單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（第2版）

目 錄
第1章 緒論\t1
1．1 計(jì)算機(jī)的誕生、發(fā)展及基本結(jié)構(gòu)\t1
1．2 計(jì)算機(jī)類型劃分\t2
1．2．1 通用計(jì)算機(jī)\t2
1．2．2 嵌入式計(jì)算機(jī)\t2
1．3 嵌入式計(jì)算機(jī)的類別及應(yīng)用特點(diǎn)\t3
1．3．1 嵌入式計(jì)算機(jī)的類別\t3
1．3．2 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)\t3
1．4 單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例\t3
習(xí)題與思考題1\t5
第2章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)\t6
2．1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)、編碼和運(yùn)算\t6
2．1．1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制及相互
轉(zhuǎn)換\t6
2．1．2 微型計(jì)算機(jī)中常用的編碼\t7
2．1．3 微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)\t8
2．2 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)\t11
2．2．1 存儲(chǔ)器的組成及功能\t12
2．2．2 微處理器的結(jié)構(gòu)及工作原理\t14
2．2．3 輸入/輸出設(shè)備及其接口電路\t19
2．2．4 微型計(jì)算機(jī)的總線連接結(jié)構(gòu)\t20
2．3 微型計(jì)算機(jī)的指令執(zhí)行過程\t22
2．4 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)\t24
2．4．1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成\t24
2．4．2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)\t26
2．4．3 微型計(jì)算機(jī)的分類\t27
2．5 單片微型計(jì)算機(jī)概述\t27
2．5．1 什么是單片微型計(jì)算機(jī)\t27
2．5．2 單片機(jī)的發(fā)展歷史\t27
2．5．3 單片機(jī)的特點(diǎn)\t28
2．5．4 單片機(jī)的應(yīng)用\t28
2．5．5 單片機(jī)的發(fā)展趨勢\t29
2．5．6 單片機(jī)的主要制造廠商和機(jī)型\t30
2．5．7 51系列單片機(jī)簡介\t30
習(xí)題與思考題2\t32
第3章 51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與
時(shí)序\t34
3．1 AT89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)概述\t34
3．2 AT89S51單片機(jī)的外部引腳\t35
3．2．1 電源及時(shí)鐘引腳\t35
3．2．2 控制引腳\t36
3．2．3 并行I/O口引腳\t36
3．3 AT89S51單片機(jī)的CPU\t37
3．3．1 運(yùn)算器\t37
3．3．2 控制器\t39
3．4 AT89S51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)\t39
3．4．1 程序存儲(chǔ)器空間\t39
3．4．2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間\t40
3．4．3 特殊功能寄存器\t41
3．4．4 位地址空間\t45
3．5 AT89S51單片機(jī)的并行輸入/
輸出接口\t45
3．5．1 P0口\t46
3．5．2 P1口\t47
3．5．3 P2口\t47
3．5．4 P3口\t48
3．6 AT89S51單片機(jī)的時(shí)鐘電路與
時(shí)序\t49
3．6．1 AT89S51單片機(jī)的時(shí)鐘電路\t49
3．6．2 時(shí)序與時(shí)序定時(shí)單位\t51
3．6．3 AT89S51指令的取指/執(zhí)行
時(shí)序\t52
3．6．4 AT89S51對片外存儲(chǔ)器的操作
時(shí)序\t53
3．7 復(fù)位操作與復(fù)位電路\t55
3．8 AT89S51單片機(jī)的低功耗節(jié)電
模式與看門狗定時(shí)器\t56
3．8．1 空閑模式\t57
3．8．2 掉電運(yùn)行模式\t58
3．8．3 掉電和空閑模式下的看門狗定
時(shí)器WDT\t58
習(xí)題與思考題3\t58
第4章 51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)\t60
4．1 指令及其格式\t60
4．1．1 指令系統(tǒng)概述\t60
4．1．2 指令描述符號(hào)的約定\t61
4．1．3 機(jī)器指令的字節(jié)編碼格式\t61
4．1．4 符號(hào)指令的書寫格式\t62
4．2 51系列單片機(jī)的尋址方式\t62
4．2．1 立即尋址\t62
4．2．2 直接尋址\t63
4．2．3 寄存器尋址\t63
4．2．4 寄存器間接尋址\t64
4．2．5 變址尋址（基址寄存器加變址
寄存器間址尋址）\t64
4．2．6 相對尋址方式\t65
4．2．7 位尋址方式\t65
4．3 51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)分類
介紹\t66
4．3．1 數(shù)據(jù)傳送類指令\t66
4．3．2 算術(shù)運(yùn)算類指令\t71
4．3．3 邏輯運(yùn)算與移位指令\t77
4．3．4 控制轉(zhuǎn)移類指令\t79
4．3．5 位操作類指令\t84
4．3．6 51系列單片機(jī)指令匯總\t86
習(xí)題與思考題4\t89
第5章 51系列單片機(jī)匯編語言程序設(shè)
計(jì)及仿真調(diào)試\t91
5．1 匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)\t91
5．1．1 機(jī)器語言、匯編語言與高級(jí)
語言\t91
5．1．2 匯編語言的語句和格式\t92
5．1．3 偽指令\t93
5．1．4 匯編語言源程序的匯編\t95
5．1．5 匯編語言程序設(shè)計(jì)的一般步驟\t96
5．2 匯編語言源程序的基本結(jié)構(gòu)\t96
5．2．1 順序結(jié)構(gòu)\t96
5．2．2 分支結(jié)構(gòu)\t97
5．2．3 循環(huán)結(jié)構(gòu)\t98
5．2．4 子程序\t102
5．3 51系列單片機(jī)匯編語言實(shí)用
程序設(shè)計(jì)舉例\t105
5．3．1 查表程序設(shè)計(jì)\t105
5．3．2 散轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)\t107
5．3．3 碼制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)\t108
5．3．4 運(yùn)算程序設(shè)計(jì)\t109
5．4 程序調(diào)試與集成開發(fā)環(huán)境軟件
Keil μVision\t110
5．4．1 程序調(diào)試概述\t110
5．4．2 Keil μVision軟件簡介\t110
5．4．3 Keil μVision集成開發(fā)環(huán)境中
調(diào)試單片機(jī)匯編語言源程序的
方法\t111
習(xí)題與思考題5\t117
*第6章 單片機(jī)的Ｃ語言程序設(shè)計(jì)\t118
6．1 單片機(jī)C語言概述\t118
6．1．1 采用C51的優(yōu)點(diǎn)\t118
6．1．2 C51的程序框架\t118
6．1．3 C51的程序開發(fā)過程\t119
6．2 C51的數(shù)據(jù)與運(yùn)算\t120
6．2．1 C51的數(shù)據(jù)類型\t120
6．2．2 C51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型\t121
6．2．3 C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器模式\t121
6．2．4 C51的指針變量\t121
6．2．5 C51對SFR、可尋址位、存
儲(chǔ)器和I/O口的定義\t124
6．3 C51的運(yùn)算符和表達(dá)式\t126
6．4 C51的基本語句\t129
6．4．1 表達(dá)式語句\t129
6．4．2 復(fù)合語句\t129
6．4．3 選擇語句\t129
6．4．4 循環(huán)語句\t130
6．5 C51的函數(shù)\t131
6．5．1 函數(shù)的分類\t131
6．5．2 C51函數(shù)的定義\t132
6．5．3 C51函數(shù)的調(diào)用\t133
6．5．4 對被調(diào)函數(shù)的說明\t133
6．5．5 C51的庫函數(shù)\t133
6．6 C51編程實(shí)例\t133
6．6．1 C語言程序與匯編語言源程序
的關(guān)系\t133
6．6．2 順序程序的設(shè)計(jì)\t135
6．6．3 循環(huán)程序的設(shè)計(jì)\t136
6．6．4 分支程序的設(shè)計(jì)\t136
6．7 匯編語言和C語言的混合編程\t138
習(xí)題與思考題6\t139
第7章 51系列單片機(jī)I/O口應(yīng)用與
軟/硬件系統(tǒng)模擬調(diào)試\t140
7．1 AT89S51單片機(jī)I/O接口的
應(yīng)用\t140
7．1．1 AT89S51單片機(jī)I/O接口的
操作方式\t140
7．1．2 I/O接口的應(yīng)用實(shí)例：發(fā)光二
極管的控制\t141
7．2 軟/硬件系統(tǒng)的模擬調(diào)試與Proteus
軟件\t143
7．2．1 Proteus軟件的特點(diǎn)\t143
7．2．2 Proteus軟件對于單片機(jī)教學(xué)的
重要意義\t143
7．3 Proteus軟件快速入門\t143
7．3．1 Proteus工作界面\t144
7．3．2 使用Proteus進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)
仿真設(shè)計(jì)的步驟\t146
7．4 應(yīng)用實(shí)例\t146
7．4．1 原理圖設(shè)計(jì)\t146
7．4．2 Proteus仿真\t149
習(xí)題與思考題7\t150
第8章 51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)\t151
8．1 中斷系統(tǒng)的基本概念\t151
8．1．1 中斷的定義和作用\t151
8．1．2 中斷的分類\t152
8．1．3 中斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及功能\t152
8．2 AT89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)\t157
8．2．1 AT89S51的中斷請求源和
中斷標(biāo)志\t158
8．2．2 AT89S51對中斷請求的控制\t159
8．2．3 AT89S51中斷處理的過程\t162
8．3 中斷系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)及實(shí)例\t165
8．3．1 中斷系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)\t165
8．3．2 中斷系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)舉例\t167
8．4 AT89S51對外部中斷源的擴(kuò)展\t171
8．4．1 采用中斷加查詢法擴(kuò)展外部
中斷源\t171
習(xí)題與思考題8\t174
第9章 51系列單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)
數(shù)器\t176
9．1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概述\t176
9．2 AT89S51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
的結(jié)構(gòu)\t176
9．2．1 工作方式控制寄存器TMOD\t177
9．2．2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器
TCON\t178
9．3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作
方式\t178
9．3．1 方式0\t178
9．3．2 方式1\t179
9．3．3 方式2\t180
9．3．4 方式3\t180
9．4 對外部輸入信號(hào)的要求\t182
9．5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用\t182
9．5．1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程\t182
9．5．2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例\t183
習(xí)題與思考題9\t196
第10章 51系列單片機(jī)的串行接口及
其應(yīng)用\t198
10．1 計(jì)算機(jī)串行通信基礎(chǔ)\t198
10．1．1 計(jì)算機(jī)通信方式的分類\t198
10．1．2 串行通信的分類\t199
10．1．3 串行通信的制式\t201
10．1．4 串行通信中的調(diào)制與解調(diào)\t201
10．1．5 串行通信的校驗(yàn)\t202
10．1．6 串行通信中串行I/O數(shù)據(jù)的
實(shí)現(xiàn)\t202
10．2 AT89S51單片機(jī)串行口的結(jié)
構(gòu)及工作原理\t203
10．2．1 串行口的結(jié)構(gòu)\t203
10．2．2 串行口的工作方式\t205
10．3 AT89S51單片機(jī)串行口的
應(yīng)用\t211
10．3．1 串行通信的編程要點(diǎn)\t211
10．3．2 串行口在方式0下的應(yīng)用\t212
10．3．3 串行口在其他方式下的
應(yīng)用\t215
10．4 單片機(jī)的主從式多機(jī)通信\t223
10．5 單片機(jī)與PC間的串行通信\t224
10．5．1 單片機(jī)與PC串行通信的
硬件連接\t224
10．5．2 通信協(xié)議與通信程序\t226
習(xí)題與思考題10\t227
第11章 51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展\t229
11．1 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展概述\t229
11．2 51系列單片機(jī)并行總線構(gòu)造
和地址鎖存器\t230
11．2．1 并行總線的構(gòu)造\t230
11．2．2 外部地址鎖存器\t230
11．3 51系列單片機(jī)地址空間分配
和地址譯碼器\t231
11．4 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展\t235
11．4．1 程序存儲(chǔ)器芯片類型的選擇\t235
11．4．2 常用EPROM芯片的簡介\t235
11．4．3 訪問程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)\t237
11．4．4 AT89S51單片機(jī)與EPROM
的接口電路設(shè)計(jì)\t238
11．4．5 單片機(jī)外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的時(shí)
序分析與使用\t239
11．5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展\t240
11．5．1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片類型的
選擇\t240
11．5．2 常用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM
芯片簡介\t240
11．5．3 AT89S51單片機(jī)與外部RAM
的接口電路設(shè)計(jì)\t241
11．5．4 單片機(jī)外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)
序分析與使用\t243
11．6 程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的綜
合擴(kuò)展\t244
11．7 E2PROM的擴(kuò)展簡介\t246
11．7．1 并行E2PROM芯片簡介\t246
11．7．2 E2PROM的工作方式\t247
11．7．3 并行E2PROM與單片機(jī)的
接口設(shè)計(jì)\t247
11．8 AT89S51單片機(jī)片內(nèi)Flash存
儲(chǔ)器的編程\t247
11．8．1 AT89S51單片機(jī)片內(nèi)Flash
存儲(chǔ)器概況\t248
11．8．2 AT89S51單片機(jī)片內(nèi)Flash
存儲(chǔ)器的編程\t248
習(xí)題與思考題11\t250
第12章 51系列單片機(jī)的并行I/O
接口擴(kuò)展\t251
12．1 I/O接口擴(kuò)展概述\t251
12．1．1 I/O接口的功能\t251
12．1．2 I/O端口的編址\t252
12．1．3 單片機(jī)與I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳
送方式\t253
12．1．4 單片機(jī)并行I/O接口的擴(kuò)展
方法概述\t254
12．2 簡單I/O接口的擴(kuò)展\t254
12．3 利用可編程接口芯片82C55
擴(kuò)展并行口\t255
12．3．1 82C55芯片簡介\t255
12．3．2 工作方式選擇控制字及端口
C按位置位/復(fù)位控制字\t257
12．3．3 82C55的3種工作方式\t259
12．3．4 AT89S51單片機(jī)與82C55的
接口設(shè)計(jì)\t262
12．4 利用可編程接口芯片81C55
擴(kuò)展并行口\t263
12．4．1 81C55的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部
引腳\t264
12．4．2 單片機(jī)對81C55端口的控制\t265
12．4．3 81C55的工作方式\t266
12．4．4 AT89S51單片機(jī)與81C55的
接口設(shè)計(jì)及軟件編程\t268
12．5 利用單片機(jī)的串行口擴(kuò)展并行
I/O口\t270
12．5．1 用74LS164擴(kuò)展并行輸出口\t270
12．5．2 用74LS165擴(kuò)展并行輸入口\t271
習(xí)題與思考題12\t273
第13章 51系列單片機(jī)與常用外設(shè)的
接口設(shè)計(jì)\t274
13．1 AT89S51單片機(jī)與LED數(shù)碼
管顯示器的接口\t274
13．1．1 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作
原理\t274
13．1．2 LED數(shù)碼管顯示器的工作
原理\t275
13．1．3 LED數(shù)碼管顯示器應(yīng)用
舉例\t277
13．2 AT89S51單片機(jī)鍵盤接口
技術(shù)\t279
13．2．1 鍵盤的任務(wù)和分類\t279
13．2．2 按鍵輸入信號(hào)的特點(diǎn)和處理\t280
13．2．3 非編碼鍵盤的工作原理\t280
13．2．4 單片機(jī)對鍵盤的監(jiān)控方式\t286
13．3 鍵盤/顯示器接口設(shè)計(jì)舉例\t287
13．4 AT89S51單片機(jī)與液晶顯示
器的接口\t291
13．4．1 LCD1602模塊的外形與
引腳\t292
13．4．2 LCD1602模塊的組成\t292
13．4．3 LCD1602模塊的命令及初
始化\t294
13．4．4 AT89S51單片機(jī)與LCD1602
模塊的接口示例\t295
13．5 AT89S51單片機(jī)與微型打印機(jī)
TP?P-40A/16A的接口\t298
習(xí)題與思考題13\t303
第14章 51系列單片機(jī)模擬量接口
技術(shù)\t304
14．1 51系列單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器
的接口\t304
14．1．1 器件選型\t304
14．1．2 AT89S51與8位D/A轉(zhuǎn)換器
DAC0832的接口設(shè)計(jì)\t305
14．1．3 AT89S51與12位D/A轉(zhuǎn)換器
DAC1210的接口設(shè)計(jì)\t311
14．1．4 AT89S51與串行輸入的12位
D/A轉(zhuǎn)換器AD7543的接口
設(shè)計(jì)\t312
14．2 51系列單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器
的接口\t314
14．2．1 A/D轉(zhuǎn)換器簡介\t314
14．2．2 AT89S51與逐次比較型8
位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的
接口\t315
習(xí)題與思考題14\t321
*第15章 51系列單片機(jī)的串行總線
擴(kuò)展技術(shù)\t323
15．1 I2C總線接口及其擴(kuò)展\t323
15．1．1 I2C串行總線概述\t323
15．1．2 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送\t324
15．1．3 應(yīng)用舉例：AT89S51與
AT24C02的接口\t327
15．2 SPI串行總線接口及其擴(kuò)展\t331
15．2．1 單片機(jī)擴(kuò)展SPI總線的系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)\t331
15．2．2 單片機(jī)的SPI總線讀寫時(shí)序
模擬\t331
15．2．3 應(yīng)用舉例\t332
習(xí)題與思考題15\t333
第16章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與
調(diào)試\t334
16．1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程\t334
16．1．1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本要求\t334
16．1．2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟\t335
16．2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)\t337
16．2．1 硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題\t337
16．2．2 典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)\t337
16．2．3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件的總
體框架\t338
16．3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真與
調(diào)試\t339
16．4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例――
基于AT89S51和\t341
模糊控制算法的溫控儀的設(shè)計(jì)\t341
16．4．1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求\t341
16．4．2 總體方案設(shè)計(jì)\t341
16．4．3 硬件設(shè)計(jì)\t342
16．4．4 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)\t345
16．4．5 系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)\t346
16．4．6 軟件調(diào)試與系統(tǒng)仿真\t346
習(xí)題與思考題16\t348
附錄A ASCII碼表\t349
附錄B 常用邏輯門電路圖形符號(hào)對
照表\t350
附錄C 按字母順序排列的指令表\t351