内容简介目录本书以目前国内使用最广泛的MCS-51系列单片机为对象，针对应用型人才培养的特点，系统地介绍了MCS-51系列单片机的内部结构、工作原理及软、硬件设计等内容，突出了教材的基本性、典型性、逻辑性、实践性及先进性，在编写过程中注重实用新技术的应用，内容涉及到液晶显示器的接口设计、I2C总线的虚拟接口设计及编程方法。本书列举了大量的应用实例，是一本适合于高校单片机课程的教科书，也可作为工程技术人员和单片机爱好者自学的参考书。前言单片机的诞生标志着计算机正式形成了两大系统，即通用计算机系统和嵌入式系统。通用计算机系统的主要特点是速度快、容量大，可广泛应用于数据处理、人工智能、多媒体及网络通信等方面。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而微型计算机的体积、价位及可靠性都无法满足嵌入式应用系统的要求，因此嵌入式系统必须走独立发展的道路。这条道路就是芯片化道路，将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。探索单片机的发展道路有过两种模式，即"Σ模式"与"创新模式"。"Σ模式"本质上是通用计算机直接芯片化的模式。它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机。"创新模式"则完全按嵌入式应用要求设计全新的、满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式及管理模式等。Intel公司的MCS-48和MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48的基础上经过了全面完善的嵌入式系统。历史证明，"创新模式"是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。单片机的出现至今已经有30多年的历史了，嵌入式技术也历经了几个发展阶段。进入20世纪90年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发展，不仅广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。多媒体技术与Internet的应用迅速普及，消费类电子产品（Consumptive Electron）、计算机（Computer）、通信（Communication），即3C一体化趋势日趋明显，单片机技术再度成为一个研究热点。学习、研究、应用、推广单片机非常必要，各高等院校也非常重视这门技术的教学，纷纷开设有关单片机课程，所以我们编写了本教材。本教材介绍了当今世界上单片机技术应用的现状及发展趋势，以MCS-51系列单片机为主，注意原理介绍和应用并重，并且从实用新型的角度介绍了单片机应用方面的内容。我们精心组织了多年从事单片机应用系统技术教学和研究的教师、专家编写了这本教材，试图向读者较好地解答"什么是单片机？如何学好单片机？如何应用单片机？"这三个问题，使读者在学习完本教材后，既能掌握单片机的一般原理，又能掌握单片机的设计技巧、接口技术、应用系统的设计方法，使读者在工作岗位上能很快进入开发单片机应用系统的角色。为了便于组织教学，本教材在编排顺序上采用了循序渐进的策略。本书共分12章，第1章绪论，讲述了单片机基础知识；第2章讲述了单片机的组成与工作原理；第3章讲述了MCS-51指令系统；第4章讲述了MCS-51的汇编语言程序设计；第5章讲述了MCS-51定时器/计数器及其应用；第6章讲述了MCS-51中断系统；第7章讲述了MCS-51串行通信及其应用；第8章讲述了存储器扩展技术；第9章讲述了并行和串行口扩展技术；第10章讲述了键盘和显示接口；第11章讲述了定时器和A/D、D/A扩展技术；第12章讲述了单片机应用系统的设计。本教材由徐煜明、韩雁主编。第1、2、3章由王文宁编写；第4、5、6、9章由徐煜明编写；第7、8、10、11章由韩雁编写；第12章由芮国新编写。本书由徐煜明主稿、审核，韩雁进行了全文的校对和审阅，在此一并表示感谢。本教材内容丰富、深入浅出，每章均附有例题和习题。因而，本教材十分适合于应用型计算机专业、通信专业、电子信息专业及其他相关专业的读者学习，同时也是一本技术人员的参考书。限于作者水平，书中错误和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正！作 者 第1章绪论1.1单片机基础知识1.1.1什么是单片机1.1.2单片机主流系列1.1.3单片机芯片技术的发展趋势1.2单片机的应用1.2.1单片机的应用1.2.2单片机应用系统的分类1.3MCS-51系列单片机1.3.1MCS-51系列单片机分类1.3.2MCS-51单片机的结构特点习题第2章单片机的组成与工作原理2.1MCS-51单片机的内部结构及信号引脚2.1.18051单片机结构2.1.2信号引脚2.1.3CPU结构2.1.4存储器2.1.5I/O口及相应的特殊功能寄存器2.2时钟电路与CPU时序2.2.1时钟电路2.2.2CPU时序2.3MCS-51单片机的复位2.4CHMOS型单片机的节电方式2.4.1空闲方式2.4.2掉电方式习题第3章MCS-51指令系统3.1指令的格式及标识3.1.1汇编指令3.1.2指令中的符号标识3.1.3关于注释3.2寻址方式3.2.1寄存器寻址3.2.2直接寻址3.2.3寄存器间接寻址3.2.4立即寻址3.2.5变址寻址3.2.6相对寻址3.2.7位寻址3.2.8MCS-51寻址方式小结3.3指令类型3.4数据传送指令3.4.1内部数据传送指令3.4.2累加器A与外部数据存储器传送指令3.4.3查表指令3.5算术操作指令3.5.1加法指令3.5.2减法指令3.5.3乘法指令3.5.4除法指令3.6逻辑操作及移位类指令3.6.1两个操作数的逻辑操作指令3.6.2累加器A的逻辑操作指令3.7控制转移指令3.7.1无条件转移指令3.7.2条件转移指令3.7.3子程序调用和返回指令3.8位操作类指令3.8.1位传送指令3.8.2位修改指令3.8.3位逻辑运算操作指令3.9访问I/O口指令的使用说明习题第4章MCS-51汇编语言程序设计4.1程序设计语言概述4.1.1机器语言4.1.2汇编语言4.1.3高级语言4.2汇编语言程序设计的特点及伪指令4.2.1汇编语言程序设计的特点4.2.2伪指令4.3单片机汇编语言程序设计4.3.1程序设计的步骤4.3.2结构化程序设计4.3.3子程序设计4.4单片机汇编语言程序设计举例4.4.1算术运算程序4.4.2数制转换程序4.4.3查表程序4.4.4数据排序程序4.4.5散转程序4.4.6软件定时程序4.4.7其他程序习题第5章MCS-51定时器/计数器及其应用5.1定时器的结构及工作原理5.2定时器的工作方式寄存器和控制寄存器5.2.1工作方式寄存器TMOD5.2.2控制寄存器TCON5.3定时器的工作方式5.3.1方式05.3.2方式15.3.3方式25.3.4方式35.4定时器的编程和应用举例5.4.1编程说明5.4.2应用举例习题第6章MCS-51中断系统6.1概述6.1.1中断的概念6.1.2中断的好处6.1.3常用的中断源6.1.4中断的功能6.2MCS-51中断系统6.2.1MCS-51中断源6.2.2中断控制6.2.3中断响应与中断处理6.3中断程序设计及举例6.3.1中断初始化程序6.3.2中断服务程序6.3.3中断应用举例6.4外部中断源的扩展6.4.1用定时器T0、T1作为外部中断扩展6.4.2用中断与查询相结合的方法扩展外部中断习题第7章MCS-51串行通信及其应用7.1概述7.1.1串行通信的字符格式7.1.2 串行通信的数据通路形式7.1.3串行通信的传送速率7.2通用的异步接收器/发送器UART7.3MCS-51的串行通信接口7.3.1串行口的控制寄存器7.3.2串行接口的工作方式7.3.3波特率设计7.3.4主从式多机通信的原理7.4串行通信应用举例7.4.1移位寄存器方式（串行口方式0）应用实例7.4.2双机、多机通信应用习题第8章存储器扩展技术8.1系统扩展概述8.2程序存储器ROM的扩展8.2.1常用程序存储器的介绍8.2.2MCS-51程序存储器的扩展8.3数据存储器RAM的扩展8.3.1常用的静态数据存储器（SRAM）介绍8.3.2MCS-51数据存储器的扩展8.3.3用E2PROM作为外部数据存储器习题第9章并行和串行口扩展技术9.1并行I/O口的扩展9.1.18255通用可编程并行接口电路9.1.28155可编程并行I/ORAM接口9.1.3用数据总线和中规模集成电路扩展I/O接口9.2串行口的扩展技术9.2.1可编程通信接口82519.2.28251A的应用举例9.3I2C总线的串行扩展技术9.3.1串行总线和串行接口概述9.3.2I2C总线特性9.3.3I2C总线虚拟技术习题第10章键盘和显示接口10.1键盘设计10.1.1键盘的基本工作原理10.1.2键的识别10.1.3抖动和重键问题的解决10.1.4键盘工作方式10.2七段码LED显示器及其接口10.2.1七段码LED显示器的结构10.2.2七段码LED显示器的工作方式和显示程序10.3LCD液晶显示器及其接口10.3.1LCD液晶显示器的结构10.3.2LCD液晶显示器的驱动方式和工作原理10.3.3mPD7225可编程LCD驱动器及其应用习题第11章定时器和A/D、 D/A扩展技术11.1定时器/计数器的扩展11.1.18253可编程定时器/计数器介绍11.1.28253的接口和应用举例11.2D/A、A/D的扩展11.2.1D/A转换器接口11.2.2A/D转换器接口习题第12章单片机应用系统的设计12.1单片机应用系统的开发过程12.1.1技术方案论证12.1.2硬件系统的设计12.1.3应用软件的设计12.1.4硬件、软件系统的调试12.1.5EPROM的固化12.2单片机硬件系统的设计12.2.1元件的选取12.2.2硬件电路的设计原则12.2.3单片机资源的分配12.2.4印制电路板的设计12.2.5硬件可靠性的设计12.3单片机软件系统的设计12.3.1任务的确定12.3.2软件结构的设计12.4单片机应用系统的调试12.4.1硬件的调试方法12.4.2软件的调试12.4.3系统联调12.4.4现场调试12.5单片机的开发工具及选择12.5.1仿真器的种类简介12.5.2仿真器的选择12.5.3其他工具的选择12.6单片机系统抗干扰技术12.6.1硬件抗干扰措施12.6.2软件抗干扰措施附录AMCS-51指令表附录BASCII码表参考文献

本书是根据高等教育“单片机原理与接口技术”课程教学基本要求而编写的。本书以目前使用最广泛的MCS-51系列单片机为主，介绍其工作原理、内部各功能部件的结构、应用编程及外部扩展技术。本书的特色是采用汇编语言和C语言相对照的编写方式，同时通过实例介绍汇编语言和C语言的混合编程。本书的另一特色是介绍很多新型的接口器件，如串行EPROM、串行D/A、串行A/D、V/F、F/V、μP监控器等，能使读者尽快适应以单片机为控制核心的嵌入式开发技术的新发展。本书附有实验指导，其以可在系统编程（ISP）的51系列单片机为核心实验板作为读者的实践环节。本书是在作者总结多年的科研经验和长期单片机教学经验的基础上编写的，内容由浅入深、条理清晰；每章均有大量的应用实例，并附有习题和习题解答，书末附有常用集成电路引脚图，以方便读者查阅。本书既可作为计算机专业和电子信息类各专业的本科生或高职高专相关专业的教材或教学参考书，也可供相关工程技术人员参考。本书前言单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU），它的出现是计算机发展史上的一个重要里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用，51单片机的发展又进入了一个新的阶段。许多专用功能芯片的内核集成了51单片机，与51系列单片机兼容的微控制器以IP核的方式不断地出现在FPGA的片上系统中。因此，目前国内众多高校仍以51单片机作为单片机课程或微机原理课程的基本机型。近年来，基于51单片机的嵌入式实时操作系统的出现与推广，表明了51系列单片机在今后的许多年中依然会活跃如故，而且在很长一段时间中将占据嵌入式系统产品的低端市场。如果说C语言程序设计课程是软件设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。本书以51系列单片机为背景，介绍嵌入式系统应用软件、硬件设计的基本技术。1.在内容的编排上注意由浅入深，方便自学，以“必须”、“够用”、“适用”、“会用”为度，通过大量的典型例题，使学生重点掌握基本原理、基本的分析方法和软、硬件的设计方法，全书将表格、示意图和语言描述相结合，使基本理论的表述一目了然，方便掌握和记忆。2.注意理论联系实际，使学生掌握以单片机为核心的嵌入式系统的开发技术。书中的例题或习题，都是采用学员自己在实验室或家中能动手做实验的元器件（当然最基本的要求要有一台电脑）。书中编有单片机实验指导，并提供一套价格低廉的在系统可编程（ISP）实验板作为一个实践平台供读者配套使用。该板兼实验功能和编程器功能于一体，使读者在家中也能做硬件实验。实验指导中介绍了单片机开发软件（仿真软件和在系统编程软件）的使用方法，安排的实验可以与ISP实验板结合使用，也可和任意外购实验平台结合使用，还可以用面包板自行搭建电路（此时需另购编程器，附录有集成电路引脚图）。总之，该实验指导具有普遍指导意义，可作为独立的实验教程。3.本书力图反映单片机领域的新技术、新器件。（1）采用汇编语言和C语言对照的编程方法。对于IT行业工程师来说，两种语言的编程方法都必须掌握。这是因为汇编语言的代码效率高，适时性强，从中可以理解单片机的工作机理，而且目前很多资料使用的是汇编语言。对复杂的运算或大型程序，用汇编语言的编程时间远比C语言花费多，这就降低了开发效率；而C语言的编程无需考虑具体的寄存器或存储器的分配等细节，由C51编译系统安排，从而可以加快开发者的编程速度，缩短开发周期。为了发挥两种语言的长处，书中以较多的例题介绍了C语言和汇编语言的混合编程方法。对于学过C语言的读者，编C语言的程序是轻而易举的事情。为了照顾没学过C语言的读者，本书对C语言的基本语法也做了介绍，学过以后，也能编出高质量的C语言程序。对于两种编程语言的教学，教学单位可根据情况取舍，另一种语言让学生参考或自学。（2）随着非总线扩展芯片的增多，书中专门对串行总线做了详细论述，并介绍了一些新型的串行器件，如串行的EPROM、串行D/A、串行A/D等。书中还以一定的篇幅介绍V/F（电压/频率转换）、F/V（频率/电压转换）、增强型单片机中的定时/计数器2、μP监控器及看门狗等，以使读者适应单片机技术的新发展。为了使没有先修微机原理的读者顺利学习本课程，本书安排了预备知识一章，因此该教材也可作为微机原理课程教材。在教学中，可根据学时、对象安排教材的教学内容，其中标有*的内容为任选，可作为毕业设计或应用设计的参考资料。本书由李群芳主笔，张士军副教授、肖看博士、黄建博士、丁国荣工程师参与编写了其中某些章节，李熠、冷岩松、张炜然、陶云彬做了实验验证工作，姚方、姚园等人完成了书中部分例题和习题的文字录入及电路绘制等工作。在此，对他们的辛勤劳动表示感谢。感谢本书的主审谢瑞和教授，他在百忙之中抽出时间认真地审阅了全书，感谢杨明老师对本书提出了宝贵的意见和建议。由于计算机的发展日新月异，本人水平有限，教材有很多不尽人意之处，敬请读者批评指导。本书备有多媒体课件，如果采用本书作为教材，可向老师提供。多媒体课件、配套ISP实验板的索取及意见和建议请寄至：430074武汉市华中科技大学电子与信息工程系李群芳联系电话：027-87543581李群芳E-mail：call_lqf@163.com编者2005年元月

本书是《ARM嵌入式系统系列教程》中的理论课教材。以PHILIPS公司LPC2000系列ARM微控制器为例，深入浅出地介绍嵌入式系统开发的各个方面。全书共分为3部分：第1章和第2章为理论部分，主要介绍嵌入式系统的概念及开发方法。第3～5章为基础部分，主要介绍ARM7体系结构、指令系统及LPC2000系列ARM微控制器的结构原理。第6～8章为应用部分，主要以LPC2000系列微控制器为例介绍如何设计嵌入式系统，包括硬件的设计、μC/OS-II的移植以及建立软件开发平台的方法。本书可以作为高等院校电子、自动化、机电一体化计算机等相关专业嵌入式系统课程的教材，也可作为从事嵌入式系统应用开发工程师的参考资料。本书配套多媒体教学课件。

本书内容是基于PIC16F87X单片机的软件硬件系统设计与应用。书中介绍了PIC16F87X的组成和结构；PIC16F87X CPU的特殊性能；存储器组织和特殊功能寄存器SFR功能；PIC汇编语言程序设计；PIC开发软件；PIC在线调试技术；I/O端口及其功能；数据存储器E2PROM与程序存储器FLASH；定时器/计数器；捕获/比较/脉宽调制CCP模块；主同步串行端口MSSP；可寻址的通用同步异步接收发送器；模数转换器A/D模块；PIC系统设计基础应用（定时器/计数器、A/D转换器、PWM脉宽调制、PSP并行从动、USART通用同步异步接收发送器等）；PIC单片机系统设计I（电子密码锁设计）、PIC单片机系统设计II（温度测量控制）、PIC单片机系统设计III（步进电机遥控）、PIC单片机系统设计IV（直流电机控制）、PIC单片机系统设计V（气体检测显示）等。 本书内容丰富，理论联系实际，管合高等学校师生和电子类工程技术人员使用。

本书以CPU为Pentium（奔腾）及其以上档次的主流微型计算机作为硬件平台，本着由浅入深、由表及里、从入门到提高的原则，按照人们认识规律和硬件系统的层次结构，对用户在操作应用与维护计算机实践中的经验、实用技巧作了系统的总结；对与其相关的常见典型问题进行了清晰的解答，其中重点讲述了应用实践中常见问题的处理思路与具体处理方法。 本书中的所有问题都是由长期工作在教学、科研等应用第一线，具有实践经验的作者经过总结、归纳、分析、上机验证汇集而成的。可作为计算机硬件系统应用与维护的工具书，遇到问题即查即答。所选取的内容全面、系统，针对性、实用性强。本书是进一步提高计算机操作应用与维护硬件系统技能的参考用书，适于广大计算机爱好者。

本书全面地介绍传真机的发展、分类和主要技术参数；讲述了现代三类多功能传真机的光学技术、图文扫描与光电变换技术、编码与译码技术、调制解调技术、同步同相技术、热敏打印技术、喷墨技术、静电复印技术、激光打印技术、彩色激光打印技术、扫描仪技术；阐述了传真机与电话机的转换技术、传真机常用的传感器技术、传真机的机械系统和传真机的传输信道；介绍了传真机的维护与故障排出方法；最后介绍了现代传真机的前沿产品技能。本书还可作为大专、中专和岗位培训用书。

本书介绍了单片机在数据通信方面的应用技术，以最为通用的8051系列单片机为基础，系统地讲述了单片机与单片机之间、单片机与PC之间以及单片机多机通信中的各种常用的串行通信接口技术，特别是针对RS-232接口、RS-485接口、I2C总线、CAN总线、无线通信、USB总线以及网络接口以具体的应用实例的形式作了比较详细的介绍，并给出了具体的软件和硬件的设计过程。 全书共分为两个主要部分，第一部分以较为精简的篇幅介绍了8051单片机以及C51程序设计的必要知识，帮助读者迅速熟悉单片机设计的必要背景知识。第二部分则结合具体的应用实例针对不同通信接口介绍了系统的具体设计过程。 本书语言流畅，讲解详细，对每一个系统设计中的难点结合实际的设计经验进行了详细的介绍，并在配套光盘中提供了书中应用实例的全部实现代码。本书适用于工业控制和自动化领域的广大工程技术人员阅读，也可以作为高等工科院校相关专业的培训教材。

单片机因其集成度高、功能强、使用方便等优点，已经在工业控制、智能仪表、家用电器等领域得到愈来愈广泛的应用，取得了巨大的社会效益和经济效益。近几年，高等学校的单片机教学也有了极大的发展。许多院校在教学计划中设置了“单片机原理及应用”课程；并安排了单片机系统课程设计的教学环节；而在许多专业的毕业设计中，单片机应用课题常占有主要比重。《单片机原理及应用实验教程》是为“单片机原理及应用”课程实验环节配套的教材。《单片机原理及应用实验教程》共选编了24个软硬件实验课题，9个课程设计课题。课题既有一定代表性又有一定的深度，学生在教师的指导下，选做其中的一部分。同时，提倡学生在做了一定数量的实验后，能在教师引导下自行设计实验内容。

《新型单片机接口器件与技术》介绍了最新的单片机接口芯片与技术。全书共7章，分别为传感器与模拟信号处理器件，模/数转换器与数/模转换器，I/O接口、键盘与LED显示驱动器件，LCD驱动与显示模块及其他显示器件，新型存储器器件，通信器件与模块及技术，电源管理与监控器件。《新型单片机接口器件与技术》可供从事单片机技术应用的工程技术人员，学习单片机技术的研究生、大学生和新高职学生学习与参考。

《单片机原理及应用》介绍了微型计算机的基础知识，重点介绍了Mcs5l系列单片机的系统，包括内部结构、指令系统及汇编语言，介绍了单片机的扩展技术和接口技术，针对本专业特点较突出地介绍了计算机通信的有关知识以及单片机的通信功能，最后介绍了单片机系统开发方面的知识。《单片机原理及应用》在附录中还简单介绍了单片机仿真软件的使用方法，以便于缺少单片机实验条件的院校在教学时以及自学本教材的读者在学习时进行单片机运行状况的仿真。《单片机原理及应用》作为高职高专电子与信息技术应用、电气、通信、自动控制等专业的教材，亦可供从事单片机应用的工程技术人员阅读参考。