

第9章 单片机系统的并行扩展262

9.1 系统并行扩展技术262

9.1.1 系统并行扩展结构262

9.1.2 地址空间分配264

9.1.3 外部地址锁存器266

9.2 外部数据存储器的并行扩展267

9.2.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片268

9.2.2 读／写片外RAM的操作时序269

9.2.3 并行扩展数据存储器的设计270

9.2.4 单片机外扩数据存储器RAM6264的案例设计272

9.3 片内Flash存储器的编程274

9.3.1 使用通用编程器的程序写入275

9.3.2 使用下载线的ISP编程275

9.4 E2PROM存储器的并行扩展276

9.4.1 并行E2PROM芯片简介276

9.4.2 AT89S52单片机扩展E2PROM AT2864的设计276

9.5 AT89S52单片机扩展并行I、O芯片82C55的设计278

9.5.1 I、O接口扩展概述278

9.5.2 并行I、O芯片82C55简介279

9.5.3 82C55芯片的3种工作方式283

9.5.4 AT89S52单片机与82C55芯片的接口设计287

9.6 利用74LSTTL芯片扩展并行I、O口288

9.7 用AT89S52单片机的串行口扩展并行输入／输出口290

9.7.1 用74LS165芯片扩展并行输入口290

9.7.2 用74LS164芯片扩展并行输出口291

思考题及习题9293

第10章 AT89S52单片机系统的串行扩展294

10.1 单总线串行扩展294

10.1.1 单总线扩展的典型应用——DS18B20的温度测量系统294

10.1.2 设计案例：单总线DS18B20温度测量系统297

10.2 SPI总线串行扩展301

10.3 I2C总线的串行扩展302

10.3.1 I2C串行总线系统的基本结构302

10.3.2 I2C串行总线的数据传送规定303

10.3.3 AT89S52的I2C串行总线扩展系统306

10.3.4 I2C串行总线数据传送的模拟307

10.3.5 利用I2C串行总线扩展E2PROM AT24C02的IC卡设计311

思考题及习题10319

第11章 AT89S52单片机与DAC、ADC的接口320

11.1 单片机扩展DAC概述320

11.2 单片机扩展并行8位DAC0832芯片的设计321

11.2.1 DAC0832芯片简介321

11.2.2 案例设计：单片机扩展DAC0832芯片的程控电压源322

11.2.3 案例设计2：波形发生器的制作324

11.3 单片机扩展串行10位DAC-TLC5615芯片331

11.3.1 串行DAC-TLC5615芯片简介331

11.3.2 案例设计：单片机扩展串行DAC-TLC5615芯片的设计332

11.4 单片机扩展ADC概述335

11.5 单片机并行扩展8位A、D转换器ADC0809336

11.5.1 案例设计：单片机控制ADC0809芯片进行A、D转换338

11.5.2 案例设计：两路输入的数字电压表的设计340

11.6 单片机扩展串行8位A、D转换器TLC549343

11.6.1 TLC549芯片的特性及工作原理344

11.6.2 案例设计：单片机扩展TLC549芯片的设计345

11.7 单片机扩展串行12位A、D转换器TLC2543的设计347

11.7.1 TLC2543芯片的特性及工作原理347

11.7.2 案例设计：单片机扩展TLC2543芯片的设计349

11.8 数据采集的软件滤波353

11.8.1 算术平均滤波353

11.8.2 滑动平均滤波353

11.8.3 中位值滤波354

11.8.4 防脉冲干扰滤波355

思考题及习题11356

第12章 单片机各种应用设计358

12.1 单片机控制步进电机的设计358

12.2 单片机控制直流电机360

12.3 频率计的制作363

12.4 电话拨号的模拟366

12.5 8位竞赛抢答器设计373

12.6 基于时钟／日历芯片DS1302的电子钟设计379

思考题及习题12386

第13章 功率接口设计388

13.1 单片机与外围集成数字驱动电路的接口388

13.2 单片机与光电耦合器的接口390

13.2.1 晶体管输出型光电耦合器驱动接口390

13.2.2 晶闸管输出型光电耦合器驱动接口394

13.3 单片机与继电器的接口395

13.3.1 单片机与直流电磁式继电器功率接口395

13.3.2 单片机与交流电磁式接触器的接口395

13.4 单片机与晶闸管的接口396

13.4.1 单向晶闸管396

13.4.2 双向晶闸管396

13.4.3 光耦合双向晶闸管驱动器397

13.5 单片机与集成功率电子开关输出接口399

13.5.1 集成功率电子开关TWH8751简介399

13.5.2 集成功率电子开关TWH8751的典型应用400

13.6 单片机与固态继电器的接口401

13.6.1 固态继电器的特性与分类401

13.6.2 固态继电器的应用402

13.7 低压开关量信号输出技术405

思考题及习题13406

第14章 单片机应用系统抗干扰与可靠性设计407

14.1 干扰的来源407

14.2 供电系统干扰及其抗干扰措施408

14.2.1 电源噪声来源、种类及危害408

14.2.2 供电系统的抗干扰设计408

14.3 过程通道干扰的抑制措施——隔离409

14.3.1 光电隔离的基本配置409

14.3.2 光电隔离的实现410

14.4 空间干扰及抗干扰措施411

14.4.1 接地技术411

14.4.2 屏蔽技术414

14.5 反电动势干扰的抑制415

14.6 印制电路板的抗干扰设计416

14.6.1 地线及电源线设计416

14.6.2 去耦电容的配置416

14.6.3 印制电路板的布线的抗干扰设计417

14.7 看门狗定时器的抗干扰编程418

思考题及习题14419

第15章 单片机应用系统的设计与调试420

15.1 单片机应用系统的设计步骤420

15.2 单片机应用系统设计421

15.2.1 硬件设计应考虑的问题421

15.2.2 典型的单片机应用系统422

15.2.3 系统设计中的总线驱动423

15.2.4 软件设计考虑的问题425

15.3 单片机应用系统的仿真开发与调试425

思考题及习题15429

附录1 头文件“LCD1602.h”清单431

附录2 头文件“DS1302.h”清单433

参考书目439