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第1章 绪论1

1.1计算机的诞生、发展及基本结构1

1.2计算机类型划分2

1.2.1通用计算机2

1.2.2嵌入式计算机2

1.3嵌入式计算机的类别及应用特点3

1.3.1嵌入式计算机的类别3

1.3.2嵌入式计算机系统的应用特点3

1.4单片微型计算机应用系统举例3

练习与思考题15

第2章 微型计算机基础6

2.1计算机中的数、编码和运算6

2.1.1计算机中常用的数制及相互转换6

2.1.2微型计算机中常用的编码7

2.1.3微型计算机的运算基础8

2.2微型计算机的基本结构11

2.2.1存储器的组成及功能12

2.2.2微处理器的结构及工作原理14

2.2.3输入输出设备及其接口电路19

2.2.4微型计算机的总线连接结构20

2.3微型计算机的指令执行过程22

2.4微型计算机系统24

2.4.1微型计算机系统的组成24

2.4.2微型计算机系统的性能指标25

2.4.3微型计算机的分类26

2.5单片微型计算机概述26

2.5.1什么是单片微型计算机26

2.5.2单片机的发展历史27

2.5.3单片机的特点27

2.5.4单片机的应用27

2.5.5单片机的发展趋势28

2.5.6单片机的主要制造厂商和机型29

2.5.7 51系列单片机简介29

练习与思考题231

第3章 AT89S51单片机的硬件结构与时序33

3.1AT89S51单片机的结构概述33

3.2AT89S51单片机的外部引脚34

3.2.1电源及时钟引脚34

3.2.2控制引脚35

3.2.3并行I/O口引脚35

3.3AT89S51单片机的CPU36

3.3.1运算器36

3.3.2控制器38

3.4 AT89S51单片机存储器的结构38

3.4.1程序存储器空间39

3.4.2数据存储器空间39

3.4.3特殊功能寄存器41

3.4.4位地址空间44

3.5AT89S51单片机的并行输入/输出接口45

3.5.1 P0口45

3.5.2 P2口46

3.5.3 P1口47

3.5.4 P3口48

3.6AT89S51单片机的时钟电路与时序48

3.6.1 AT89S51单片机的时钟电路48

3.6.2时序与时序定时单位50

3.6.3 AT89S51 指令的取指/执行时序51

3.6.4 AT89S51对片外存储器的操作时序52

3.7复位操作与复位电路54

3.8AT89S51单片机的低功耗节电55

模式与看门狗定时器55

3.8.1空闲模式56

3.8.2掉电运行模式57

3.8.3掉电和空闲模式下的看门狗定时器WDT57

练习与思考题357

第4章 51系列单片机的指令系统59

4.1指令及其格式59

4.1.1指令系统概述59

4.1.2指令描述符号的约定60

4.1.3机器指令的字节编码格式60

4.1.4符号指令的书写格式61

4.2 51系列单片机的寻址方式61

4.2.1立即寻址61

4.2.2直接寻址62

4.2.3寄存器寻址62

4.2.4寄存器间接寻址63

4.2.5变址寻址（基址寄存器加变址寄存器间址寻址）63

4.2.6相对寻址方式64

4.2.7位寻址方式64

4.3 51系列单片机指令系统分类介绍65

4.3.1数据传送类指令65

4.3.2算术运算类指令70

4.3.3逻辑运算与移位指令75

4.3.4控制转移类指令78

4.3.5位操作类指令83

4.3.6 51系列单片机指令汇总85

练习与思考题487

第5章 51系列单片机汇编语言程序设计及仿真调试90

5.1汇编语言程序设计基础90

5.1.1机器语言、汇编语言与高级语言90

5.1.2汇编语言的语句和格式91

5.1.3伪指令92

5.1.4汇编语言源程序的汇编94

5.1.5汇编语言程序设计的一般步骤95

5.2汇编语言源程序的基本结构95

5.2.1顺序结构95

5.2.2分支结构96

5.2.3循环结构97

5.2.4子程序101

5.3 51系列单片机汇编语言实用程序设计举例104

5.3.1查表程序设计104

5.3.2散转程序设计106

5.3.3码制转换程序设计107

5.3.4运算程序设计108

5.4程序调试与集成开发环境软件Keil μ Vision109

5.4.1程序调试概述109

5.4.2 Keil μVision软件简介109

5.4.3 Keil μVision集成开发环境中调试单片机汇编语言源程序的方法110

练习与思考题5115

第6章 单片机的C语言程序设计116

6.1单片机C语言概述116

6.1.1采用C51的优点116

6.1.2 C51的程序框架116

6.1.3 C51的程序开发过程117

6.2C51的数据与运算118

6.2.1 C51的数据类型118

6.2.2 C51的数据存储类型119

6.2.3 C51数据的存储器模式119

6.2.4 C51的指针变量119

6.2.5 C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义122

6.3C51的运算符和表达式124

6.4C51的基本语句127

6.4.1表达式语句127

6.4.2复合语句127

6.4.3选择语句127

6.4.4循环语句128

6.5C51的函数129

6.5.1函数的分类129

6.5.2 C51函数的定义129

6.5.3 C51函数的调用130

6.5.4对被调函数的说明131

6.5.5 C51的库函数131

6.6C51编程实例131

6.6.1 C语言程序与汇编语言源程序的关系131

6.6.2顺序程序的设计132

6.6.3循环程序的设计133

6.6.4分支程序的设计134

6.7汇编语言和C语言的混合编程135

练习与思考题6136

第7章 AT89S51单片机I/O口应用与软/硬件系统模拟调试138

7.1AT89S51单片机I/O接口的应用138

7.1.1 AT89S51单片机I/O接口的操作方式138

7.1.2 I/O接口的应用实例：发光二极管的控制139

7.2软/硬件系统的模拟调试与Proteus软件140

7.2.1 Proteus软件的特点141

7.2.2 Proteus软件对于单片机教学的重要意义141

7.3Proteus软件快速入门141

7.3.1 Proteus工作界面141

7.3.2使用Proteus进行单片机系统仿真设计的步骤144

7.4应用实例144

7.4.1原理图设计144

7.4.2 Proteus仿真147

练习与思考题7148

第8章 AT89S51单片机的中断系统149

8.1中断技术概述149

8.1.1中断的定义和作用149

8.1.2中断源150

8.1.3中断分类151

8.1.4中断系统的功能151

8.1.5中断处理过程153

8.2AT89S51单片机的中断系统155

8.2.1 AT89S51的中断请求源和中断标志156

8.2.2 AT89S51对中断请求的控制158

8.2.3 AT89S51中断处理的过程160

8.3中断系统的程序设计及实例163

8.3.1中断系统的程序设计163

8.3.2中断系统程序设计举例165

8.4 AT89S51对外部中断源的扩展169

8.4.1借用定时器溢出中断扩展外部中断源169

8.4.2采用中断加查询法扩展外部中断源170

练习与思考题8173

第9章 AT89S51单片机的定时器/计数器174

9.1定时器/计数器概述174

9.2 AT89S51单片机定时器/计数器的结构174

9.2.1工作方式控制寄存器TMOD175

9.2.2定时器/计数器控制寄存器TCON176

9.3定时器/计数器的4种工作方式176

9.3.1方式0176

9.3.2方式1177

9.3.3方式2178

9.3.4方式3178

9.4对外部输入信号的要求180

9.5定时器/计数器的编程和应用180

9.5.1定时器/计数器的编程180

9.5.2定时器/计数器的应用举例181

练习与思考题9193

第10章 51系列单片机的串行通信195

10.1计算机串行通信基础195

10.1.1串行通信的分类195

10.1.2串行通信的制式197

10.1.3串行通信中的调制与解调197

10.1.4串行通信的校验198

10.1.5串行通信中串行I/O数据的实现198

10.2 AT89S51单片机串行口的结构及工作原理200

10.2.1串行口的结构200

10.2.2串行口的工作方式202

10.3 AT89S51单片机串行口的应用207

10.3.1串行通信的编程要点207

10.3.2串行口在方式0下的应用207

10.3.3串行口在其他方式下的应用211

10.4单片机的主从式多机通信219

10.5单片机与PC间的串行通信220

10.5.1单片机与PC串行通信的硬件连接220

10.5.2通信协议与通信程序223

练习与思考题10223

第11章 51系列单片机的存储器扩展225

11.1单片机系统扩展概述225

11.2 51系列单片机系统总线的构造225

11.3地址空间分配和外部地址锁存器226

11.3.1存储器地址空间分配226

11.3.2外部地址锁存器230

11.4程序存储器的扩展231

11.4.1程序存储器芯片类型的选择231

11.4.2常用EPROM芯片的简介231

11.4.3访问程序存储器的控制信号233

11.4.4 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计233

11.4.5单片机外扩程序存储器的时序分析与使用235

11.5数据存储器扩展236

11.5.1数据存储器芯片类型的选择236

11.5.2常用静态数据存储器RAM芯片简介236

11.5.3 AT89S51单片机与外部RAM的接口电路设计237

11.5.4单片机外扩数据存储器的时序分析与使用238

11.6程序存储器和数据存储器的综合扩展240

11.7 E2PROM的扩展简介242

11.7.1并行E2 PROM芯片简介242

11.7.2 E2PROM的工作方式242

11.7.3并行E2 PROM与单片机的接口设计243

11.8 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程243

11.8.1 AT89S51单片机片内Flash存储器概况243

11.8.2 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程244

练习与思考题11245

第12章 51系列单片机的并行I/O接口扩展247

12.1 I/O接口扩展概述247

12.1.1 I/O接口的功能247

12.1.2 I/O端口的编址248

12.1.3单片机与I/O设备的数据传送方式249

12.1.4单片机并行I/O接口的扩展方法概述250

12.2简单I/O接口的扩展250

12.3利用可编程接口芯片82C55扩展并行口251

12.3.1 82C55芯片简介251

12.3.2工作方式选择控制字及端口C按位置位/复位控制字253

12.3.3 82C55的3种工作方式255

12.3.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计258

12.4利用可编程接口芯片81C55扩展并行口259

12.4.1 81C55的内部结构和外部引脚259

12.4.2单片机对81C55端口的控制260

12.4.3 81C55的工作方式262

12.4.4 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程264

12.5利用单片机的串行口扩展并行I/O口266

12.5.1用74LS165扩展并行输入口266

12.5.2用74LS164扩展并行输出口267

练习与思考题12267

第13章 51系列单片机与常用外设的接口设计269

13.1 AT89S51单片机与LED数码管显示器的接口269

13.1.1 LED数码管的结构与工作原理269

13.1.2 LED数码管显示器的工作原理270

13.1.3 LED数码管显示器应用举例272

13.2AT89S51单片机键盘接口技术274

13.2.1键盘的任务和分类274

13.2.2按键输入信号的特点和处理275

13.2.3非编码键盘的工作原理275

13.2.4单片机对键盘的监控方式281

13.3键盘/显示器接口设计举例282

13.4 AT89S51单片机与液晶显示器的接口286

13.4.1 LCD 1602模块的外形与引脚287

13.4.2 LCD1602模块的组成287

13.4.3 LCD1602模块的命令及初始化289

13.4.4 AT89S51单片机与LCD1602模块的接口示例290

13.5 AT89S51单片机与微型打印机TPμP-40A/16A的接口293

练习与思考题13298

第14章 51系列单片机模拟量接口技术299

14.1 51系列单片机与D/A转换器的接口299

14.1.1器件选型299

14.1.2 AT89S51与8位D/A转换器DAC0832的接口设计300

14.1.3 AT89S51与12位D/A转换器DAC1210的接口设计305

14.1.4 AT89S51与串行输入的12位D/A转换器AD7543的接口设计307

14.2 51系列单片机与A/D转换器的接口308

14.2.1 A/D转换器简介308

14.2.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口310

练习与思考题14316

第15章 51系列单片机的串行扩展技术317

15.1I2C总线接口及其扩展317

15.1.1 I2C串行总线概述317

15.1.2 I2C总线的数据传送318

15.1.3应用举例：AT89S51与AT24C02的接口320

15.2SPI串行总线接口及其扩展325

15.2.1单片机扩展SPI总线的系统结构325

15.2.2单片机的SPI总线读写时序模拟325

15.2.3应用举例326

练习与思考题15326

第16章 单片机应用系统的设计与调试327

16.1单片机应用系统的设计过程327

16.1.1单片机应用系统的基本要求327

16.1.2单片机应用系统设计的步骤328

16.2单片机应用系统设计330

16.2.1硬件设计应考虑的问题330

16.2.2典型的单片机应用系统330

16.2.3单片机应用系统软件的总体框架331

16.3单片机应用系统的仿真与调试332

16.4单片机应用系统设计举例——基于AT89S51和模糊控制算法的温控仪的设计333

16.4.1设计任务及要求334

16.4.2总体方案设计334

16.4.3硬件设计335

16.4.4系统控制算法的实现338

16.4.5系统软件的实现339

16.4.6软件调试与系统仿真340

练习与思考题16340

附录A ASCII码表341

附录B 常用逻辑门电路图形符号对照表342

附录C 按字母顺序排列的指令表343

参考文献346