單片機原理及接口技術（簡體書）

本書全面介紹了MCS-51系列單片機的基本結構、工作原理、指令系統、匯編語言設計、C51語言設計、I/O接口和一些簡單的應用技術，介紹了單片機片上系統（SOC）及開發技術。本書介紹了匯編語言和C51兩種編程語言，例題也給出兩種語言的編程方式，以滿足不同的教學需要。

前 言
第 1 章 概述 1
1.1 單片機的概念 1
1.2 單片機的特點及發展概況 1
1.3 單片機的基本組成 2
1.3.1 中央處理器 3
1.3.2 存儲器 3
1.3.3 輸入/輸出部件 3
1.4 常用單片機系列介紹 4
1.5 單片機的應用領域 5
1.5.1 單片機的應用 5
1.5.2 單片機應用系統的結構 6
本章小結 7
思考題與習題 7
第 2 章 單片機的硬件結構 8
2.1 單片機的基本結構 8
2.1.1 單片機的內部結構 8
2.1.2 單片機的封裝及引腳定義 12
2.2 單片機的存儲器組織 14
2.2.1 程序存儲器 14
2.2.2 數據存儲器 15
2.3 單片機的並行口結構與操作 18
2.3.1 並行輸入/輸出端口結構 18
2.3.2 並行輸入/輸出端口編程舉例 19
2.4 單片機的時鐘電路與時序 21
2.4.1 振盪器與時鐘電路 21
2.4.2 CPU 的工作時序 22
2.5 單片機的複位電路 24
2.5.1 複位電路設計 24
2.5.2 複位狀態 24
2.6 單片機的低功耗方式 25
2.6.1 電源控制寄存器 25
2.6.2 待機方式 25
2.6.3 掉電方式 25
本章小結 26V

思考題與習題 26
第 3 章 51 系列單片機的指令系統和程序設計方法 27
3.1 指令概述 27
3.1.1 指令分類 27
3.1.2 指令格式 27
3.1.3 指令中常用縮寫符號的意義 28
3.2 尋址方式 29
3.2.1 立即尋址 29
3.2.2 直接尋址 29
3.2.3 寄存器尋址 29
3.2.4 寄存器間接尋址 30
3.2.5 變址尋址 30
3.2.6 相對尋址 31
3.2.7 位尋址 31
3.3 數據傳送類指令 32
3.3.1 內部 RAM 數據傳送指令 32
3.3.2 訪問外部 RAM 數據傳送指令 35
3.3.3 程序存儲器向累加器 A 傳送數據指令 35
3.3.4 數據交換指令 37
3.3.5 堆棧操作指令 38
3.4 算術運算類指令 39
3.4.1 加法指令 39
3.4.2 減法指令 41
3.4.3 乘法指令 42
3.4.4 除法指令 43
3.5 邏輯運算類指令 43
3.5.1 累加器 A 的邏輯運算指令 43
3.5.2 兩個操作數的邏輯操作運算指令 44
3.6 位操作指令 46
3.6.1 位變量傳送指令 46
3.6.2 位變量修改指令 47
3.6.3 位變量邏輯操作指令 47
3.7 控制轉移類指令 47
3.7.1 無條件轉移指令 48
3.7.2 條件轉移指令 49
3.7.3 調用與返回指令 53
3.8 匯編語言程序設計 55
3.8.1 匯編語言程序設計概述 55
3.8.2 常用偽指令 56
單片機原理及接口技術
3.8.3 順序結構程序設計 58
3.8.4 分支結構程序設計 59
3.8.5 循環結構程序設計 60
3.8.6 子程序設計 63
本章小結 67
思考題與習題 68
第 4 章 C51 程序設計基礎 71
4.1 單片機的 C 語言概述 71
4.1.1 C51 程序開發流程 71
4.1.2 C51 程序結構 71
4.2 C51 的數據類型與數據存儲類型 73
4.2.1 C51 的標識符與關鍵字 73
4.2.2 C51 的數據類型 74
4.2.3 C51 的數據存儲類型 77
4.3 C51 的運算符、表達式與規則 79
4.3.1 C51 的算術運算符與算術表達式 79
4.3.2 C51 的關係運算符、關系表達式與優先級 79
4.3.3 C51 的邏輯運算符、邏輯表達式與優先級 80
4.3.4 C51 的賦值運算符與表達式 80
4.3.5 C51 的位操作及表達式 80
4.3.6 逗號表達式與條件表達式 81
4.4 C51 流程控制語句 81
4.4.1 C51 的順序結構 82
4.4.2 C51 的選擇結構 82
4.4.3 C51 的循環結構 83
4.5 C51 的數組與結構 83
4.5.1 一維、二維數組 83
4.5.2 結構 84
4.6 C51 的指針與函數 85
4.6.1 C51 的指針概述 85
4.6.2 C51 函數的定義 88
本章小結 90
思考題與習題 90
第 5 章 中斷系統 91
5.1 中斷系統概述 91
5.1.1 中斷的概念 91
5.1.2 中斷系統的功能及特點 91
5.2 51 系列單片機的中斷系統 92
5.2.1 中斷系統結構與中斷源 92VII

5.2.2 中斷控制 93
5.3 中斷處理過程 97
5.3.1 中斷響應與過程 97
5.3.2 中斷處理 98
5.3.3 中斷返回 99
5.3.4 中斷請求撤銷 99
5.3.5 中斷響應時間 100
5.4 中斷系統應用舉例 100
本章小結 107
思考題與習題 107
第 6 章 單片機的定時器/計數器 108
6.1 定時器/計數器的結構及工作原理 108
6.1.1 MCS-51 系列單片機定時器/計數器功能 108
6.1.2 定時器/計數器的結構 108
6.1.3 定時器/計數器的控制字 109
6.2 定時器/計數器的工作模式 110
6.2.1 模式 0 110
6.2.2 模式 1 111
6.2.3 模式 2 111
6.2.4 模式 3 111
6.3 計數器模式下對輸入信號的要求 112
6.4 定時器/計數器的編程和應用 112
6.4.1 定時器/計數器的初始化 112
6.4.2 定時器/計數器的應用 114
本章小結 121
思考題與習題 121
第 7 章 51 系列單片機的串行通信 122
7.1 串行口的結構 122
7.1.1 串行口控制寄存器 122
7.1.2 電源控制寄存器 123
7.2 串行口的 4 種工作方式 123
7.2.1 方式 0 123
7.2.2 方式 1 127
7.2.3 方式 2 128
7.2.4 方式 3 128
7.3 波特率的設定方法 128
7.3.1 波特率的定義 128
7.3.2 定時器 T1 產生波特率的計算 128
7.3.3 定時器 T2 產生波特率的計算 129VIII
單片機原理及接口技術
7.4 串行口的編程和應用 129
7.4.1 雙機串行通信硬件接口 130
7.4.2 雙機串行通信軟件編程 131
本章小結 135
思考題與習題 135
第 8 章 51 系列單片機的存儲器和 I/O 外部擴展 136
8.1 並行擴展技術 136
8.1.1 並行擴展總線 136
8.1.2 擴展方法 137
8.2 串行擴展技術 139
8.2.1 SPI 總線 139
8.2.2 I2C 總線 141
8.2.3 1-wire 總線 141
8.3 存儲器擴展 142
8.4 I/O 擴展 147
8.4.1 並行擴展 I/O 149
8.4.2 串行擴展 I/O 155
本章小結 159
思考題與習題 159
第 9 章 51 系列單片機接口技術 160
9.1 鍵盤接口技術 160
9.1.1 鍵盤工作原理 160
9.1.2 獨立式鍵盤接口技術 161
9.1.3 矩陣式鍵盤接口技術 163
9.2 LED 顯示器接口技術 165
9.2.1 LED 顯示器的結構與原理 165
9.2.2 靜態顯示接口技術 166
9.2.3 動態顯示接口技術 171
9.3 液晶顯示接口技術 174
9.3.1 LCD 概述 174
9.3.2 單片機與 LCD1602 液晶顯示接口 175
9.4 單片機與 DAC 的接口 182
9.4.1 DAC 概述 182
9.4.2 單片機與串行 DAC TLC5615 的接口設計 183
9.4.3 單片機與並行 DAC0832 的接口設計 188
9.5 單片機與 ADC 的接口 191
9.5.1 ADC 概述 191
9.5.2 單片機與串行 ADC ADC0832 的接口設計 192
9.5.3 單片機與並行 ADC ADC0809 的接口 196IX

9.5.4 單片機與數模/模數轉換器 PCF8591 的接口設計 199
本章小結 202
思考題與習題 202
第 10 章 51 系列單片機應用系統的開發環境 204
10.1 51 系列單片機應用系統開發的軟、硬件環境 204
10.1.1 單片機應用系統開發的軟、硬件環境構成 204
10.1.2 使用 JTAG 界面的單片機開發環境 204
10.1.3 單片機的在線編程 205
10.2 Keil C51 高級語言集成開發環境――Vision4 IDE 205
10.2.1 Keil C51 軟件簡介 205
10.2.2 Vision4 IDE 界面介紹 206
10.2.3 Vision4 IDE 的舉例使用 207
10.2.4 Keil C51 中 printf 函數 214
10.3 基於 Proteus 的單片機系統仿真 214
10.3.1 Proteus 軟件簡介 214
10.3.2 ISIS 7 Professional 界面介紹 214
10.3.3 ISIS 7 Professional 的舉例使用 216
10.3.4 Proteus ISIS 與Vision4 的聯調 220
本章小結 222
思考題與習題 222
第 11 章 51 系列單片機應用系統設計 223
11.1 單片機應用系統結構及設計過程 223
11.1.1 硬件設計 224
11.1.2 軟件設計 225
11.2 單片機應用系統的抗干擾技術 226
11.2.1 干擾源 226
11.2.2 硬件抗干擾方法 226
11.2.3 軟件抗干擾方法 227
11.3 基於單片機的溫室溫度控制系統 228
11.3.1 系統簡介 228
11.3.2 硬件設計 228
11.3.3 軟件設計 229
本章小結 233
思考題與習題 233
附錄 234
附錄 A ASCII 碼對照表 234
附錄 B MCS-51 系列單片機匯編語言指令表( A) 235
附錄 C MCS-51 系列單片機匯編語言指令表( B) 239
參考文獻 242