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第1部分 51系列单片机基础1

第1章 51系列单片机概述2

1.1单片机的产生与发展2

1.2 51系列单片机介绍3

1.2.1 51系列单片机简介3

1.2.2 51系列单片机的应用领域3

1.2.3常用的单片机介绍4

1.3小结4

第2章 51系列单片机基本结构5

2.1 51系列单片机的内部结构5

2.1.1内部结构的主要组成部分6

2.1.2单片机结构的类型7

2.2 51系列单片机的引脚功能7

2.2.1 51系列单片机的引脚封装7

2.2.2 51系列单片机引脚说明7

2.3中央处理器10

2.3.1算术逻辑运算部件10

2.3.2控制器10

2.3.3通用寄存器10

2.3.4专用寄存器11

2.4存储器结构12

2.4.1程序存储器13

2.4.2数据存储器14

2.4.3存储器扩展17

2.5并行I/O口18

2.5.1并行I/O口的结构18

2.5.2并行I/O口的应用21

2.5.3并行I/O口的扩展22

2.6 51系列单片机的复位23

2.6.1单片机的复位状态23

2.6.2单片机的复位电路24

2.7 51系列单片机的时钟和时序25

2.7.1振荡器和时钟电路26

2.7.2 CPU的时序27

2.7.3指令执行的时序28

2.7.4访问外部ROM/RAM的操作时序29

2.8系统掉电保护和低功耗设计31

2.8.1掉电保护31

2.8.2低功耗设计33

2.9小结34

第3章 51系列单片机的指令系统35

3.1指令系统简介35

3.1.1指令格式35

3.1.2指令符号37

3.2寻址方式37

3.2.1立即寻址38

3.2.2直接寻址38

3.2.3寄存器寻址39

3.2.4寄存器间接寻址40

3.2.5变址寻址41

3.2.6相对寻址41

3.2.7位寻址42

3.3数据传送指令43

3.3.1内部RAM数据传送指令43

3.3.2外部RAM数据传送指令46

3.3.3程序存储器数据传送指令47

3.3.4数据交换指令48

3.3.5堆栈操作指令49

3.4算术运算指令49

3.4.1加法指令50

3.4.2带进位的加法指令51

3.4.3带借位的减法指令52

3.4.4加1指令53

3.4.5减1指令54

3.4.6乘除法指令54

3.4.7十进制调整指令55

3.5逻辑运算及移位指令57

3.5.1逻辑与指令57

3.5.2逻辑或指令57

3.5.3逻辑异或指令58

3.5.4累加器清零指令59

3.5.5累加器取反指令59

3.5.6组合逻辑电路的实现59

3.5.7循环移位指令60

3.6控制转移指令62

3.6.1无条件转移指令62

3.6.2条件转移指令65

3.6.3子程序调用及返回指令67

3.7位操作指令70

3.7.1位变量传送指令70

3.7.2置位与清零指令71

3.7.3位逻辑运算指令71

3.7.4位控制转移指令71

3.8空操作指令73

3.9 51系列单片机指令汇总73

3.10小结77

第4章 51系列单片机的定时/计数器78

4.1定时/计数器0和178

4.1.1定时/计数器的结构和功能79

4.1.2T0和T1的控制寄存器80

4.1.3 T0和T1的4种工作模式82

4.2定时/计数器285

4.2.1 T2的控制寄存器T2CON和T2MOD85

4.2.2定时/计数器2的工作模式87

4.3定时/计数器的典型应用90

4.3.1定时/计数器模式0的应用90

4.3.2定时/计数器模式1的应用90

4.3.3定时/计数器模式2的应用91

4.3.4定时/计数器模式3的应用92

4.4小结94

第5章 51系列单片机中断系统95

5.1中断系统概述95

5.1.1中断的概念95

5.1.2中断需要解决的问题96

5.1.3中断的用途97

5.2中断的类型98

5.2.1外部中断源98

5.2.2定时中断源98

5.2.3串行中断源98

5.3 51系列单片机中断系统的标志98

5.3.1 51系列单片机的中断源98

5.3.2中断请求标志99

5.3.3中断允许标志100

5.3.4中断优先级标志101

5.4中断的处理过程101

5.4.1中断的响应102

5.4.2中断的处理103

5.4.3中断的返回104

5.4.4中断请求的撤离104

5.5外部中断源的扩展105

5.5.1定时/计数器扩展外部中断源105

5.5.2查询方式扩展外部中断源106

5.6小结107

第6章 51系列单片机的串行接口108

6.1串行通信概述108

6.1.1串行通信简介109

6.1.2串行通信的数据传送方式111

6.1.3串行通信接口电路111

6.2 51系列单片机的串行接口112

6.2.1单片机串行接口的内部结构112

6.2.2单片机串行接口的控制113

6.2.3波特率设计115

6.3串行接口的工作模式117

6.3.1模式0117

6.3.2模式1118

6.3.3模式2120

6.3.4模式3122

6.4单片机串行接口的应用122

6.4.1双机通信122

6.4.2多机通信126

6.4.3扩展I/O口133

6.5小结135

第2部分 51系列单片机程序设计137

第7章 汇编语言程序设计138

7.1汇编语言概述138

7.1.1汇编语言简介138

7.1.2汇编语言程序设计步骤139

7.1.3汇编语言程序实例139

7.2汇编语言指令及其格式140

7.2.1伪指令140

7.2.2汇编语言程序的格式143

7.2.3源程序的汇编144

7.3汇编语言程序设计144

7.3.1顺序程序设计144

7.3.2分支程序设计145

7.3.3循环程序设计149

7.3.4子程序设计153

7.3.5查表结构程序设计155

7.3.6运算类程序设计158

7.4小结161

第8章 单片机C语言程序设计基础162

8.1单片机C语言概述162

8.1.1 C51语言的特点162

8.2单片机C语言程序设计基础实例163

8.3 C51的标识符与关键字164

8.3.1标识符164

8.3.2关键字164

8.4 C51的数据类型165

8.4.1常量与变量167

8.4.2整型数据168

8.4.3浮点型数据169

8.4.4字符型数据170

8.4.5指针型数据173

8.4.6无值型数据174

8.5 C51的变量作用域174

8.5.1基本规则174

8.5.2变量作用域175

8.6分隔符与const修饰符178

8.6.1 C51分隔符178

8.6.2 const修饰符179

8.7运算符180

8.7.1算术运算符180

8.7.2逻辑和关系运算符182

8.7.3位运算符185

8.7.4特殊运算符187

8.7.5运算符优先级和结合性191

8.8表达式192

8.8.1算术表达式193

8.8.2赋值表达式193

8.8.3逗号表达式194

8.8.4关系和逻辑表达式195

8.9小结197

第9章 C51的数据结构与函数198

9.1数组198

9.1.1数组类型说明198

9.1.2数组元素的表示199

9.1.3数组元素的初始化赋值200

9.1.4一维数组202

9.1.5二维数组204

9.1.6多维数组208

9.2指针208

9.2.1地址、指针和指针变量的概念208

9.2.2指针变量的定义209

9.2.3指针变量的赋值209

9.2.4指针变量的引用211

9.2.5指针变量的运算212

9.2.6指针和数组213

9.2.7字符指针219

9.2.8指针数组220

9.3结构221

9.3.1结构的定义221

9.3.2结构变量的定义222

9.3.3结构变量的使用224

9.3.4多重结构变量的赋值224

9.3.5结构变量的初始化225

9.3.6结构数组226

9.3.7结构指针228

9.3.8特殊结构231

9.4联合和枚举233

9.4.1联合233

9.4.2结构和联合的区别237

9.4.3枚举238

9.5位域和类型说明241

9.5.1位域241

9.5.2类型说明244

9.6函数245

9.6.1函数的概念和分类245

9.6.2函数的定义247

9.6.3函数的参数249

9.6.4函数的返回值253

9.7函数的调用254

9.7.1赋值调用与引用调用254

9.7.2递归调用255

9.7.3嵌套调用256

9.8 函数的作用范围和变量作用域258

9.8.1函数的作用范围258

9.8.2函数的变量作用域258

9.9一些特殊的函数259

9.9.1 main函数259

9.9.2库函数260

9.10中断函数261

9.10.1中断概述261

9.10.2中断处理262

9.10.3中断函数263

9.11小结264

第10章 C51语句和流程控制结构265

10.1 C51语句265

10.1.1说明语句265

10.1.2表达式语句265

10.1.3复合语句266

10.1.4循环语句267

10.1.5条件语句271

10.1.6开关语句274

10.1.7跳转语句275

10.1.8函数调用语句277

10.1.9空语句278

10.2 C51的流程控制结构278

10.3小结278

第11章 预处理279

11.1预处理命令概述279

11.2宏定义指令280

11.2.1 #define280

11.2.2 #undef282

11.3文件包含指令282

11.4条件编译指令284

11.4.1 #if、 #else、 #endif284

11.4.2 #elif284

11.4.3 #ifdef、 #ifndef285

11.5其他编译指令286

11.5.1 #line286

11.5.2 #error287

11.5.3 #pragma287

11.6 C51编译器的控制指令287

11.6.1源文件控制类287

11.6.2目标文件（Object）控制类288

11.6.3列表文件（listing）控制类288

11.7 C51常用的头文件288

11.8小结291

第12章 C51的存储结构292

12.1 51系列单片机的存储器结构与存储类型292

12.1.1存储器结构292

12.1.2存储器类型293

12.1.3扩展数据类型295

12.1.4存储模式297

12.1.5 C51的存储器指针297

12.2动态内存分配300

12.2.1 C51的动态分配函数300

12.2.2 malloc（）和calloc（）函数301

12.3 C51启动文件STARTUPA51301

12.4小结306

第13章 Keil C51开发工具简介307

13.1 μ Vision3集成开发环境307

13.1.1安装Keil C51软件307

13.1.2 μ Vision3项目管理窗口309

13.1.3 μ Vision3的菜单栏309

13.1.4 μ Vision3的工具栏314

13.1.5 μ Vision3的管理配置317

13.1.6 μ Vision3的各种常用窗口321

13.2用μ Vision3创建项目324

13.2.1启动并建立项目324

13.2.2创建源文件326

13.2.3编译项目326

13.3项目仿真和调试327

13.3.1仿真调试327

13.3.2断点的使用328

13.4 Proteus集成开发环境329

13.4.1安装Proteus329

13.4.2使用Proteus设计电路331

13.4.3 Proteus与Keil μ Vision3联合调试仿真333

13.5小结336

第3部分 51系列单片机应用设计实例337

第14章 键盘接口338

14.1键盘概述338

14.1.1键盘的编码338

14.1.2键盘的可靠输入338

14.1.3键盘的检测及程序响应339

14.2单片机与键盘的接口339

14.2.1独立式按键339

14.2.2矩阵式键盘341

14.3矩阵式键盘的接口实例345

14.3.1电路图345

14.3.2程序设计346

14.3.3程序仿真349

14.4小结351

第15章 串行通信352

15.1串行通信接口概述352

15.1.1 RS-232C标准352

15.1.2 RS-449标准355

15.1.3 RS-423A标准356

15.1.4 RS-422A标准357

15.1.5 RS-485标准358

15.1.6 20mA电流环路串行接口358

15.2单片机与计算机的串行通信实例359

15.2.1计算机读/写RAM359

15.2.2静态RAM芯片HM628128360

15.2.3单片机与RS-232C的接口362

15.2.4系统电路原理图362

15.2.5单片机程序设计364

15.2.6上位机程序设计368

15.2.7系统运行368

15.3单片机之间的串行通信实例369

15.3.1双机通信协议一369

15.3.2双机通信协议二371

15.4小结374

第16章 LED及其应用375

16.1 LED概述375

16.1.1共阳极7段LED375

16.1.2共阴极7段LED377

16.2 LED显示方式378

16.2.1静态显示378

16.2.2动态显示381

16.3 LED显示实例384

16.3.1电路图384

16.3.2程序设计385

16.3.3程序仿真389

16.4小结389

第17章 液晶显示390

17.1液晶显示概述390

17.1.1液晶的来源390

17.1.2 LCD结构及原理391

17.1.3液晶显示模块的种类391

17.1.4液晶显示模块的优点392

17.2 1602液晶显示模块393

17.2.1 1602液晶显示模块介绍393

17.2.2 1602液晶模块应用实例398

17.3液晶显示模块404

17.3.1 LCD控制驱动器404

17.3.2 ST7920功能说明405

17.3.3 ST7920指令介绍409

17.3.4 ST7920的控制方式412

17.3.5液晶显示模块的控制414

17.4 LCM控制实例415

17.4.1电路设计415

17.4.2程序设计416

17.4.3运行效果428

17.5小结428

第18章 A/D转换429

18.1 A/D转换概述429

18.1.1A/D转换原理429

18.1.2数据采集和转换的应用问题431

18.1.3 A/D转换器的技术指标432

18.1.4A/D转换器的选择原则433

18.2高性能A/D转换器MAX197433

18.2.1 MAX197的特性及引脚434

18.2.2 MAX197的接口、控制字及时序435

18.3 A/D转换实例438

18.3.1电路图438

18.3.2程序设计440

18.4小结444

第19章 D/A转换445

19.1 D/A转换概述445

19.1.1 D/A转换原理445

19.1.2 D/A转换器的类型446

19.1.3 D/A转换器的技术指标448

19.2高性能D/A转换器AD558449

19.2.1 AD558的引脚功能450

19.2.2 AD558的电压输出模式450

19.2.3 AD558的数据锁存451

19.3光纤型相位调制器驱动电路452

19.3.1光纤型相位调制器的原理452

19.3.2电路功能介绍453

19.3.3系统组成介绍455

19.3.4电路图456

19.3.5程序设计459

19.3.6仿真与运行效果463

19.4小结464

第20章 电控调频收音机466

20.1收音机基础知识466

20.1.1无线电波的传播和接收466

20.1.2调频收音机工作原理467

20.1.3收音机常见电路468

20.2TEA5767单片调频收音模块468

20.2.1调频收音模块基础知识469

20.2.2TEA5767调频收音模块功能特性469

20.2.3TEA5767调频收音模块结构体系470

20.2.4TEA5767调频收音模块操作方式470

20.3使用51单片机控制调频收音模块473

20.3.1电路图474

20.3.2程序设计474

20.3.3实验步骤482

20.4小结485

第21章 单片机与I2C总线486

21.1 I2C总线概述486

21.1.1 I2C总线工作原理486

21.1.2 I2C总线的电气结构和负载能力487

21.1.3 I2C总线器件的寻址方式487

21.1.4 I2C总线的数据传输协议488

21.2单片机读/写I2C模块490

21.2.1汇编语言的I2C读/写模块490

21.2.2 C语言的I2C读/写模块494

21.3单片机读/写I2C实例501

21.3.1 24系列串行EEPROM简介502

21.3.2电路设计502

21.3.3程序设计503

21.3.4仿真分析505

21.4小结507

第22章 AT指令与短信收发508

22.1 AT指令与短信收发概述508

22.1.1 SMS协议509

22.1.2 AT指令510

22.1.3 PDU Mode514

22.1.4短信中心517

22.1.5无线MODEM收发短信的工作原理518

22.2 SMS开发的方法519

22.2.1 GSM模块520

22.2.2手机521

22.3工厂防盗监控系统522

22.3.1电路图522

22.3.2程序分析524

22.3.3程序设计526

22.4小结530

第23章 步进电机控制531

23.1步进电机概述531

23.1.1步进电机种类531

23.1.2步进电机的特征533

23.1.3步进电机的驱动系统534

23.1.4步进电机的速度、位置控制534

23.2常用的步进电机535

23.2.1永磁式步进电机535

23.2.2步进电机模块535

23.3步进电机接口实例536

23.3.1电路图537

23.3.2程序设计538

23.3.3程序分析544

23.4小结545

第 24章 红外线接口546

24.1红外线通信546

24.1.1红外线通信原理546

24.1.2典型的红外线通信方式546

24.2红外线接口芯片MAX3100548

24.2.1引脚及功能548

24.2.2典型连接方式549

24.3红外线接口实例550

24.3.1电路图550

24.3.2程序设计552

24.4小结556

第25章 声音及其应用557

25.1单片机发音概述557

25.1.1音调557

25.1.2节拍559

25.1.3单片机演奏音乐的方法560

25.2单片机演奏音乐实例560

25.2.1电路图560

25.2.2程序设计561

25.3小结571

第4部分 增强型51系列单片机573

第26章 万年历温度计应用574

26.1日期和时间控制器DS 1302574

26.1.1概述574

26.1.2内部逻辑和操作方法575

26.1.3命令字和复位控制576

26.1.4数据读写时序和寄存器577

26.1.5应用电路579

26.1.6驱动程序580

26.1.7实验结果585

26.2温度传感器DS18B20588

26.2.1概述588

26.2.2应用电路594

26.2.3驱动程序594

26.2.4实验结果599

26.3带有温度显示的万年历602

26.3.1电路图603

26.3.2配套程序603

26.3.3实验结果605

26.4小结605

第27章 C8051F系列单片机606

27.1 C8051 F系列单片机简介606

27.1.1 C8051 F系列单片机基本特性606

27.1.2 CIP 51内核609

27.1.3选型表620

27.2 C8051 F020单片机622

27.2.1 C8051 F020单片机622

27.2.2引脚封装623

27.2.3程序存储器624

27.2.4特殊功能寄存器628

27.2.5中断系统632

27.2.6输入/输出端口633

27.2.7 ADC0子系统642

27.2.8 ADC1子系统647

27.2.9 DAC子系统650

27.2.10电压基准653

27.2.11比较器653

27.2.12复位源655

27.2.13可编程计数器阵列658

27.3采集片内温度传感器实例660

27.3.1电路图660

27.3.2头文件C8051F020.H663

27.3.3程序设计669

27.3.4程序仿真673

27.4采集端口数据实例676

27.4.1电路图676

27.4.2程序设计677

27.4.3程序仿真682

27.5液晶显示实例685

27.5.1电路图685

27.5.2程序设计687

27.5.3程序编译仿真699

27.6小结700