單片機原理及應用案例教程（簡體書）

《21世紀高職高專規劃教材．電子信息基礎系列：單片機原理及應用案例教程》從應用的角度出發，以80C51單片機為主要對象，系統地介紹了單片機的基本硬件結構和工作原理、指令系統與匯編語言程序設計、中斷與定時器／計數器、串行接口（簡稱串口）與通信技術、系統擴展、接口技術、C語言程序設計和基礎實訓等。
《21世紀高職高專規劃教材．電子信息基礎系列：單片機原理及應用案例教程》注重將理論講授和實踐訓練相結合，特別增加大量實訓內容，強調應用性和實踐性，初步培養學生的單片機開發能力。每章都安排了豐富的例題、思考題與習題，附錄部分給出了思考題與習題的參考答案，便於學生的複習、鞏固和訓練提高。
《21世紀高職高專規劃教材．電子信息基礎系列：單片機原理及應用案例教程》可作為普通高等專科學校和高等職業學院電子信息、工業自動化、機電一體化、計算機應用等專業的教材，也可作為成人教育相應專業的教材或教學參考書，還可供從事單片機應用的工程技術人員參考。．

《21世紀高職高專規劃教材?電子信息基礎系列:單片機原理及應用案例教程》可作為普通高等專科學校和高等職業學院電子信息、工業自動化、機電一體化、計算機應用等專業的教材，也可作為成人教育相應專業的教材或教學參考書，還可供從事單片機應用的工程技術人員參考。

第1章單片機基礎知識
1.1單片機概述
1.1.1微處理器、微型計算機和單片機的概念
1.1.2單片機的發展狀況
1.1.3單片機的特點
1.1.4單片機的應用
1.1.5常用單片機系列產品
1.2數制與編碼
1.2.1數制
1.2.2編碼
1.2.3計算機中帶符號數的表示
1.3單片機應用開發系統
1.3.1開發系統的功能
1.3.2開發過程
1.4單片機開發快速入門
1.4.1Vision集成開發環境簡介
1.4.2工程建立和編譯的基本步驟
1.4.3仿真器的使用
1.4.4編程器的使用
1.5案例--點亮發光二極管
1.5.1功能和設計思路
1.5.2硬件電路設計
1.5.3程序流程及軟件設計
1.5.4仿真和調試
本章小結
思考題與習題
第2章80C51單片機的內部結構
2.1 80C51單片機的基本結構
2.1.1 80C51系列概述
2.1.2 80C51單片機的基本結構
2.1.3引腳及封裝
2.2中央處理器
2.2.1運算器
2.2.2控制器
2.2.3 CPU的工作流程
2.3存儲器
2.3.1程序存儲器
2.3.2數據存儲器
2.3.3特殊功能寄存器
2.4時鐘電路和時序
2.4.1時鐘電路
2.4.2基本時序單位
2.4.380C51的典型時序
2.5復位電路
2.5.1復位電路
2.5.2單片機復位后的狀態
2.6并行輸入／輸出端口
2.6.1 P0口的位結構
2.6.2 P1口的位結構
2.6.3 P2口的位結構
2.6.4 P3口的位結構
2.7 80C51單片機的低功耗方式
2.7.1電源控制寄存器
2.7.2待機方式
2.7.3掉電方式
2.8案例--霓虹燈控制
2.8.1功能和設計思路
2.8.2硬件電路設計
2.8.3程序流程及軟件設計
2.8.4仿真和調試
本章小結
思考題與習題
第3章80051單片機的指令系統
3.1指令系統簡介
3.1.1指令的格式
3.1.2指令的三種表示形式
3.1.3指令的字節數
3.1.4指令的分類
3.2尋址方式
3.2.1符號約定
3.2.2尋址方式說明
3.3 80C51指令系統
3.3.1數據傳送類指令
3.3.2算術運算類指令
3.3.3邏輯操作類指令
3.3.4控制轉移類指令
3.3.5位操作類指令
3.4案例--霓虹燈的控制
3.4.1功能和設計思路
3.4.2硬件電路設計
3.4.3程序流程及軟件設計
3.4.4仿真和調試
本章小結
思考題與習題
第4章匯編語言程序設計基礎
4.1匯編語言源程序的設計與匯編
4.1.1程序設計步驟
4.1.2源程序的匯編
4.1.3偽指令
4.2匯編語言程序設計
4.2.1順序程序設計
4.2.2分支程序設計
4.2.3循環程序設計
4.2.4子程序設計
4.3實用程序舉例
4.3.1延時
4.3.2代碼轉換
4.3.3數據處理
……
第5章80C51的中斷系統及定時器／計數器
第6章80051的串行接口及串行通信技術
第7章C51程序設計入門
第8章單片機系統擴展
第9章單片機接口技術
第10章基礎實訓
附錄思考題與習題參考答案
參考文獻

1.實時在線仿真功能
實時在線仿真是指開發系統中的仿真器能仿真用戶目標系統中的單片機并模擬目標系統中的ROM、RAM和I／O接口，使在線仿真時用戶目標系統的運行環境和運行速度與脫離仿真器后用戶目標系統獨立運行時的環境和運行速度完全一致。在線仿真時開發系統應能將仿真器中的單片機完整地（包括片內的全部資源及外部可擴展的程序存儲器和數據存儲器）出借給目標系統，不占用任何資源，也不受任何限制，仿真單片機的電氣特性也應與用戶系統的單片機一致，使用戶可根據單片機的資源特性進行設計；另外，在用戶目標機未做好前，還可借用仿真器內的資源進行軟件調試。
2.調試功能
開發系統軟硬件調試功能的強弱，直接關系到產品開發的效率。性能優良的開發系統應具有以下調試功能。
（1）運行控制功能。應能以單步、斷點（多種斷點條件）、連續三種方式運行程序；在各種運行方式下，用戶能根據需要啟動或停止程序的執行；當程序中斷時應能保持斷點處的現場（包括PC等特殊功能寄存器、I／O接口等）。
（2）狀態的讀出和修改功能。用戶可以讀出／修改目標系統所有資源的狀態，以便檢查運行的結果。這些資源包括：程序存儲器（仿真RAM或用戶目標機中的ROM）、單片機片內資源、擴展的數據存儲器和I／O接口等。
（3）跟蹤功能。高性能的單片機開發系統還具有邏輯分析儀的功能。在程序運行過程中，能監視和存儲目標系統總線上的地址、數據和控制信號的變化，也可顯示某總線變化的波形，對于分析定位故障尤為有用。
（4）輔助設計功能。軟件的輔助設計功能也是衡量單片機開發系統功能強弱的重要標志之一。軟件輔助設計功能如下。
①程序設計語言：單片機的程序設計語言有機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言程序的輸入、修改和調試均很麻煩，僅在簡單的開發裝置中使用；匯編語言使用靈活、程序容易優化，是單片機開發中最常用的語言；高級語言具有通用性好、功能強等特點，設計人員只要掌握該語言而無需完全掌握具體單片機的指令系統便可編制程序，且在改換單片機型號時程序的移植十分容易，特別是對習慣使用高級語言的用戶更是十分方便。MCS-51系列單片機常用的高級語言有PL／M51、C-51、MBASIC-51等。在程序設計時可交叉使用匯編語言和高級語言。
②程序編輯：單片機開發系統通常提供全屏幕編輯軟件來編輯匯編語言和高級語言程序，提供交叉匯編程序或編譯程序將源程序匯編成目標程序并生成程序清單文件。
③其他軟件功能：一些開發系統還提供反匯編程序和實用子程序庫。反匯編程序將機器碼程序反匯編成匯編語言源程序，用于仿制和解剖產品；實用子程序庫可由用戶宏調用，以減少用戶軟件設計的工作量。綜上所述，一個好的單片機開發系統應能提供一個完全“透明”的、可由用戶控制運行方式和修改運行現場的單片機，可以實時、在線、完全一致地仿真用戶目標系統，同時還能支持包括匯編語言、高級語言在內的多種程序設計語言的編輯、匯編和編譯，提供反匯編和子程序庫。
1.3.2開發過程
一般來說單片機應用系統的開發分為四個步驟：總體設計、硬件設計、軟件設計和下載調試。
1.總體設計
設計一個單片機應用系統首先要進行的是系統方案的確定，即總體設計。總體設計時應仔細研究要求的設計指標和實現方法，最好是列出多種實現方法或方案，以便進行篩選。一般來說，每個方案都有優缺點，應找出其中最易于實現、性能較好的方案來做設計。
確定了大致實現方案，就要選擇合適的單片機，以及單片機的外圍模塊。選擇的單片機最好易于獲得，并且有較為長期的支持。如果自己熟悉的單片機都不適合，就應該從各個單片機公司的器件選型指南中進行選擇。
確定單片機后，相應的外圍模塊也隨之確定，需要更為詳細地構建整個系統，可以準備硬件原理圖的設計和軟件實現方法的確定。
2.硬件設計
當在總體設計中已經確定總體方案后，就可以進行更為細致的硬件原理圖設計，在這個過程中，要在相應的原理圖繪制軟件上繪制所有的硬件原理圖。
確定硬件原理圖后就可以進行PCB（印制電路板）的設計，需要考慮元器件的布局、電路板的外形、抗干擾的處理等。
設計好的PCB發給工廠進行加工，加工完成后在PCB上焊接元器件，并且做初步的硬件模塊調試。