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模块一 微型计算机基础知识与单片微型计算机 1

第1章 微型计算机基础知识 1

1.1 微型计算机系统概述 1

1.1.1 微型计算机系统的基本组成和各部分的作用 1

1.1.2 单片微型计算机的发展及其应用 6

1.2 计算机中的数制与编码 9

1.2.1 进位计数制及其转换 9

1.2.2 编码 11

1.3 计算机中数的表示与运算 14

1.3.1 机器数及其表示方法 14

1.3.2 数的运算 16

延伸与拓展 19

本章小结 21

思考题与习题 22

参考文献 22

第2章 51系列单片机的结构及原理 23

2.1 51系列单片机的结构 23

2.1.1 51系列单片机的基本组成 23

2.1.2 51系列单片机的内部结构 24

2.1.3 51系列单片机的引脚及功能 25

2.2 51系列单片机的存储器组织 28

2.2.1 程序存储器的地址空间 29

2.2.2 数据存储器的地址空间 30

2.2.3 特殊功能寄存器简介 32

2.3 51系列单片机并行输入／输出端口的结构与操作方法 36

2.3.1 P0口 36

2.3.2 P1口 37

2.3.3 P2口 37

2.3.4 P3口 38

2.3.5 端口的带负载能力与应用方法 38

2.4 51系列单片机的时钟电路与时序 39

2.4.1 片内振荡器及时钟信号的产生 39

2.4.2 时序及有关概念 40

2.4.3 指令的取指令／执行时序 40

2.4.4 访问片外存储器的操作时序 41

2.5 51系列单片机的复位电路 42

2.5.1 复位与复位电路介绍 42

2.5.2 单片机复位后的状态 43

2.6 AT89S51单片机的低功耗工作方式与“看门狗”定时器 43

2.6.1 低功耗工作方式 43

2.6.2 低功耗方式下的“看门狗”定时器 44

本章小结 45

思考题与习题 45

参考文献 46

模块二 指令系统与汇编语言程序设计方法 47

第3章 51系列单片机的指令系统和程序设计方法 47

3.1 指令系统概述 47

3.1.1 指令分类 47

3.1.2 指令格式 48

3.1.3 指令中常用缩写符号的意义 49

3.2 寻址方式 49

3.2.1 立即寻址 49

3.2.2 直接寻址 50

3.2.3 寄存器寻址 50

3.2.4 寄存器间接寻址 50

3.2.5 变址寻址 50

3.2.6 相对寻址 51

3.2.7 位寻址 52

3.3 数据传送类指令 53

3.3.1 片内RAM数据传送类指令 53

3.3.2 片外RAM数据传送类指令 55

3.3.3 程序存储器向累加器A传送数据类指令 56

3.3.4 数据交换类指令 58

3.3.5 堆栈操作类指令 58

3.4 算术运算类指令 59

3.4.1 加法指令 60

3.4.2 减法指令 61

3.4.3 乘法指令 62

3.4.4 除法指令 64

3.5 逻辑运算类指令 65

3.5.1 累加器A的逻辑运算指令 65

3.5.2 两个操作数的逻辑操作运算指令 66

3.6 位操作类指令 68

3.6.1 位变量传送指令 68

3.6.2 位变量修改指令 69

3.6.3 位变量逻辑操作指令 69

3.7 控制转移类指令 69

3.7.1 无条件转移指令 69

3.7.2 条件转移指令 71

3.7.3 调用与返回指令 74

3.8 汇编语言程序设计 76

3.8.1 汇编语言程序设计概述 77

3.8.2 常用伪指令 78

3.8.3 顺序结构程序设计 80

3.8.4 分支结构程序设计 80

3.8.5 循环结构程序设计 83

3.8.6 子程序设计 86

3.8.7 综合编程举例 90

本章小结 93

思考题与习题 94

参考文献 96

模块三 中断系统与应用 97

第4章 中断系统 97

4.1 中断系统概述 97

4.1.1 中断的概念 97

4.1.2 中断系统的功能及特点 98

4.2 51系列单片机的中断系统 98

4.2.1 中断系统的结构与中断源 98

4.2.2 中断控制 99

4.3 中断处理过程 102

4.3.1 中断响应与过程 102

4.3.2 中断处理 103

4.3.3 中断返回 104

4.3.4 中断请求撤销 104

4.3.5 中断响应时间 105

4.4 中断系统应用 105

延伸与拓展 110

本章小结 112

思考题与习题 113

参考文献 113

模块四 定时器／计数器及其应用 114

第5章 51系列单片机的定时器／计数器 114

5.1 定时器／计数器简介 114

5.1.1 定时器／计数器的一般工作方式 114

5.1.2 定时器／计数器的结构与原理 115

5.2 定时器／计数器控制 116

5.2.1 定时器／计数器的工作模式寄存器 116

5.2.2 定时器／计数器的控制寄存器 117

5.2.3 定时器／计数器的初始化 117

5.3 定时器／计数器的工作模式及应用 119

5.3.1 模式0及应用 119

5.3.2 模式1及应用 120

5.3.3 模式2及应用 124

5.3.4 模式3及应用 127

5.3.5 定时器／计数器门控位的应用 129

5.3.6 “看门狗”定时器 131

延伸与拓展 131

本章小结 136

思考题与习题 136

参考文献 136

模块五 串行通信及其应用 137

第6章 51系列单片机的串行通信 137

6.1 串行通信概述 137

6.1.1 串行通信的基本方式 137

6.1.2 串行通信的数据传送方式 139

6.1.3 串行通信的接口标准 139

6.2 串行接口的结构与控制 141

6.2.1 串行接口的结构 141

6.2.2 串行接口的控制 141

6.2.3 波特率设计 143

6.3 串行接口的工作模式 144

6.3.1 模式0 144

6.3.2 模式1 145

6.3.3 模式2 146

6.3.4 模式3 147

6.3.5 串行接口的初始化与应用编程方法举例 147

6.4 51系列单片机的通信 151

6.4.1 51系列单片机的双机通信技术 151

6.4.2 51系列单片机的多机通信技术 155

6.4.3 51系列单片机与PC通信技术 161

延伸与拓展 163

本章小结 164

思考题与习题 164

参考文献 165

模块六 微机应用系统设计 166

第7章 51系列单片机的系统扩展 166

7.1 程序存储器扩展 166

7.1.1 总线扩展 166

7.1.2 典型程序存储器芯片 167

7.1.3 程序存储器扩展举例 169

7.2 数据存储器扩展 171

7.2.1 典型数据存储器芯片 171

7.2.2 数据存储器扩展举例 171

7.3 并行I/O接口扩展 173

7.3.1 I/O接口电路的功能 173

7.3.2 简单并行I/O接口扩展 174

7.3.3 8255A可编程并行I/O接口扩展 175

7.3.4 8155可编程并行I/O接口扩展 180

7.4 用串行接口扩展并行接口 185

7.4.1 串行接口扩展并行输入口 186

7.4.2 串行接口扩展并行输出口 186

延伸与拓展 186

本章小结 190

思考题与习题 190

参考文献 191

第8章 51系列单片机的接口技术 192

8.1 键盘接口技术 192

8.1.1 键盘工作原理 192

8.1.2 独立式键盘接口技术 193

8.1.3 矩阵式键盘接口技术 194

8.2 显示器接口技术 198

8.2.1 LED显示器的结构与原理 198

8.2.2 静态显示接口技术 199

8.2.3 动态显示接口技术 202

8.2.4 液晶显示接口技术 203

8.3 键盘和显示器组合接口技术 210

8.3.1 键盘及动态显示接口电路 210

8.3.2 键盘及静态显示接口电路 212

8.4 D-A转换器与单片机接口技术 214

8.4.1 D-A转换器概述 214

8.4.2 DAC0832芯片及其与单片机的接口 216

8.4.3 DCA与微处理器（MPU）的连接技术 219

8.5 A-D转换器与单片机接口技术 220

8.5.1 A-D转换器的工作原理 220

8.5.2 A-D转换器的技术指标与选取原则 220

8.5.3 ADC0809接口芯片及其与单片机的接口 221

8.5.4 AD574A芯片与单片机接口 225

8.5.5 ADC与微处理器（MPU）的连接技术 228

8.6 开关量输入／输出接口技术 229

8.6.1 关量输入接口技术 229

8.6.2 开关量输出接口技术 231

本章小结 234

思考题与习题 235

参考文献 235

第9章 51系列单片机应用系统设计 236

9.1 单片机应用系统设计概述 236

9.1.1 单片机应用系统的结构与设计要求 236

9.1.2 单片机应用系统的设计过程 238

9.2 单片机应用系统的设计方法 238

9.3 单片机应用系统的抗干扰技术 240

9.3.1 单片机应用系统的硬件抗干扰技术 240

9.3.2 单片机应用系统的软件抗干扰技术 241

9.4 单片机应用系统设计举例 243

9.4.1 电阻炉温度控制系统设计 243

9.4.2 步进电动机控制系统设计 250

延伸与拓展 253

本章小结 255

思考题与习题 255

参考文献 255

模块七 微机应用系统集成开发工具与应用新技术 257

第10章 C51程序设计基础与开发环境 257

10.1 单片机的C语言概述 257

10.1.1 C51程序开发流程 258

10.1.2 C51程序结构 258

10.2 C51的数据类型 262

10.2.1 C51的标识符与关键字 262

10.2.2 C51的数据类型与存储类型 263

10.2.3 51系列单片机硬件结构的C51定义 266

10.3 C51的运算符、表达式和规则 268

10.3.1 C51的算术运算符和算术表达式 268

10.3.2 C51的关系运算符、关系表达式和优先级 269

10.3.3 C51的逻辑运算符、逻辑表达式和优先级 269

10.3.4 C51的位操作及表达式 270

10.3.5 逗号表达式与条件表达式 270

10.4 C51流程控制语句 271

10.5 C51的数组和结构 272

10.5.1 数组 272

10.5.2 结构 273

10.6 C51的指针与函数 274

10.6.1 C51的指针概述 274

10.6.2 C51函数的定义 277

10.7 Keil C51开发环境与程序调试 279

10.7.1 建立Keil C51程序 279

10.7.2 Keil C51的程序调试 282

10.8 Proteus 6.9 与Keil C51的联合调试 285

10.8.1 Proteus 6.9 与Keil C51的联调环境建立 285

10.8.2 Proteus 6.9 与Keil C51的联调举例 287

延伸与拓展 290

本章小结 292

思考题与习题 292

参考文献 293

第11章 基于单片机核的SoC技术 294

11.1 单片机扩展FPGA及单片机核应用技术概述 294

11.2 FPGA扩展方案的技术与应用 295

11.3 单片FPGA方案的设计技术与应用 299

本章小结 304

参考文献 304

附录 51系列单片机指令表 305