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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

习题与思考题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26

2.4.3 微型计算机的分类27

2.5 单片微型计算机概述27

2.5.1 什么是单片微型计算机27

2.5.2 单片机的发展历史27

2.5.3 单片机的特点28

2.5.4 单片机的应用28

2.5.5 单片机的发展趋势29

2.5.6 单片机的主要制造厂商和机型30

2.5.7 51系列单片机简介30

习题与思考题232

第3章 51系列单片机的硬件结构与34时序34

3.1 AT89S51单片机的结构概述34

3.2 AT89S51单片机的外部引脚35

3.2.1 电源及时钟引脚35

3.2.2 控制引脚36

3.2.3 并行I/O口引脚36

3.3 AT89S51单片机的CPU37

3.3.1 运算器37

3.3.2 控制器39

3.4 AT89S51单片机存储器的结构39

3.4.1 程序存储器空间39

3.4.2 数据存储器空间40

3.4.3 特殊功能寄存器41

3.4.4 位地址空间45

3.5 AT89S51单片机的并行输入/输出接口45

3.5.1 P0口46

3.5.2 P1口47

3.5.3 P2口47

3.5.4 P3口48

3.6 AT89S51单片机的时钟电路与时序49

3.6.1 AT89S51单片机的时钟电路49

3.6.2 时序与时序定时单位51

3.6.3 AT89S51指令的取指/执行时序52

3.6.4 AT89S51对片外存储器的操作时序53

3.7 复位操作与复位电路55

3.8 AT89S51单片机的低功耗节电模式与看门狗定时器56

3.8.1 空闲模式57

3.8.2 掉电运行模式58

3.8.3 掉电和空闲模式下的看门狗定时器WDT58

习题与思考题358

第4章 51系列单片机的指令系统60

4.1 指令及其格式60

4.1.1 指令系统概述60

4.1.2 指令描述符号的约定61

4.1.3 机器指令的字节编码格式61

4.1.4 符号指令的书写格式62

4.2 51系列单片机的寻址方式62

4.2.1 立即寻址62

4.2.2 直接寻址63

4.2.3 寄存器寻址63

4.2.4 寄存器间接寻址64

4.2.5 变址寻址（基址寄存器加变址寄存器间址寻址）64

4.2.6 相对寻址方式65

4.2.7 位寻址方式65

4.3 51系列单片机指令系统分类介绍66

4.3.1 数据传送类指令66

4.3.2 算术运算类指令71

4.3.3 逻辑运算与移位指令77

4.3.4 控制转移类指令79

4.3.5 位操作类指令84

4.3.6 51系列单片机指令汇总86

习题与思考题489

第5章 51系列单片机汇编语言程序设计及仿真调试91

5.1 汇编语言程序设计基础91

5.1.1 机器语言、汇编语言与高级语言91

5.1.2 汇编语言的语句和格式92

5.1.3 伪指令93

5.1.4 汇编语言源程序的汇编95

5.1.5 汇编语言程序设计的一般步骤96

5.2 汇编语言源程序的基本结构96

5.2.1 顺序结构96

5.2.2 分支结构97

5.2.3 循环结构98

5.2.4 子程序102

5.3 51系列单片机汇编语言实用程序设计举例105

5.3.1 查表程序设计105

5.3.2 散转程序设计107

5.3.3 码制转换程序设计108

5.3.4 运算程序设计109

5.4 程序调试与集成开发环境软件Keil μVision110

5.4.1 程序调试概述110

5.4.2 Keil μVision软件简介110

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112

习题与思考题5116

第6章 单片机的C语言程序设计118

6.1 单片机C语言概述118

6.1.1 采用C51的优点118

6.1.2 C51的程序框架118

6.1.3 C51的程序开发过程119

6.2 C51的数据与运算120

6.2.1 C51的数据类型120

6.2.2 C51的数据存储类型121

6.2.3 C51数据的存储器模式121

6.2.4 C51的指针变量121

6.2.5 C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义124

6.3 C51的运算符和表达式126

6.4 C51的基本语句129

6.4.1 表达式语句129

6.4.2 复合语句129

6.4.3 选择语句129

6.4.4 循环语句130

6.5 C51的函数131

6.5.1 函数的分类131

6.5.2 C51函数的定义132

6.5.3 C51函数的调用133

6.5.4 对被调函数的说明133

6.5.5 C51的库函数133

6.6 C51编程实例133

6.6.1 C语言程序与汇编语言源程序的关系133

6.6.2 顺序程序的设计135

6.6.3 循环程序的设计136

6.6.4 分支程序的设计136

6.7 汇编语言和C语言的混合编程138

习题与思考题6139

第7章 51系列单片机I/O口应用与软/硬件系统模拟调试140

7.1 AT89S51单片机I/O接口的应用140

7.1.1 AT89S51单片机I/O接口的操作方式140

7.1.2 I/O接口的应用实例：发光二极管的控制141

7.2 软/硬件系统的模拟调试与Proteus软件143

7.2.1 Proteus软件的特点143

7.2.2 Proteus软件对于单片机教学的重要意义143

7.3 Proteus软件快速入门143

7.3.1 Proteus工作界面144

7.3.2 使用Proteus进行单片机系统仿真设计的步骤146

7.4 应用实例146

7.4.1 原理图设计146

7.4.2 Proteus仿真149

习题与思考题7150

第8章 51系列单片机的中断系统151

8.1 中断系统的基本概念151

8.1.1 中断的定义和作用151

8.1.2 中断的分类152

8.1.3 中断系统的基本结构及功能152

8.2 AT89S51单片机的中断系统157

8.2.1 AT89S51的中断请求源和中断标志157

8.2.2 AT89S51对中断请求的控制159

8.2.3 AT89S51中断处理的过程161

8.3 中断系统的程序设计及实例164

8.3.1 中断系统的程序设计164

8.3.2 中断系统程序设计举例166

8.4 AT89S51对外部中断源的扩展170

8.4.1 采用中断加查询法扩展外部中断源171

习题与思考题8174

第9章 51系列单片机的定时器/计数器175

9.1 定时器/计数器概述175

9.2 AT89S51单片机定时器/计数器的结构175

9.2.1 工作方式控制寄存器TMOD176

9.2.2 定时器/计数器控制寄存器TCON177

9.3 定时器/计数器的4种工作方式177

9.3.1 方式0177

9.3.2 方式1178

9.3.3 方式2179

9.3.4 方式3179

9.4 对外部输入信号的要求181

9.5 定时器/计数器的编程和应用181

9.5.1 定时器/计数器的编程181

9.5.2 定时器/计数器的应用举例182

习题与思考题9195

第10章 51系列单片机的串行接口及其应用197

10.1 计算机串行通信基础197

10.1.1 计算机通信方式的分类197

10.1.2 串行通信的分类198

10.1.3 串行通信的制式200

10.1.4 串行通信中的调制与解调200

10.1.5 串行通信的校验201

10.1.6 串行通信中串行I/O数据的实现201

10.2 AT89S51单片机串行口的结构及工作原理202

10.2.1 串行口的结构202

10.2.2 串行口的工作方式204

10.3 AT89S51单片机串行口的应用210

10.3.1 串行通信的编程要点210

10.3.2 串行口在方式0下的应用211

10.3.3 串行口在其他方式下的应用214

10.4 单片机的主从式多机通信222

10.5 单片机与PC间的串行通信223

10.5.1 单片机与PC串行通信的硬件连接223

10.5.2 通信协议与通信程序225

习题与思考题10226

第11章 51系列单片机的存储器扩展228

11.1 单片机系统扩展概述228

11.2 51系列单片机并行总线构造和地址锁存器229

11.2.1 并行总线的构造229

11.2.2 外部地址锁存器229

11.3 51系列单片机地址空间分配和地址译码器230

11.4 程序存储器的扩展234

11.4.1 程序存储器芯片类型的选择234

11.4.2 常用EPROM芯片的简介234

11.4.3 访问程序存储器的控制信号236

11.4.4 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计237

11.4.5 单片机外扩程序存储器的时序分析与使用238

11.5 数据存储器扩展239

11.5.1 数据存储器芯片类型的选择239

11.5.2 常用静态数据存储器RAM芯片简介239

11.5.3 AT89S51单片机与外部RAM的接口电路设计240

11.5.4 单片机外扩数据存储器的时序分析与使用242

11.6 程序存储器和数据存储器的综合扩展243

11.7 E2PROM的扩展简介245

11.7.1 并行E2PROM芯片简介245

11.7.2 E2PROM的工作方式246

11.7.3 并行E2PROM与单片机的接口设计246

11.8 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程246

11.8.1 AT89S51单片机片内Flash存储器概况247

11.8.2 AT89S51单片机片内Flash存储器的编程247

习题与思考题11249

第12章 51系列单片机的并行I/O接口扩展250

12.1 I/O接口扩展概述250

12.1.1 I/O接口的功能250

12.1.2 I/O端口的编址251

12.1.3 单片机与I/O设备的数据传送方式252

12.1.4 单片机并行I/O接口的扩展方法概述253

12.2 简单I/O接口的扩展253

12.3 利用可编程接口芯片82C55扩展并行口254

12.3.1 82C55芯片简介254

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256

12.3.3 82C55的3种工：作方式258

12.3.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计261

12.4 利用可编程接口芯片81C55扩展并行口262

12.4.1 81C55的内部结构和外部引脚263

12.4.2 单片机对81C55端口的控制264

12.4.3 81C55的工作方式265

12.4.4 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程267

12.5 利用单片机的串行口扩展并行I/O口269

12.5.1 用74LS164扩展并行输出口269

12.5.2 用74LS165扩展并行输入口270

习题与思考题12272

第13章 51系列单片机与常用外设的接口设计273

13.1 AT89S51单片机与LED数码管显示器的接口273

13.1.1 LED数码管的结构与工作原理273

13.1.2 LED数码管显示器的工作原理274

13.1.3 LED数码管显示器应用举例276

13.2 AT89S51单片机键盘接口技术278

13.2.1 键盘的任务和分类278

13.2.2 按键输入信号的特点和处理279

13.2.3 非编码键盘的工作原理279

13.2.4 单片机对键盘的监控方式285

13.3 键盘/显示器接口设计举例286

13.4 AT89S51单片机与液晶显示器的接口290

13.4.1 LCD 1602模块的外形与引脚291

13.4.2 LCD 1602模块的组成291

13.4.3 LCD 1602模块的命令及初始化293

13.4.4 AT89S51单片机与LCD1602模块的接口示例294

13.5 AT89S51单片机与微型打印机TPμP-40A/16A的接口297

习题与思考题13302

第14章 51系列单片机模拟量接口技术303

14.1 51系列单片机与D/A转换器的接口303

14.1.1 器件选型303

14.1.2 AT89S51与8位D/A转换器DAC0832的接口设计304

14.1.3 AT89S51与12位D/A转换器DAC1210的接口设计310

14.1.4 AT89S51与串行输入的12位D/A转换器AD7543的接口设计311

14.2 51系列单片机与A/D转换器的接口313

14.2.1 A/D转换器简介313

14.2.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口314

习题与思考题14320

第15章 51系列单片机的串行总线扩展技术322

15.1 I2C总线接口及其扩展322

15.1.1 I2C串行总线概述322

15.1.2 I2C总线的数据传送323

15.1.3 应用举例：AT89S51与AT24C02的接口326

15.2 SPI串行总线接口及其扩展330

15.2.1 单片机扩展SPI总线的系统结构330

15.2.2 单片机的SPI总线读写时序模拟330

15.2.3 应用举例331

习题与思考题15332

第16章 单片机应用系统的设计与调试333

16.1 单片机应用系统的设计过程333

16.1.1 单片机应用系统的基本要求333

16.1.2 单片机应用系统设计的步骤334

16.2 单片机应用系统设计336

16.2.1 硬件设计应考虑的问题336

16.2.2 典型的单片机应用系统336

16.2.3 单片机应用系统软件的总体框架337

16.3 单片机应用系统的仿真与调试338

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340

16.4.1 设计任务及要求340

16.4.2 总体方案设计340

16.4.3 硬件设计341

16.4.4 系统控制算法的实现344

16.4.5 系统软件的实现345

16.4.6 软件调试与系统仿真345

习题与思考题16347

附录A ASCII码表348

附录B 常用逻辑门电路图形符号对照表349

附录C 按字母顺序排列的指令表350

参考文献353