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0 绪论1

1 计算机中的数和码4

1.1有限字长的二进制数4

1.1.1二进制数4

1.1.2数制及其表示方法5

1.1.3有限字长的二进制数5

1.1.4常用术语解释5

1.2十进制数到二进制数的转换6

1.3带符号二进制数的表示及其运算6

1.3.1带符号数的表示方法7

1.3.2补码到真值的转换8

1.3.3补码的运算8

1.4溢出及运算的有效性9

1.4.1无符号数与带符号数的溢出条件9

1.4.2进位标志CY与溢出标志OV10

1.5 BCD码11

1.6 ASCII码11

2 常用数字电路12

2.1逻辑电路12

2.1.1与运算12

2.1.2或运算12

2.1.3非运算12

2.1.4异或门13

2.1.5累加器13

2.2译码电路13

2.2.1地址译码13

2.2.2 7段数码管显示、译码14

2.2.3简单的实验元件14

2.3时序电路15

2.3.1触发器15

2.3.2锁存器15

2.3.3分频器与计数器16

2.4三态门和总线驱动16

2.4.1三态门16

2.4.2总线驱动17

2.5数字电路设计中采用的先进技术17

2.5.1 PROM/PAI/GAL17

2.5.2 CPLD/FPGA18

2.5.3数字系统中硬件方法与软件方法的特点与联系19

3微处理器20

3.1微处理器系统的组成20

3.2总线及总线时序21

3.3关于微处理器的基本概念23

3.3.1微控制器23

3.3.2嵌入式微处理器23

3.4 CPU的指令系统24

3.4.1指令24

3.4.2指令的编码24

3.4.3指令系统25

3.4.4指令的微操作25

3.4.5指令的重叠执行26

3.4.6执行速度方面的指标26

3.4.7精简指令计算机26

3.5 CPU中的寄存器26

3.5.1寄存器与程序运行27

3.5.2堆栈及堆栈指示器28

4存储器与存储管理30

4.1存储器概述30

4.1.1内存与外存30

4.1.2半导体存储器的结构30

4.1.3只读存储器31

4.1.4随机访问存储器32

4.1.5内存的主要性能指标32

4.1.6新型存储器32

4.2存储器的组织33

4.2.1存储器映象33

4.2.2存储器的地址空间34

4.2.3哈佛结构34

4.3存储管理35

4.3.1逻辑地址与物理地址35

4.3.2存储器的段式管理35

4.3.3存储器的页式管理35

4.3.4保护36

4.4存储器扩展中的总线连接36

4.4.1 8位字长存储器的扩展37

4.4.2 16位字长存储器的扩展37

4.4.3 32位字长存储器的扩展37

4.4.4 Cache高速缓冲技术38

5计算机的输入/输出40

5.1输入/输出的概念40

5.1.1外部设备40

5.1.2接口（Interface）与接口技术40

5.1.3端口地址（Port Address）40

5.1.4端口及其编址方法41

5.2输入/输出的数据传输方式42

5.2.1程序传送方式42

5.2.2中断概述42

5.2.3中断传送方式43

5.2.4 DMA方式的数据传送44

5.3常用数字接口部件45

5.3.1定时器/计数器45

5.3.2并行口和串行口46

5.3.3 I2C和SPI46

6 MCS-51系列微控制器47

6.1 MCS-51系列微控制器概述47

6.2 CPU结构48

6.2.1运算器48

6.2.2布尔处理机49

6.2.3控制器49

6.3 MCS-51的存储器组织51

6.3.1程序存储器52

6.3.2内部数据存储器53

6.3.3特殊功能寄存器54

6.3.4外部数据存储器和I/O56

6.4 MCS-51系列微控制器的引脚功能P0～P356

6.4.1 P1口的内部结构57

6.4.2 P3口的内部结构58

6.4.3 P2口的内部结构59

6.4.4 P0口的内部结构59

6.5单片方式以及总线扩展方式59

6.5.1单片方式59

6.5.2应用示例60

6.5.3单片机的总线扩展61

7 MCS-51指令系统62

7.1 MCS-51指令概述62

7.1.1指令分类62

7.1.2书写格式与缩略符62

7.1.3寻址方式63

7.2数据传送类指令65

7.2.1内部数据传送指令65

7.2.2栈操作指令66

7.2.3外部数据传送指令67

7.3运算类指令68

7.4逻辑运算类指令70

7.5控制类指令72

7.5.1程序转移指令72

7.5.2子程序调用和返回指令77

7.6位操作指令79

7.6.1位操作与位地址79

7.6.2位传送指令80

7.6.3位状态控制指令80

7.6.4位逻辑运算指令80

7.6.5基于位测试的控制转移指令81

8汇编语言程序设计82

8.1汇编语言语句结构82

8.1.1程序行的组成82

8.1.2宏汇编中的常数83

8.1.3宏汇编中的表达式83

8.2伪指令84

8.2.1段定义伪指令84

8.2.2符号定义伪指令85

8.2.3存储单元定义并初始化86

8.2.4保留地址伪指令87

8.2.5模块连接伪指令89

8.2.6其他伪指令89

8.3常用程序设计方法90

8.3.1最大值、最小值问题91

8.3.2多分支转移问题92

8.3.3二进制数据转为BCD码的问题94

8.4 模块化程序设计97

8.4.1ASM-51编程环境下的文件类型97

8.4.2各种文件的关系及生成流程98

8.4.3由两个模块构成的程序示例98

9 MCS-51的定时器/计数器与中断系统102

9.1 MCS-51的定时器/计数器102

9.1.1定时器/计数器的结构102

9.1.2定时器/计数器的1作方式103

9.1.3定时器/计数器T0和T1的应用实例107

9.2增强型MCS-51的T2定时器110

9.2.1控制寄存器110

9.2.2 T2的16位自动装载方式111

9.2.3 T2的16位捕获方式112

9.2.4 T2的波特率发生器方式112

9.3 MCS-51的中断系统113

9.3.1中断源113

9.3.2中断源的屏蔽114

9.3.3中断的优先级115

9.3.4中断向量116

9.3.5中断响应的条件和过程117

9.3.6中断服务程序的特点和编写要求118

9.3.7数码管动态显示技术120

9.3.8定时器应用的其他示例125

10 MCS-51的串行通信127

10.1串行通信基本概念127

10.1.1通信方式127

10.1.2串行通信的波特率129

10.1.3异步串行通信的常用物理标准129

10.2 MCS-51的串行通信控制器130

10.2.1与串行通信相关的特殊功能寄存器的用法介绍131

10.2.2串行口的工作方式132

10.3串行通信控制器的应用136

10.3.1移位寄存器方式应用举例136

10.3.2串行通信的应用举例139

10.3.3接收中断的循环缓冲区147

10.3.4多机通信的中断接收148

11 MCS-51的总线151

11.1 MCS-51系统的时钟和复位电路151

11.1.1时钟电路151

11.1.2复位电路152

11.2 MCS-51的总线154

11.2.1总线的构成154

11.2.2总线的时序155

11.3应用举例160

11.4存储器访问中的等待161

12 MCS-51的存储器扩展电路162

12.1存储器扩展162

12.1.1存储器结构162

12.1.2存储器的地址容量扩展163

12.1.3译码电路164

12.1.4存储器在实际应用中的技巧166

12.1.5存储器的时序要求167

12.2程序存储器扩展169

12.2.1扩展示例169

12.2.2微控制器的ISP、IAP概要介绍172

12.3扩充数据存储器172

12.4 DS12C887B日历时钟的扩展178

12.5集成到MCU中的扩展数据存储器184

13 I/O接口电路及其扩展185

13.1简单并行口扩展185

13.1.1简单的并行口输入185

13.1.2带锁存的并行口输入186

13.1.3简单的并行口输出187

13.2 8255通用可编程并行接口芯片188

13.2.1 8255简介188

13.2.2 8255的工作说明190

13.2.3 8255与MCS-51总线的接口和编程192

13.3 8253可编程外围定时器/计数器196

13.3.1 8253的内部结构和引脚196

13.3.2 8253的控制字和工作方式197

13.3.3 8253与MCS-51总线的接口和编程200

13.4 SC16C2552通用UART通信控制器203

13.4.1 SC16C2552的功能描述203

13.4.2芯片的引脚功能和内部结构203

13.4.3 SC16C2552的寄存器205

13.4.4 SC16C2552的扩展电路209

13.4.5 SC16C2552的编程举例210

13.5液晶点阵屏的接口设计214

14模拟量的输入和输出217

14.1 D/A转换器217

14.1.1 D/A转换器的基本原理217

14.1.2 D/A转换器的主要技术指标219

14.2 D/A的应用电路219

14.2.1 D/A电路的单极性和双极性设计219

14.2.2 DAC0832221

14.3 A/ D转换器223

14.3.1 A/D转换器原理223

14.3.2 A/D转换器的主要技术指标225

14.4典型A/D转换器的接口设计226

14.4.1 8位8通道ADC0809及其应用226

14.4.2 12位AD574B及其应用230

15 C51高级语言编程234

15.1 C51的数据类型234

15.2 Keil C51扩展关键字235

15.3存储区域与存储模式235

15.3.1存储区域235

15.3.2存储模式237

15.3.3指针变量237

15.3.4绝对地址访问238

15.4 C51的函数238

15.4.1函数的声明238

15.4.2函数的参数与返回值239

15.4.3函数的寄存器组239

15.4.4中断函数239

15.5 C51模块化程序设计240

15.6 C51与ASM-51宏汇编语言的混合编程243

15.6.1函数名的转换244

15.6.2参数传递244

15.6.3函数的返回值246

15.6.4 C语言和汇编语言的接口示例246

16Keil 51应用基础249

16.1 μVision2的界面249

16.2编辑源程序文件250

16.2.1编辑一个汇编语言程序250

16.2.2编辑一个C语言程序251

16.3创建工程文件252

16.3.1新建工程252

16.3.2打开已存在的工程257

16.4汇编/编译和链接257

16.5程序调试功能258

16.5.1进入调试模式259

16.5.2单步执行259

16.5.3在线汇编260

16.5.4断点设置260

16.5.5观察窗口261

16.5.6储存器窗口261

16.5.7串行窗口261

16.5.8性能分析窗口262

16.6实例分析262

16.6.1实例一262

16.6.2实例二263

16.7在线仿真调试功能268

17 C8051F系列微控制器及其应用269

17.1 C8051 F340功能及实验电路简介269

17.1.1 C8051F340功能简介269

17.1.2 C8051F340实验电路简介270

17.2开发工具介绍及其使用270

17.2.1仿真器270

17.2.2集成开发环境的建立271

17.2.3建立工程272

17.3功能配置及初始化编程273

17.3.1系统时钟及复位源273

17.3.2端口和交叉开关的应用278

17.3.3中断源和定时器时钟选择282

17.3.4 A/D功能设定287

17.3.5 EMIF的设定293

17.4应用实例296

附录301

附录A ASCII（美国信息交换标准码）字符表301

附录B MCS-51系列单片机指令表302

附录C 指令的周期数物指令编码的字节数307

附录D C51版例子310

附录E C8051F340实验板原理图314

习题316

样卷323

参考文献333