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第1章 单片机概述1

1.1 单片机的定义1

1.2 单片机的发展历史2

1.3 单片机的特点3

1.4 单片机的应用4

1.5 单片机的发展趋势5

1.6 MCS-51系列与AT89C5x系列单片机7

1.6.1 MCS-51系列单片机7

1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列单片机8

1.6.3 单片机型号的含义解析10

1.6.4 51单片机的封装及引脚10

1.7 其他的51单片机13

1.7.1 ADμC812单片机13

1.7.2 C8051Fxxx单片机13

1.7.3 台湾华邦公司W78系列和W77系列单片机13

1.8 AVR系列单片机与PIC系列单片机14

1.8.1 AVR系列单片机14

1.8.2 PIC系列单片机15

1.9 各类嵌入式处理器简介16

1.9.1 嵌入式微控制器16

1.9.2 嵌入式数字信号处理器16

1.9.3 嵌入式微处理器17

1.9.4 嵌入式片上系统SOC18

思考题与习题118

第2章 AT89S51单片机硬件结构19

2.1 AT89S51单片机的硬件组成19

2.2 AT89S51的引脚功能20

2.2.1 电源及时钟引脚21

2.2.2 控制引脚21

2.2.3 并行I/O口引脚22

2.3 AT89S51的CPU23

2.3.1 运算器23

2.3.2 控制器25

2.4 AT89S51存储器的结构25

2.4.1 程序存储器空间26

2.4.2 数据存储器空间26

2.4.3 特殊功能寄存器27

2.4.4 位地址空间30

2.5 AT89S51的并行I/O口32

2.5.1 P0口32

2.5.2 P1口33

2.5.3 P2口34

2.5.4 P3口35

2.5.5 P1～P3口驱动LED发光二极管36

2.6 时钟电路与时序37

2.6.1 时钟电路设计37

2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序39

2.7 复位操作和复位电路39

2.7.1 复位操作40

2.7.2 复位电路设计40

2.8 低功耗节电模式42

2.8.1 空闲模式42

2.8.2 掉电运行模式43

2.8.3 掉电和空闲模式下的WDT43

思考题与习题244

第3章 AT89S51单片机的指令系统46

3.1 指令系统概述46

3.2 指令格式46

3.3 指令系统的寻址方式46

3.3.1 寄存器寻址方式47

3.3.2 直接寻址方式47

3.3.3 寄存器间接寻址方式47

3.3.4 立即数寻址方式48

3.3.5 基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式48

3.3.6 相对寻址方式48

3.3.7 位寻址方式49

3.4 AT89S51指令系统分类介绍49

3.4.1 数据传送类指令50

3.4.2 算术运算类指令53

3.4.3 逻辑操作类指令57

3.4.4 控制转移类指令60

3.4.5 位操作类指令62

3.5 AT89S51指令汇总63

3.6 某些指令的说明67

3.6.1 关于并行I/O口的“读引脚”和“读锁存器”指令的区别67

3.6.2 关于操作数的字节地址和位地址的区分问题67

3.6.3 关于累加器A与Acc的书写问题67

3.6.4 书写2位十六进制数据前要加“0”68

思考题与习题368

第4章 AT89S51汇编语言程序设计70

4.1 汇编语言程序设计概述70

4.1.1 单片机编程语言70

4.1.2 汇编语言语句和格式71

4.1.3 伪指令73

4.2 汇编语言源程序的汇编75

4.2.1 手工汇编76

4.2.2 机器汇编76

4.3 编程的步骤、方法和技巧77

4.3.1 编程步骤77

4.3.2 编程的方法和技巧78

4.4 AT89S51汇编语言程序设计举例79

4.4.1 顺序结构程序设计79

4.4.2 子程序的设计81

4.4.3 查表程序设计85

4.4.4 关键字查找程序设计89

4.4.5 数据极值查找程序设计90

4.4.6 数据排序程序设计90

4.4.7 分支转移程序设计92

4.4.8 循环程序设计95

思考题与习题498

第5章 AT89S51单片机的中断系统101

5.1 AT89S51中断技术概述101

5.2 AT89S51中断系统结构101

5.2.1 中断请求源101

5.2.2 中断请求标志寄存器102

5.3 中断允许与中断优先级的控制103

5.3.1 中断允许寄存器IE103

5.3.2 中断优先级寄存器IP104

5.4 响应中断请求的条件106

5.5 外部中断的响应时间107

5.6 外部中断的触发方式选择107

5.6.1 电平触发方式107

5.6.2 跳沿触发方式108

5.7 中断请求的撤销108

5.8 中断服务子程序的设计109

5.9 多外部中断源系统设计111

5.10 中断应用举例113

思考题与习题5115

第6章 AT89S51单片机的定时器／计数器117

6.1 定时器／计数器的结构117

6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD118

6.1.2 定时器／计数器控制寄存器TCON119

6.2 定时器／计数器的4种工作方式120

6.2.1 工作方式0120

6.2.2 工作方式1121

6.2.3 工作方式2122

6.2.4 工作方式3123

6.3 对外部输入的计数信号的要求124

6.4 定时器／计数器的编程和应用125

6.4.1 工作方式1的应用125

6.4.2 工作方式2的应用128

6.4.3 工作方式3的应用131

6.4.4 门控位GATE的应用——测量脉冲宽度133

6.4.5 实时时钟的设计136

思考题与习题6140

第7章 AT89S51单片机的串行口141

7.1 串行口的结构141

7.1.1 串行口控制寄存器SCON142

7.1.2 特殊功能寄存器PCON143

7.2 串行口的4种工作方式144

7.2.1 方式0144

7.2.2 方式1146

7.2.3 方式2147

7.2.4 方式3149

7.3 多机通信150

7.4 波特率的制定方法151

7.4.1 波特率的定义151

7.4.2 定时器T1产生波特率的计算151

7.5 串行口的应用152

7.5.1 双机串行通信的硬件连接153

7.5.2 串行通信设计需要考虑的问题155

7.5.3 双机串行通信软件编程155

7.5.4 PC与单片机的点对点串行通信接口设计160

7.5.5 PC与多个单片机的串行通信接口设计161

思考题与习题7162

第8章 AT89S51单片机外部存储器的扩展164

8.1 系统扩展结构164

8.2 地址空间分配和外部地址锁存器165

8.2.1 存储器地址空间分配165

8.2.2 外部地址锁存器169

8.3 程序存储器EPROM的扩展170

8.3.1 常用的EPROM芯片介绍171

8.3.2 程序存储器的操作时序173

8.3.3 AT89S51单片机与EPROM芯片的接口电路设计175

8.4 静态数据存储器SRAM的扩展176

8.4.1 常用的静态RAM芯片介绍176

8.4.2 外部数据存储器的读写操作时序177

8.4.3 AT89S51单片机与RAM的接口电路设计179

8.5 EPROM和RAM的综合扩展180

8.5.1 综合扩展的硬件接口电路180

8.5.2 外部存储器芯片的工作原理与软件设计182

8.6 E2PROM存储器的扩展183

8.6.1 并行E2PROM芯片简介183

8.6.2 E2PROM的工作方式184

8.6.3 AT89S51单片机扩展E2PROM CAT28C64B的设计186

8.7 片内Flash存储器的编程187

8.7.1 通用编程器编程187

8.7.2 ISP编程188

思考题与习题8189

第9章 AT89S51单片机的I/O扩展190

9.1 I/O接口扩展概述190

9.1.1 扩展的I/O接口功能190

9.1.2 I/O接口的编址191

9.1.3 I/O接口数据的传送方式191

9.1.4 I/O接口电路191

9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计192

9.2.1 82C55芯片简介192

9.2.2 工作方式选择控制字及PC口按位置位／复位控制字194

9.2.3 82C55的3种工作方式195

9.2.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计199

9.3 AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计201

9.3.1 81C55芯片介绍201

9.3.2 81C55的工作方式204

9.3.3 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程206

9.4 利用74LSTTL电路扩展并行I/O口207

9.5 用AT89S51单片机的串行口扩展并行口209

9.5.1 用74LS165扩展并行输入口209

9.5.2 用74LS164扩展并行输出口210

9.6 用I/O口控制的声音报警器接口211

9.6.1 蜂鸣音报警接口211

9.6.2 音乐报警接口211

思考题与习题9212

第10章 AT89S51单片机与输入／输出外设的接口213

10.1 LED数码管的显示原理213

10.1.1 LED数码管的结构213

10.1.2 LED数码管的工作原理214

10.2 键盘接口原理216

10.2.1 键盘输入应解决的问题216

10.2.2 键盘的工作原理217

10.2.3 键盘的工作方式220

10.3 键盘／显示器接口设计实例221

10.3.1 利用AT89S51单片机串行口实现的键盘／显示器接口221

10.3.2 各种专用的键盘／显示器接口芯片简介224

10.3.3 专用接口芯片CH451实现的键盘／显示器控制225

10.4 AT89S51单片机与液晶显示器的接口231

10.4.1 LCD的分类231

10.4.2 点阵字符型液晶显示模块介绍231

10.4.3 AT89S51单片机与LCD的接口及软件编程235

10.5 AT89S51单片机与BCD码拨盘的接口设计238

思考题与习题10239

第11章 AT89S51单片机与A-D、D-A转换器的接口240

11.1 AT89S51单片机与A-D转换器的接口240

11.1.1 A-D转换器简介240

11.1.2 AT89S51与逐次比较型8位A-D转换器ADC0809的接口241

11.1.3 AT89S51与双积分型A-D转换器MC14433的接口244

11.2 AT89S51单片机与DAC的接口247

11.2.1 D-A转换器简介247

11.2.2 AT89S51单片机与8位D-A转换器DAC0832的接口设计248

11.2.3 AT89S51单片机与12位D-A转换器AD667的接口设计254

11.3 AT89S51单片机与V-F转换器的接口259

11.3.1 用V-F转换器实现A-D转换的原理259

11.3.2 常用V-F转换器LMX31简介259

11.3.3 V-F转换器与MCS-51单片机接口260

11.3.4 LM331应用举例261

思考题与习题11262

第12章 单片机的串行扩展技术263

12.1 单总线串行扩展263

12.2 SPI总线串行扩展264

12.3 Microwire总线简介267

12.4 I2C总线的串行扩展介绍268

12.4.1 I2C串行总线概述268

12.4.2 I2C总线的数据传送269

12.5 AT89S51单片机的I2C串行扩展设计272

12.5.1 AT89S51的I2C总线扩展系统273

12.5.2 I2C总线数据传送的模拟273

12.5.3 I2C总线模拟通用子程序275

思考题与习题12277

第13章 AT89S51单片机的应用设计与调试278

13.1 单片机应用系统的设计步骤278

13.2 单片机应用系统设计280

13.2.1 硬件设计应考虑的问题280

13.2.2 典型的单片机应用系统281

13.2.3 系统设计中的地址空间分配与总线驱动282

13.2.4 AT89S51单片机的最小应用系统286

13.2.5 应用设计举例287

13.2.6 软件设计考虑的问题294

13.2.7 软件的总体框架设计294

13.3 单片机应用系统的仿真开发与调试296

13.3.1 仿真开发系统简介296

13.3.2 用户样机的仿真调试298

13.4 单片机应用系统的抗干扰与可靠性设计300

13.4.1 AT89S51片内看门狗定时器的使用301

13.4.2 指令冗余和软件陷阱302

13.4.3 软件滤波305

13.4.4 开关量输入／输出软件抗干扰设计309

13.4.5 过程通道干扰的抑制措施309

13.4.6 印制电路板抗干扰布线的基本原则312

13.5 单片机应用系统的I/O功率驱动316

思考题与习题13324

参考文献326