单片机原理与应用及上机指导

第1章 单片机基础 1

1.1 单片机概述 1

1.1.1 单片机的基本概念 1

1.1.2 单片机的特点和应用 2

1.1.3 单片机的发展概况 3

1.1.4 单片机的分类 5

1.1.5 单片机的发展方向 5

1.2 80C51系列简介 6

1.3 单片机应用系统概述 7

习题 8

第2章 单片机基本结构和工作原理 9

2.1 单片机的基本组成 9

2.2 80C51单片机的引脚功能和结构框图 11

2.3 80C51 CPU的结构和特点 13

2.4 存储结构和地址空间 15

2.5 80C51单片机的工作方式 23

习题 27

第3章 80C51单片机指令系统 30

3.1 指令系统介绍 30

3.1.1 指令分类 30

3.1.2 指令格式 31

3.1.3 指令系统中使用的符号 31

3.2 寻址方式和寻址空间 32

3.2.1 寄存器寻址 33

3.2.2 直接寻址 33

3.2.3 寄存器间接寻址 33

3.2.4 立即寻址 34

3.2.5 变址间接寻址 34

3.2.6 相对寻址 34

3.2.7 位寻址 35

3.3 指令系统 35

3.3.1 数据传送指令 35

3.3.2 算术运算指令 41

3.3.3 逻辑运算类指令 45

3.3.4 控制转移类指令 48

3.3.5 MCS-51位（布尔）操作指令 52

3.4 伪指令 54

3.5 上机指导：编写并调试数据传送程序 57

习题 58

第4章 80C51单片机的功能单元 63

4.1 并行I/O口 63

4.1.1 P0口 63

4.1.2 P1口 64

4.1.3 P2口 65

4.1.4 P3口 66

4.2 定时器/计数器 68

4.2.1 概述 68

4.2.2 定时器/计数器T0、T1 68

4.2.3 定时器/计数器T2 72

4.2.4 定时器/计数器的编程和使用 74

4.3 串行接口 80

4.3.1 基本概念 80

4.3.2 80C51串行接口 81

4.4 中断系统 90

4.4.1 中断、中断源和中断优先级 90

4.4.2 中断的控制和操作 91

4.4.3 中断的响应过程和中断矢量地址 95

4.5 上机指导：程序控制点亮发光二极管 97

习题 98

第5章 51系列单片机C程序设计 103

5.1 概述 103

5.2 数据类型、运算符、表达式 103

5.2.1 基本数据类型 103

5.2.2 字符型 104

5.2.3 运算符 105

5.2.4 表达式 109

5.3 C51的数据类型 111

5.4 C51程序的基本语句 112

5.4.1 表达式语句 112

5.4.2 复合语句 113

5.4.3 条件语句 113

5.4.4 开关语句 114

5.4.5 循环语句 114

5.4.6 goto、break和continue语句 115

5.4.7 返回语句 116

5.5 数组 116

5.5.1 数组元素的表示方式 116

5.5.2 数组的赋值 116

5.5.3 二维数组 117

5.5.4 字符数组 117

5.6 函数 118

5.6.1 函数的分类 118

5.6.2 函数的定义 119

5.6.3 函数的调用 119

5.6.4 函数值 119

5.6.5 函数的递归调用 120

5.7 变量的作用域 120

5.7.1 局部变量 121

5.7.2 全局变量 121

5.7.3 变量的存储方式 121

5.8 内部函数和外部函数 122

5.8.1 内部函数 122

5.8.2 外部函数 122

5.9 指针 123

5.9.1 指针变量的类型说明 123

5.9.2 指针变量的赋值 124

5.9.3 指针变量的运算 124

5.9.4 指针变量的使用 127

5.9.5 指向多维数组的指针 128

5.10 结构体和联合体 129

5.10.1 结构体 129

5.10.2 联合体 132

5.11 枚举和位运算 133

5.11.1 枚举 133

5.11.2 位运算 135

5.12 预处理 136

5.12.1 宏定义 137

5.12.2 文件包含 141

5.12.3 条件编译 141

5.13 上机指导：程序控制多种灯光表现 143

5.13.1 闪烁灯 143

5.13.2 广告灯的左移、右移 146

5.13.3 多路开关状态指示 148

习题 151

第6章 开发调试环境 156

6.1 软件开发环境 156

6.1.1 集成开发环境（编译器） 156

6.1.2 仿真器 157

6.1.3 编程器 159

6.2 Keil编程 161

6.2.1 Keil?工程文件的建立、设置与目标文件的获得 162

6.2.2 Keil的调试命令、在线汇编与断点设置 170

6.2.3 Keil程序调试窗口 171

6.3 在线下载 173

6.4 硬件调试系统 174

6.4.1 硬件静态的调试 174

6.4.2 联机仿真调试 175

6.5 上机指导：ISP编程器应用开发 175

习题 177

第7章 80C51单片机系统扩展 180

7.1 存储器的扩展 182

7.1.1 程序存储器的扩展 182

7.1.2 数据存储器的扩展 186

7.2 并行I/O扩展 190

7.2.1 并行I/O扩展原理 190

7.2.2 常用的并行I/O扩展芯片 191

7.3 I/O输出技术 205

7.3.1 输出接口隔离技术 205

7.3.2 继电器输出技术 207

7.3.3 可控硅接口 207

7.3.4 固态继电器 208

7.3.5 集成功率开关 211

7.4 上机指导：输入/输出控制 211

7.4.1 8255输入/输出实验 211

7.4.2 8155输入/输出实验 213

习题 217

第8章 单片机的典型外围接口技术 219

8.1 键盘接口 219

8.1.1 键盘的工作原理和扫描方式 220

8.1.2 键盘的接口电路 223

8.1.3 键盘接口的编程 226

8.2 显示接口 231

8.2.1 LED显示器的工作原理 231

8.2.2 显示电路的分类与接口 233

8.2.3 显示接口编程 235

8.3 DAC接口 237

8.3.1 D/A转换器及其接口电路的一般特点 238

8.3.2 D/A转换器的接口电路 243

8.4 ADC接口 245

8.4.1 A/D转换器及其接口电路的一般特点 245

8.4.2 A/D转换器的接口电路 249

8.5 上机指导：键盘显示与信号转换 252

8.5.1 键盘显示实验 252

8.5.2 DAC0832 数模转换实验 255

8.5.3 ADC0809转换实验 256

习题 258

第9章 串行通信及接口 260

9.1 串行口的结构 260

9.2 串行通信的原理 260

9.2.1 串行通信的基本原理 261

9.2.2 串行通信接口标准 263

9.3 通信协议 268

9.3.1 异步通信 268

9.3.2 同步通信 270

9.3.3 异步通信和同步通信的比较 273

9.4 单机通信 273

9.4.1 PC与单片机通信 273

9.4.2 单片机和单片机通信 282

9.5 多机通信 284

9.5.1 MCS-51对MCS-51多机通信 285

9.5.2 PC对MCS-51多机通信 289

9.6 上机指导：串行静态显示电路 292

习题 294

第10章 使用单片机开发应用系统 296

10.1 开发应用系统过程 296

10.2 单片机的开发工具和开发方法 298

10.2.1 单片机开发系统的功能 299

10.2.2 单片机应用系统调试 302

10.3 单片机系统可靠性与抗干扰技术 304

10.3.1 抗干扰技术 304

10.3.2 可靠性设计任务与方法 308

10.4 软件抗干扰原理与方法 312

10.4.1 软件抗干扰 312

10.4.2 数字滤波方法 312

10.4.3 指令冗余方法 316

10.4.4 软件陷阱技术 316

10.4.5 看门狗技术 317

10.4.6 故障自动恢复处理程序 320

10.4.7 开关量输入/输出软件抗干扰技术 321

10.5 上机指导：利用单片机开发汽车信号灯应用系统 321

习题 326

第11章 单片机电子密码锁设计 329

11.1 系统概述 329

11.2 设计思路分析 330

11.2.1 系统构成框图 330

11.2.2 器件选择 330

11.3 基本功能介绍 330

11.4 主要芯片介绍 331

11.5 硬件电路设计 331

11.6 软件设计 333

11.6.1 主程序流程图 334

11.6.2 模拟I2C通信程序的读、写流程图 335

11.6.3 单片机电子密码锁程序源代码 335

11.7 总结 349

11.8 上机指导 349

11.8.1 电路原理图绘制步骤 349

11.8.2 仿真步骤 350

11.8.3 调试说明 354

习题 354

第12章 单片机实现语音录放 356

12.1 系统概述 356

12.2 系统设计思路分析 356

12.2.1 语音芯片的选取原则 357

12.2.2 采用单片机控制语音芯片的好处 358

12.2.3 语音芯片ISD2560 358

12.3 硬件电路设计 359

12.3.1 主要器件 359

12.3.2 硬件电路 360

12.3.3 地址分配和连接 361

12.4 系统软件设计 362

12.4.1 软件设计思路 362

12.4.2 程序功能 362

12.4.3 主要变量的说明 363

12.4.4 程序流程 363

12.5 总结 364

12.6 上机指导：用单片机实现语音录放 364

习题 365

第13章 电子万年历制作 366

13.1 系统概述 366

13.2 设计思路分析 367

13.2.1 选择合适的日历时钟芯片 367

13.2.2 由MC146818芯片获取时间信息 367

13.3 硬件电路设计 367

13.3.1 结构框图 368

13.3.2 主要器件 368

13.3.3 地址分配表 370

13.3.4 电路原理图及说明 371

13.4 软件设计 373

13.4.1 MC146818的内存空间 373

13.4.2 程序流程图 376

13.4.3 汇编程序清单 376

13.5 总结 382

13.6 上机指导 382

习题 383

附录 参考答案 385

本书作为高等职业院校或相应层次的教学教材，在内容编排上针对高职教学的特点，从基础入手，深入浅出，循序渐进。在叙述上重点突出，条理清晰，语言精练，通而不俗，便于知识点的理解和掌握。全书共13章，主要介绍了MCS-51单片机的结构、系统设计、调试方法及应用案例。本书精选了单片机原理及应用的基本知识，内容包括MCS-51单片机结构、指令系统、功能单元、C程序设计、开发调试环境、系统扩展、外围接口、串行接口和3个案例。本书内容覆盖面广，以技术应用为主线，简明扼要，浅显易懂，便于自学。既可作为电气、电工、电子类专业教材，也可供从事相关专业的工程技术人员参考。