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第1章 单片机概述1

1.1 什么是单片机1

1.2 单片机的历史及发展概况1

1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型2

1.4 单片机的发展趋势3

1.5 单片机的应用4

1.6 MCS-51系列单片机5

思考题及习题7

2.1 MCS-51单片机的硬件结构8

第2章 MCS-51单片机的硬件结构8

2.2 MCS-51的引脚9

2.2.1 电源及时钟引脚10

2.2.2 控制引脚10

2.2.3 I/O口引脚11

2.3 MCS-51的微处理器11

2.3.1 运算器11

2.3.2 控制器13

2.4 MCS-51存储器的结构14

2.4.1 程序存储器15

2.4.3 特殊功能寄存器（SFR）16

2.4.2 内部数据存储器16

2.4.4 位地址空间18

2.4.5 外部数据存储器19

2.5 并行I/O端口19

2.5.1 PO口20

2.5.2 P1口20

2.5.3 P2口21

2.5.4 P3口21

2.6 时钟电路与时序22

2.6.1 时钟电路22

2.5.5 P0～P3口电路小结22

2.6.2 机器周期和指令周期23

2.6.3 MCS-51的指令时序25

2.7 MCS-51的复位和复位电路25

2.7.1 复位操作25

2.7.2 复位电路26

思考题及习题27

第3章 MCS-51单片机指令系统29

3.1 指令系统概述29

3.2 指令格式29

3.3 指令系统的寻址方式30

3.4 MCS-51单片机指令系统分类介绍32

3.4.1 数据传送类指令33

3.4.2 算术操作类指令36

3.4.3 逻辑运算指令40

3.4.4 控制转移类指令42

3.4.5 位操作指令45

3.5 CS-51汇编语言的伪指令49

思考题及习题50

4.2 MCS-51中断系统的结构53

第4章 MCS-51的中断系统53

4.1 中断的概念53

4.3 中断请求源54

4.4 中断控制55

4.4.1 中断允许寄存器IE55

4.4.2 中断优先级寄存器IP56

4.5 中断响应58

4.6 外部中断的响应时间59

4.8 中断请求的撤消60

4.7.2 跳沿触发方式60

4.7 外部中断的触发方式选择60

4.7.1 电平触发方式60

4.9 中断服务程序的设计61

4.10 多外部中断源系统设计63

4.10.1 定时器／计数器作为外部中断源的使用方法63

4.10.2 中断和查询结合的方法64

4.10.3 用优先权编码器扩展外部中断源65

思考题及习题67

第5章 MCS-51的定时器／计数器68

5.1 定时器／计数器的结构68

5.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON69

5.1.1 工作方式寄存器TMOD69

5.2 定时器／计数器的4种工作方式70

5.2.1 方式070

5.2.2 方式170

5.2.3 方式271

5.2.4 方式371

5.3 定时器／计数器对外部计数输入信号的要求73

5.4 定时器／计数器编程和应用73

5.4.1 方式0应用73

5.4.2 方式1应用75

5.4.3 方式2的应用76

5.4.4 方式3的应用78

5.4.5 门控制位GATE的应用-测量脉冲宽度79

5.4.6 实时时钟的设计80

5.4.7 运行中读定时器／计数器81

思考题及习题82

第6章 MCS-51的串行口83

6.1 串行口的结构83

6.1.1 串行口控制寄存器SCON83

6.1.2 特殊功能寄存器PCON84

6.2 串行口的4种工作方式85

6.2.1 方式085

6.2.2 方式186

6.2.3 方式287

6.2.4 方式389

6.3 多机通讯89

6.4 波特率的设定90

6.4.1 波特率的定义90

6.4.2 定时器T1产生波特率的计算90

6.5.1 串行口方式1应用编程（双机通讯）92

6.5 串行口的编程和应用92

6.5.2 串行口方式2应用编程95

6.5.3 串行口方式3应用编程（双机通讯）96

思考题及习题98

第7章 MCS-51扩展存储器的设计99

7.1 概述99

7.2 系统总线及总线构造99

7.2.1 系统总线99

7.2.2 构造系统总线100

7.2.3 单片机系统的串行扩展技术101

7.3.2 存储器地址空间分配102

7.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器102

7.3.1 存储器扩展的读写控制102

7.3.3 外部地址锁存器107

7.4 程序存储器EPROM的扩展108

7.4.1 EPROM芯片介绍109

7.4.2 程序存储器的操作时序112

7.4.3 典型的EPROM接口电路113

7.5 静态数据存储器的扩展115

7.5.1 常用的静态RAM(SRAM)芯片115

7.5.2 外扩数据存储器的读写操作时序116

7.5.3 典型的外扩数据存储器的接口电路117

7.6 EPROM和RAM的综合扩展120

7.6.1 综合扩展的硬件接口电路设计120

7.6.2 外扩存储器电路的工作原理及软件设计121

7.7 E2PROM的扩展123

7.7.1 常用的E2PROM芯片123

7.7.2 E2PROM的工作方式124

7.7.3 MCS-51扩展E2PROM的方法125

7.8 ATMEL89C51/89C55单片机的片内闪烁存储器128

7.8.1 89C51的性能及片内闪烁存储器128

7.8.2 片内闪烁存储器的编程128

7.9 其他的特殊存储器简介129

思考题及习题130

第8章 MCS-51的I/O接口扩展132

8.1 I/O扩展概述132

8.1.1 I/O接口的功能132

8.1.2 I/O端口的编址132

8.1.3 I/O数据的几种传送方式133

8.1.4 常用的I/O接口电路芯片133

8.2 MCS-51扩展可编程并行I/O芯片8255A134

8.2.1 8255A芯片介绍134

8.3.1 8155H芯片介绍142

8.3 MCS-51与可编程RAM/IO芯片8155H的接口142

8.3.2 MCS-51与8155H的接口及软件编程146

8.4 用74LSTTL电路扩展并行I/O口148

8.4.1 用74LS377扩展8位并行输出口148

8.4.2 用74LS373扩展8位并行输入口148

8.4.3 用三态门扩展8位并行输入口148

8.4.4 采用74LSTTL的I/O接口扩展应用举例149

8.5 用MCS-51的串行口扩展并行口150

8.5.1 用74LS165扩展并行输入口150

8.5.2 用74LS164扩展并行输出口151

思考题及习题152

第9章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计153

9.1 LED显示器接口原理153

9.1.1 LED显示器结构153

9.1.2 LED显示器工作原理155

9.2 键盘接口原理157

9.2.1 键盘输入应解决的问题157

9.2.2 键盘接口的工作原理158

9.2.3 键盘工作方式162

9.3 键盘／显示器接口设计实例164

9.3.1 利用8155H芯片实现键盘／显示器接口164

9.2.4 双功能键的设计164

9.3.2 利用8031的串行口实现键盘／显示器接口168

9.3.3 利用专用键盘／显示器接口芯片8279实现键盘／显示器接口170

9.4 MCS-51与液晶显示器（LCD）的接口180

9.4.1 LCD显示的分类180

9.4.2 点阵式液晶显示模块介绍180

9.4.3 8031与LCD模块（LCM）的接口及软件编程186

9.5 MCS-51与微型打印机的接口188

9.5.1 MCS-51与TPμP-40A/16A微型打机的接口188

9.5.2 MCS-51与GP16微型打印机的接口192

9.5.3 MCS-51与XLF微型打印机的接口195

9.6 MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计198

9.6.1 BCD码拨盘198

9.6.2 BCD码拨盘与单片机的接口199

9.7 MCS-51与功能开关的接口设计200

思考题及习题201

第10章 MCS-51与D/A、A/D的接口203

10.1 MCS-51与DAC的接口203

10.1.1 D/A转换器概述203

10.1.2 MCS-51与8位DAC0832的接口204

10.1.3 MCS-51与12位DAC1208系列的接口210

10.1.4 MCS-51与DAC1230系列的接口212

10.2 MCS-51与ADC的接口213

10.2.1 A/D转换器概述213

10.2.2 MCS-51与ADC0809（逐次逼近型）的接口215

10.2.3 MCS-51与AD574（逐次逼近型）的接口218

10.2.4 MCS-51与A/D转换器MC14433（双积分型）的接口221

10.2.5 MCS-51与ICL7135（双积分型）的接口225

10.2.6 MCS-51与ICL7109（双积分型）的接口230

10.3.1 用V/F转换器实现A/D转换的方法234

10.3 MCS-51与V/F转换器的接口234

10.3.2 常用V/F转换器LMX31简介235

10.3.3 V/F转换器与MCS-51单片机接口237

10.3.4 LM331应用举例239

思考题及习题239

第11章 MCS-51的功率接口241

11.1 MCS-51输出驱动能力及其外围集成数字驱动电路241

11.1.1 MCS-51片内I/O口的驱动能力241

11.1.2 外围集成数字驱动电路241

11.2.1 MCS-51与光电耦合器的接口243

11.2 MCS-51的开关型功率接口243

11.2.2 MCS-51与继电器的接口247

11.2.3 MCS-51与晶闸管的接口248

11.2.4 MCS-51与集成功率电子开关输出接口251

11.2.5 MCS-51与固态继电器的接口252

11.2.6 低压开关量信号输出技术256

第12章 MCS-51的串行通讯接口技术257

12.1 各种标准串行通讯接口257

12.1.1 RS-232C接口257

12.1.2 RS-422A接口259

12.1.3 RS-485接口260

12.1.4 20mA电流环串行接口261

12.1.5 各种串行接口性能比较261

12.2 MCS-51单片机双机串行通讯技术263

12.2.1 双机通讯接口设计263

12.2.2 双机通讯软件设计264

12.3 MCS-51的多机通讯技术270

12.3.1 多机通讯原理270

12.3.2 多机通讯接口设计270

12.3.3 多机通讯软件设计272

12.4.1 PC机异步通讯适配器278

12.4 PC机与MCS-51单片机的双机串行通讯278

12.4.2 RS-232C至RS-422/RS-485的转换方法280

12.4.3 PC机与8031单片机双机通讯的接口设计281

12.4.4 PC机与8031双机通讯的软件设计281

12.5 PC机与多个MCS-51单片机间的串行通讯285

12.5.1 多机通讯原理286

12.5.2 多机通讯接口设计286

12.5.3 多机通讯软件设计287

12.6 串行通讯中的波特率设置技术298

12.6.2 MCS-51单片机串行通讯波特率的确定299

12.6.1 PC机中波特率的产生299

12.6.3 波特率相对误差范围的确定方法300

12.6.4 SMOD位对波特率的影响301

第13章 MCS-51的其他扩展接口及实用电路302

13.1 MCS-51单片机与日历时钟芯片的接口设计302

13.1.1 DS12887日历时钟芯片的性能及引脚说明302

13.1.2 使用说明303

13.1.3 MCS-51与DS12887的接口设计306

13.2 MCS-51单片机报警接口308

13.2.1 鸣音报警接口308

13.2.2 语音报警接口310

13.3.1 8253的内部结构、引脚及端口编址312

13.3 MCS-51与可编程定时器／计数器芯片8253的接口312

13.3.2 8253工作方式和控制字定义313

13.3.3 8253的工作方式与操作时序313

13.3.4 MCS-51与8253的接口和编程实例316

13.4 MCS-51与微处理器监控器MAX690A/MAX692A的接口316

13.4.1 MAX690A/MAX692A简介316

13.4.2 工作原理317

13.4.3 MCS-51单片机与MAX690A/MAX692A的接口318

13.5.1 精密电压基准MC1403(5G1403)319

13.5.2 单片集成精密电压芯片AD584319

13.5 高精度电压基准319

13.5.3 其他电压基准321

第14章 MCS-51程序设计及实用子程序322

14.1 查表程序设计322

14.2 数据极值查找和数据排序328

14.2.1 数据极值查找328

14.2.2 数据排序328

14.3 散转程序设计329

14.3.1 使用转移指令的散转程序330

14.3.2 使用地址偏移量表的散转程序331

14.3.4 利用RET指令实现的散转程序332

14.3.3 使用转向地址表的散转程序332

14.4 循环程序设计333

14.4.1 单循环定时程序333

14.4.2 多重循环定时程序334

14.5 定点数运算程序设计335

14.5.1 定点数的表示方法335

14.5.2 定点数加减运算338

14.5.3 定点数乘法运算340

14.5.4 定点数除法345

14.6.1 浮点数的表示348

14.6 浮点数运算程序设计348

14.6.2 浮点数的加减法运算350

14.6.3 浮点数乘除法运算357

14.6.4 定点数与浮点数的转换360

14.7 码制转换362

14.7.1 二进制码与ASCⅡ码的转换362

14.7.2 二进制码到BCD码的转换365

14.7.3 BCD码到二进制码的转换369

14.8 数字滤波372

14.8.1 算术平均值法373

14.8.2 滑动平均值法374

14.8.3 防脉冲干扰平均值法376

第15章 MCS-51应用系统设计、开发与调试378

15.1 MCS-51应用系统设计378

15.1.1 设计步骤378

15.2 应用系统的硬件设计379

15.3 MCS-51单片机系统举例379

15.3.1 89C51最小应用系统380

15.3.2 8031最小应用系统380

15.3.3 典型应用系统380

15.3.4 数据采集系统386

15.4 应用系统的软件设计387

15.5 单片机应用系统的开发和调试388

15.5.1 仿真开发系统简介388

15.5.2 用户样机开发调试过程390

第16章 MCS-51应用系统的可靠性及抗干扰设计394

16.1 干扰的来源394

16.2 供电系统干扰及抗干扰措施395

16.2.1 电源噪声来源、种类及危害395

16.2.2 供电系统的抗干扰设计395

16.3.1 隔离措施396

16.3 过程通道干扰的抑制措施396

16.3.2 长线传输干扰的抑制398

16.4 空间干扰及抗干扰措施400

16.4.1 接地技术401

16.4.2 屏蔽技术403

16.5 反电势干扰的抑制404

16.6 印刷电路板的抗干扰设计405

16.6.1 地线及电源线设计405

16.6.2 去耦电容的配置406

16.6.3 存储器的布线407

16.6.4 印制板的布线原则408

16.6.5 印制板上的器件布置410

16.6.6 印制板的板间配线、连接和安装410

16.7 软件抗干扰措施411

16.7.1 软件抗干扰的前提条件411

16.7.2 软件抗干扰的一般方法411

16.7.3 软件滤波411

16.7.4 开关量输入／输出软件抗干扰设计412

16.7.5 指令冗余及软件陷阱413

16.8 “看门狗”技术和故障自动恢复处理417

16.8.1 “看门狗”技术417

参考文献422