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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AT89C5x系列单片机5

1.6.1 MCS-51系列单片机5

1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列单片机6

1.7 其他的51单片机9

1.7.1 AD μC812单片机9

1.7.2 C8051Fxxx单片机9

1.7.3 台湾华邦公司W78系列和W77系列单片机10

1.8 AVR系列单片机与PIC系列单片机10

1.8.1 AVR系列单片机10

1.8.2 PIC系列单片机11

1.9 各类嵌入式处理器简介12

1.9.1 嵌入式微控制器（单片机）12

1.9.2 嵌入式数字信号处理器13

1.9.3 嵌入式微处理器13

1.9.4 嵌入式片上系统14

思考题及习题115

第2章 AT89S51单片机的硬件结构16

2.1 AT89S51单片机的硬件组成16

2.2 AT89S51的引脚功能18

2.2.1 电源及时钟引脚18

2.2.2 控制引脚19

2.2.3 并行I/O口引脚19

2.3 AT89S51的CPU21

2.3.1 运算器21

2.3.2 控制器22

2.4 AT89S51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24

2.4.4 位地址空间27

2.5 AT89S51的并行I/O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

2.5.5 P1～P3口驱动LED发光二极管33

2.6 时钟电路与时序34

2.6.1 时钟电路设计34

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36

2.7.1 复位操作36

2.7.2 复位电路设计37

2.8 低功耗节电模式38

2.8.1 空闲模式39

2.8.2 掉电运行模式40

2.8.3 掉电和空闲模式下的WDT40

思考题及习题240

第3章 AT89S51单片机的指令系统43

3.1 指令系统概述43

3.2 指令格式43

3.3 指令系统的寻址方式44

3.4 AT89S51指令系统分类介绍46

3.4.1 数据传送类指令47

3.4.2 算术运算类指令50

3.4.3 逻辑操作类指令54

3.4.4 控制转移类指令57

3.4.5 位操作类指令59

3.5 AT89S51指令汇总60

3.6 某些指令的说明65

思考题及习题366

第4章 AT89S51汇编语言程序设计68

4.1 汇编语言程序设计概述68

4.1.1 单片机编程语言68

4.1.2 汇编语言语句和格式69

4.1.3 伪指令70

4.2 汇编语言源程序的汇编72

4.2.1 手工汇编72

4.2.2 机器汇编73

4.3 AT89S51汇编语言程序设计举例73

4.3.1 子程序的设计73

4.3.2 查表程序设计74

4.3.3 关键字查找程序设计77

4.3.4 数据极值查找程序设计78

4.3.5 数据排序程序设计78

4.3.6 分支转移程序设计80

4.3.7 循环程序设计82

思考题及习题485

第5章 AT89S51单片机的中断系统87

5.1 AT89S51中断技术概述87

5.2 AT89S51中断系统结构87

5.2.1 中断请求源88

5.2.2 中断请求标志寄存器88

5.3 中断允许与中断优先级的控制90

5.3.1 中断允许寄存器IE90

5.3.2 中断优先级寄存器IP91

5.4 响应中断请求的条件93

5.5 外部中断的响应时间94

5.6 外部中断的触发方式选择94

5.6.1 电平触发方式94

5.6.2 跳沿触发方式95

5.7 中断请求的撤销95

5.8 中断服务子程序的设计96

5.9 多外部中断源系统设计98

思考题及习题5100

第6章 AT89S51单片机的定时器／计数器101

6.1 定时器／计数器的结构101

6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD102

6.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON102

6.2 定时器／计数器的4种工作方式103

6.2.1 方式0103

6.2.2 方式1104

6.2.3 方式2104

6.2.4 方式3105

6.3 对外部输入的计数信号的要求107

6.4 定时器／计数器的编程和应用107

6.4.1 方式1的应用107

6.4.2 方式2的应用110

6.4.3 方式3的应用113

6.4.4 门控制位GATEx的应用——测量脉冲宽度114

6.4.5 实时时钟的设计115

思考题及习题6117

第7章 AT89S51单片机的串行口118

7.1 串行口的结构118

7.1.1 串行口控制寄存器SCON119

7.1.2 特殊功能寄存器PCON120

7.2 串行口的4种工作方式120

7.2.1 方式0120

7.2.2 方式1123

7.2.3 方式2124

7.2.4 方式3126

7.3 多机通信126

7.4 波特率的制定方法128

7.4.1 波特率的定义128

7.4.2 定时器T1产生波特率的计算128

7.5 串行口的应用129

7.5.1 双机串行通信的硬件连接129

7.5.2 串行通信设计需要考虑的问题131

7.5.3 双机串行通信软件编程132

7.5.4 PC机与单片机的点对点串行通信接口设计137

7.5.5 PC机与单片机与多个单片机的串行通信接口设计138

思考题及习题7140

第8章 AT89S51单片机外部存储器的扩展141

8.1 系统扩展结构141

8.2 地址空间分配和外部地址锁存器142

8.2.1 存储器地址空间分配142

8.2.2 外部地址锁存器146

8.3 程序存储器EPROM的扩展147

8.3.1 常用的EPROM芯片148

8.3.2 程序存储器的操作时序150

8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计152

8.4 静态数据存储器RAM的扩展153

8.4.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片153

8.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序155

8.4.3 AT89S51单片机与RAM的接口电路设计156

8.5 EPROM和RAM的综合扩展158

8.5.1 综合扩展的硬件接口电路158

8.5.2 外扩存储器电路的工作原理及软件设计160

8.6 E2PROM的扩展162

8.6.1 并行E2PROM芯片简介162

8.6.2 E2PROM的工作方式163

8.6.3 AT89S51单片机扩展E2PROM AT2864的设计164

8.7 片内Flash存储器的编程165

8.7.1 通用编程器编程167

8.7.2 ISP编程167

思考题及习题8168

第9章 AT89S51单片机的I/O扩展170

9.1 I/O接口扩展概述170

9.1.1 扩展的I/O接口功能170

9.1.2 I/O端口的编址171

9.1.3 I/O数据的传送方式171

9.1.4 I/O接口电路172

9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计172

9.2.1 82C55芯片简介172

9.2.2 工作方式选择控制字及端口PC置位／复位控制字174

9.2.3 82C55的3种工作方式175

9.2.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计179

9.3 AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计181

9.3.1 81C55芯片介绍181

9.3.2 81C55的工作方式184

9.3.3 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程187

9.4 利用74LSTTL电路扩展并行I/O口188

9.5 用AT89S51单片机的串行口扩展并行口189

9.5.1 用74LS165扩展并行输入口190

9.5.2 用74LS164扩展并行输出口191

9.6 用I/O口控制的声音报警接口191

9.6.1 蜂鸣音报警接口191

9.6.2 音乐报警接口192

思考题及习题9193

第10章 AT89S51单片机与输入／输出外部设备的接口194

10.1 LED数码管的显示原理194

10.1.1 LED数码管的结构194

10.1.2 LED数码管工作原理196

10.2 键盘接口原理198

10.2.1 键盘输入应解决的问题198

10.2.2 键盘的工作原理199

10.2.3 键盘的工作方式201

10.3 键盘／显示器接口设计实例202

10.3.1 利用AT89S51单片机串行口实现的键盘／显示器接口202

10.3.2 各种专用的键盘／显示器接口芯片简介205

10.3.3 专用接口芯片CH451实现的键盘／显示器控制206

10.3.4 专用接口芯片HD7279实现的键盘／显示器控制212

10.4 AT89S51单片机与液晶显示器（LCD）的接口222

10.4.1 LCD显示器的分类222

10.4.2 点阵字符型液晶显示模块介绍223

10.4.3 AT89S51单片机与LCD的接口及软件编程228

10.5 AT89S51单片机与微型打印机TPμP-40A/16A的接口230

10.6 AT89S51单片机与BCD码拨盘的接口设计235

思考题及习题10236

第11章 AT89S51单片机与D/A、A/D转换器的接口237

11.1 AT89S51单片机与D/A、A/D转换器的接口237

11.1.1 D/A转换器简介237

11.1.2 AT89S51单片机与8位D/A转换器DAC0832的接口设计238

11.1.3 AT89S51单片机与12位D/A转换器AD667的接口设计244

11.1.4 AT89S51与串行输入的12位D/A转换器AD7543的接口设计249

11.2 AT89S51单片机与A/D转换器的接口251

11.2.1 A/D转换器简介251

11.2.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口253

11.2.3 AT89S51与逐次比较型12位A/D转换器AD1674的接口255

11.2.4 AT89S51与双积分型A/D转换器MC14433的接口260

11.3 89S51单片机与V/F转换器的接口264

11.3.1 用V/F转换器实现A/D转换的原理264

11.3.2 常用V/F转换器LMX31简介264

11.3.3 V/F转换器与MCS-51单片机接口265

11.3.4 LM331应用举例267

思考题及习题11267

第12章 单片机的串行扩展技术269

12.1 单总线串行扩展269

12.2 SPI总线串行扩展271

12.3 Microwire总线简介274

12.4 I2C总线的串行扩展介绍274

12.4.1 I2C串行总线概述274

12.4.2 I2C总线的数据传送275

12.5 AT89S51单片机的I2C总线串行扩展设计279

12.5.1 AT89S51的I2C总线扩展系统280

12.5.2 I2C总线数据传送的模拟280

12.5.3 I2C总线模拟通用子程序282

思考题及习题12285

第13章 AT89S51单片机的应用设计与调试286

13.1 单片机应用系统的设计步骤286

13.2 单片机应用系统设计287

13.2.1 硬件设计应考虑的问题287

13.2.2 典型的单片机应用系统288

13.2.3 系统设计中的地址空间分配与总线驱动289

13.2.4 AT89S51单片机的最小应用系统292

13.2.5 应用设计举例——水温测控系统的硬件设计292

13.2.6 软件设计考虑的问题296

13.2.7 软件的总体框架设计296

13.3 单片机应用系统的仿真开发与调试297

13.3.1 仿真开发系统简介298

13.3.2 用户样机的仿真调试299

13.4 单片机应用系统的抗干扰与可靠性设计303

13.4.1 AT89S51片内看门狗定时器的使用303

13.4.2 指令冗余和软件陷阱304

13.4.3 软件滤波306

13.4.4 开关量输入／输出软件抗干扰设计310

13.4.5 过程通道干扰的抑制措施——隔离311

13.4.6 印制电路板抗干扰布线的基本原则312

13.4.7 掉电保护设计和硬件“看门狗”315

13.5 单片机应用系统的I/O功率驱动318

13.5.1 AT89S51与外围集成数字驱动电路的接口318

13.5.2 AT89S51与光电耦合器的接口320

13.5.3 AT89S51与集成功率电子开关输出接口322

思考题及习题13324

第14章 单片机C语言程序设计基础325

14.1 编程语言Keil C51简介325

14.1.1 Keil C51简介325

14.1.2 Keil C51的开发环境326

14.1.3 C51与标准C的主要区别326

14.2 C51语言程序设计基础327

14.2.1 C51语言中的数据327

14.2.2 C51的位变量定义329

14.2.3 一个简单的C51程序330

14.2.4 C51的运算符333

14.2.5 C51的分支与循环程序结构334

14.2.6 AT89S51不同存储区的C51定义336

14.2.7 C51中断服务函数的定义336

14.3 C51的程序设计举例338

14.3.1 中断程序的编写338

14.3.2 定时器程序的编写339

14.3.3 串行口方式0应用程序的编写340

14.3.4 独立式键盘查询方式341

14.3.5 行列式键盘查询方式342

14.3.6 DAC0832应用程序的编写345

14.3.7 ADC0809应用程序的编写347

14.4 C51的集成开发环境Keil μ Vision3介绍350

14.4.1 集成开发环境Keil μ Vision3简介350

14.4.2 Keil μ Vision3软件的安装、启动和运行350

14.4.3 C51程序的开发流程351

14.5 C51与汇编语言的混合编程351

14.5.1 C51与MCS-51汇编语言的比较351

14.5.2 C51与汇编语言混合编程的方法352

思考题及习题14353

参考文献354