本書從教學的角度齣發，係統、全麵地介紹51係列單片機的基本知識，是一本重在原理與應用、兼顧理論的實用教程。本書共11章，主要內容包括：概述、51係列單片機硬件結構、51係列單片機指令係統、51係列單片機匯編語言程序設計、51係列單片機P0～P3口應用基礎、51係列單片機中斷及定時器/計數器應用基礎、51係列單片機串行口應用基礎、51係列單片機並行擴展接口技術、51係列單片機串行總綫擴展技術、單片機應用係統的設計、?Vision2和Proteus使用基礎等。全書包含大量實例，硬件實例都經過瞭Proteus仿真，每章配有本章小結、習題、實驗與設計，免費提供配套電子課件、習題參考答案和程序源代碼。

作者簡介

薑誌海，男，山東理工大學教授，多年來長期從事電子係統方麵的教學和科研工作，齣版多部教材和專著，教學、科研、寫作經驗豐富。

目錄

第1章概述 1
1．1 微型計算機基礎知識概述 2
1．1．1 微型計算機的定義與馮?諾依曼
體係 2
1．1．2 微型計算機的基本結構 2
1．1．3 計算機中的數製 5
1．1．4 ASCII碼與BCD碼 6
1．2 中斷、定時器/計數器、串行通信、
並行通信概述 7
1．2．1 中斷概述 7
1．2．2 定時器/計數器概述 8
1．2．3 並行通信與串行通信概述 8
本章小結 9
習題 9
第2章 51係列單片機硬件結構 11
2．1 單片機概述 12
2．1．1 單片機的特點及應用 12
2．1．2 常用的單片機産品 13
2．1．3 MCS-51單片機已成為國際經典 15
2．1．4 單片機與CPU、ARM、嵌入式
係統的關係 15
2．1．5 單片機應用係統開發的軟/硬件
環境 17
2．2 51單片機的總體結構 18
2．2．1 內部結構 19
2．2．2 外部引腳說明 19
2．2．3 CPU的時序周期 21
2．3 51單片機的存儲器 22
2．3．1 程序存儲器 23
2．3．2 數據存儲器 23
2．3．3 特殊功能寄存器 25
本章小結 28
習題 28
第3章 51係列單片機指令係統 29
3．1 51單片機指令係統概述 30
3．1．1 指令格式 30
3．1．2 操作數的類型 30
3．1．3 指令描述約定 30
3．2 51單片機的尋址方式 31
3．2．1 概述 31
3．2．2 尋址方式說明 31
3．3 51單片機的指令係統 34
3．3．1 數據傳送類指令 34
3．3．2 算術運算類指令 38
3．3．3 邏輯運算類指令 44
3．3．4 控製轉移類指令 47
3．3．5 位操作類指令 51
3．4 51單片機的僞指令 54
3．4．1 概述 54
3．4．2 僞指令說明 54
本章小結 57
習題 57
第4章 51係列單片機匯編語言程序設計 59
4．1 程序設計概述 60
4．1．1 程序設計步驟 60
4．1．2 程序設計技術 60
4．2 51單片機基本程序設計 61
4．2．1 順序結構程序 61
4．2．2 分支結構程序 63
4．2．3 循環結構程序 65
4．3 51單片機基本功能程序的設計 70
4．3．1 查錶程序的設計 70
4．3．2 子程序的設計 73
4．3．3 算術邏輯運算程序 76
4．3．4 數製轉化程序 79
4．4 實驗 83
實驗1 多重循環―冒泡程序設計 83
實驗2 數製轉換――ASCII字符串轉換為
十六進製數 84
本章小結 85
習題 85
第5章 51係列單片機P0～P3口應用
基礎 86
5．1 51單片機的P0～P3口概述 87
5．1．1 P0～P3口的結構 87
5．1．2 P0～P3口的工作方式 88
5．2 51單片機P0～P3口輸齣操作 89
5．2．1 基本輸齣操作―字節與位 89
5．2．2 擴展輸齣操作―流水燈 90
5．2．3 擴展輸齣操作―8段LED靜態
顯示 90
5．3 51單片機P0～P3口輸入操作 93
5．3．1 閘刀型開關輸入信號 94
5．3．2 按鈕型開關輸入信號 94
5．3．3 多個按鈕型開關輸入信號―並行
接口鍵盤 96
5．4 實驗與設計 98
實驗1 閘刀型開關輸入/8段LED靜態
顯示輸齣 98
實驗2 並行接口鍵盤/LED指示燈輸齣 99
設計1 計時秒錶的設計 102
設計2 模擬交通信號燈控製裝置
的設計 102
本章小結 102
習題 102
第6章 51係列單片機中斷及定時器/計數器
應用基礎 103
6．1 51單片機中斷係統概述 104
6．1．1 中斷係統結構 104
6．1．2 中斷控製寄存器 104
6．1．3 中斷優先級與中斷響應 106
6．2 51單片機外部中斷應用示例 108
6．2．1 外部中斷源初始化 108
6．2．2 外部中斷示例 109
6．2．3 外部中斷源的擴展 111
6．3 51單片機的定時器/計數器概述 112
6．3．1 結構原理 112
6．3．2 控製寄存器 112
6．3．3 工作模式 113
6．4 定時器/計數器的應用舉例 116
6．4．1 定時器/計數器的初始化 117
6．4．2 應用舉例 117
6．5 實驗與設計 123
實驗1 按鈕型開關模擬外部中斷
實驗 123
實驗2 按鈕型開關模擬計數器實驗 124
實驗3 定時器實驗 125
設計1 齣租車計價器裏程計量裝置的設計
（采用中斷） 127
設計2 齣租車計價器裏程計量裝置的設計
（采用計數器） 127
設計3 多種頻率發生器的設計 127
本章小結 127
習題 128
第7章 51係列單片機串行口應用基礎 129
7．1 串行通信的再認識 130
7．1．1 異步串行通信與同步串行通信 130
7．1．2 波特率 132
7．2 51單片機的串行接口概述 133
7．2．1 串行口的結構原理 133
7．2．2 串行口的應用控製 134
7．3 51單片機串行口的工作方式 135
7．3．1 工作方式0 136
7．3．2 工作方式1 139
7．3．3 工作方式2 142
7．3．4 工作方式3 143
7．4 51單片機串行口的應用示例 143
7．4．1 串行口編程基礎 144
7．4．2 串行口應用示例 146
7．5 實驗與設計 150
實驗串行口控製的流水燈實驗 150
設計串行口控製的8段LED顯示器
計時秒錶的設計 150
本章小結 150
習題 151
第8章 51係列單片機並行擴展接口技術 152
8．1 51單片機並行I/O口擴展基礎 153
8．1．1 係統擴展總綫結構圖 153
8．1．2 典型的I/O口芯片介紹 153
8．1．3 數據綫、控製綫的連接 159
8．1．4 譯碼信號的形成―係統擴展
的尋址 159
8．2 並行I/O接口芯片擴展示例 161
8．2．1 利用鎖存器與緩衝器擴展並行的
輸入/輸齣口示例 161
8．2．2 利用8255A擴展並行的輸入/
輸齣口示例 163
8．3 51單片機鍵盤/顯示接口技術 164
8．3．1 由Intel8255A控製的段LED靜態
顯示示例 164
8．3．2 8段LED動態顯示 166
8．3．3 矩陣鍵盤 169
8．3．4 鍵盤/顯示接口綜閤設計舉例 171
8．4 51單片機模擬量接口技術 174
8．4．1 概述 175
8．4．2 8位並行D/A轉換器DAC0832
接口示例 176
8．4．3 8位並行A/D轉換器ADC0809
接口示例 182
8．5 實驗與設計 185
實驗1 DAC0832單緩衝實驗 185
實驗2 ADC0809實驗 187
設計1 電子密碼鎖的設計 189
設計2 波形發生器的設計 189
本章小結 189
習題 189
第9章 51係列單片機串行總綫的擴展 191
9．1 51單片機與I2C總綫接口技術 192
9．1．1 I2C總綫概述 192
9．1．2 I2C總綫典型器件AT24C02
應用舉例 194
9．2 51單片機與SPI總綫接口技術 197
9．2．1 SPI總綫概述 197
9．2．2 SPI總綫典型器件X25045
應用舉例 198
9．3 51單片機與單總綫（1-wire）接口
技術 202
9．3．1 單總綫（1-wire）概述 203
9．3．2 單總綫典型器件DS18B20應用
舉例 203
9．4 51單片機與定串行集成芯片應用
舉例 209
9．4．1 串行A/D接口芯片TLC2543 209
9．4．2 串行鍵盤/顯示器串行接口芯片
HD7279 213
本章小結 219
習題 219
第10章單片機應用係統的設計 220
10．1 單片機應用係統結構以及設計
內容 221
10．1．1 單片機應用係統的一般硬件
組成 221
10．1．2 單片機應用係統的設計內容 223
10．2 單片機應用係統的設計實例―― 集中
供暖小型換熱站控製係統的設計 224
10．2．1 係統描述 224
10．2．2 設計方案 225
10．2．3 硬件電路設計 225
10．2．4 軟件設計 229
本章小結 229
第11章 μVision2與Proteus 使用基礎 230
11．1 μVision2集成開發環境 231
11．1．1 File、Edit和View菜單 231
11．1．2 Project、Debug和Flash菜單 233
11．1．3 Peripherals、Tools和Window
菜單 235
11．2 用μVision2建立與調試工程 235
11．2．1 工程創建、設置、編譯與
鏈接 236
11．2．2 用μVision2調試工程 238
11．2．3 C51程序調試舉例說明――
HELLO．C 242
11．2．4 Keil C51的調試舉例 243
11．3 Proteus快速入門 245
11．3．1 集成Proteus ISIS環境 245
11．3．2 電路原理圖設計 250
11．4 Proteus仿真工具介紹 255
11．4．1 探針 255
11．4．2 虛擬儀器 255
11．4．3 信號發生器 256
11．4．4 仿真圖錶 256
11．5 Proteus軟件中的C51程序運行
與調試 257
11．5．1 連綫運行 257
11．5．2 在綫運行 257
本章小結 258
習題 259
附錄A ASCII碼字符錶 260
附錄B 單片機應用資料的網上查詢方法 261
參考文獻 262

前言/序言

前言

作為微型計算機的一個重要分支——單片機發展迅速，應用領域日益擴大，特彆是在工業測控、智能儀器儀錶、機電一體化産品、傢電等領域得到瞭廣泛的應用。因此，世界上許多集成電路生産廠商相繼推齣瞭各種類型的單片機，尤其是美國Intel公司生産的MCS-51係列單片機，由於其具有集成度高、處理能力強、可靠性高、係統結構簡單、價格低廉、易於使用等優點，迅速占領瞭工業測控和自動化工程應用的主要市場，在我國也得到瞭廣泛的應用，並取得瞭令人矚目的成果。盡管目前世界各大公司研製的各種高性能、不同型號的單片機不斷問世，但由於MCS-51單片機具有易於學習和掌握、性價比高等優點，並且以MCS-51單片機基本內核為核心的各種擴展和增強型的單片機不斷推齣，具有較好的係統性和完整性，再加上幾十年來，國內已積纍瞭豐富的技術資料、完整的實驗環境與開發設備，因此51係列單片機技術非常適閤課堂教學，學懂、弄通51單片機的基本理論與應用技術，也就打好瞭學習、應用單片機的基礎。

在ARM微控製器剛推嚮市場時，曾有人斷言，它將獨占單片機市場。而幾年來市場銷售情況證明，8位字長的單片機市場主流沒有發生變化，而且今後相當長一段時期內不會改變。隨著單片機技術的發展，功能的不斷增強及其應用規範性，目前應用於嵌入式係統的計算機內核絕大部分是單片機。所以說，單片機是構成嵌入式應用係統中最典型的主流機型。學好單片機基本理論及其技術，是開發、設計各類嵌入式應用係統的基礎。

本書在第3版的基礎上，充實瞭大量的示例、主要章節提供瞭實驗與設計、補充瞭Proteus基礎知識，編排的更符閤教學規律和要求，力求論述精煉、正確、由淺入深、重點突齣、理論聯係實際，進一步提高全書的係統性、完整性和實用性，力爭把本書編寫成經典。

本書從教學的角度齣發，以51係列單片機硬件為硬件基礎，以匯編語言為軟件編程基礎（部分程序由C語言提供），係統、全麵地介紹瞭51係列單片機的基本知識與基本應用，是一本重在原理與應用、兼顧理論的實用教程。本書通俗易懂、條理清晰、實例豐富，符閤當前單片機課程的教學要求。本書的主要內容包括：概述、51係列單片機硬件結構、51係列單片機指令係統與匯編語言程序設計、51係列單片機內部功能部件（並行I/O口、中斷係統、定時器/計數器、串行口）的應用基礎、51係列單片機外部並行口擴展技術、51係列單片機外部串行總綫（SPI、I2C、1—wire）擴展技術、51係列單片機應用係統的設計、?Vision2和Proteus使用基礎。本書在每一部分都提供瞭大量的示例進行講解，在示例的開始進行瞭示例分析，示例的結束進行瞭總結，並提齣問題讓讀者思考、修改，硬件設計示例都經過Proteus仿真；每章並附有本章小結和習題以鞏固所學知識。

本書的另一個特色是對主要章節提供瞭實驗與設計內容。在實驗上給齣實驗目的、電路、基本內容、參考程序，上課教師可以根據具體情況對實驗進行豐富與設計；設計題是為瞭鍛煉學生綜閤分析問題與解決問題的能力，在硬件和軟件上都提齣瞭設計要求，學生可以根據所學知識在硬件和軟件上進行詳細的設計。

本書的作者都是長期使用單片機進行教學、科研和實際生産工作的教師和工程師，有著豐富的教學和實踐經驗。在內容編排上，按照讀者學習的一般規律，結閤大量實例講解，能夠使讀者快速、真正的掌握51單片機的使用。

本書具有以下鮮明的特點：案例清晰、直觀；示例引導，專業經典；學以緻用，注重實踐。

本書的讀者對象：高等學校自動化、電氣工程、電子類、機電一體化等專業教學用書；自動化公司開發等工作人員的參考用書。

本書由薑誌海、黃玉清、劉連鑫編寫。第1、2、5、6、7章由薑誌海編寫；第3、4、11章由黃玉清編寫；第8、9、10章由劉連鑫編寫。全書由薑誌海負責整理與統稿。

本書在編寫過程中得到瞭許多專傢和同行的大力支持和熱情幫助，他們對本書提齣瞭許多建設性的建議和意見，在此一並錶示衷心的感謝。

鑒於作者水平有限，加之新的單片機芯片不斷湧現，其應用技術也在高速發展，書中難免有不完善和不足之處，懇請廣大讀者批評指正！

作者

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