單片機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用（第2版）

單片機(jī)技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個重要分支。由于單片機(jī)具有集成度高、體積小、可靠性高、價格便宜等特點(diǎn)，在機(jī)電一體化、工業(yè)控制、儀器儀表、家用電器、信息和通信產(chǎn)品、軍事裝備等領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。

考慮到目前8位單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛，所以本書以8位機(jī)中有代表性的80C51單片機(jī)為例，詳細(xì)介紹了單片機(jī)的基本原理和應(yīng)用。

從作者的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，對于學(xué)機(jī)械的學(xué)生而言，一接觸到電學(xué)、計算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的知識，就覺得深不可測，無從下手，所以本教材力爭將抽象的形象化，將復(fù)雜的簡單化，對各章節(jié)的內(nèi)容都進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化、圖例化、實(shí)用化的調(diào)整，并開發(fā)了一套小型、實(shí)用的演示系統(tǒng)，書中的例題可在此教學(xué)系統(tǒng)下實(shí)時運(yùn)行、演示，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

本教材具有以下的特點(diǎn)。

（1） 詳略得當(dāng)，重點(diǎn)突出。針對學(xué)時少，內(nèi)容多的特點(diǎn)，采用實(shí)用內(nèi)容詳講，專業(yè)性強(qiáng)的內(nèi)容略講的策略。如乘除法指令用得較少，所以略講； 并行口結(jié)構(gòu)僅以P0口為例簡單介紹，達(dá)到會用即可； 存儲器詳細(xì)說明。

（2） 理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。程序的三種典型結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，可以在課堂上講解本書例題，詳細(xì)介紹編程思路，在實(shí)驗(yàn)課上主要解決編程、調(diào)試等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

（3） 知識表達(dá)方式多樣化。例如，將枯燥乏味的指令歸類介紹； 對于重要的堆棧概念，采用理論分條介紹并舉實(shí)例繪圖解釋的方式，即使自學(xué)也很容易理解。

(4) 給出了應(yīng)知應(yīng)會的常用數(shù)值及轉(zhuǎn)換結(jié)果。

(5) 詳細(xì)介紹了Keil C調(diào)試環(huán)境。

(6) 給出由單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)的開發(fā)流程： 程序編制→調(diào)試→仿真→下載→程序運(yùn)行，可以給初學(xué)者指明學(xué)習(xí)方向。

為了方便讀者學(xué)習(xí)，本書中還附有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及相關(guān)習(xí)題。

作者對第1版教材作了認(rèn)真地修改，并在第1版的基礎(chǔ)上增加了串口通信內(nèi)容及相關(guān)實(shí)驗(yàn)、練習(xí)項(xiàng)目。各項(xiàng)目的設(shè)定本著循序漸進(jìn)、由淺入深的原則，并采用匯編和C語言兩種語言編寫，旨在培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維和良好的編程習(xí)慣。通過以上項(xiàng)目，使學(xué)生學(xué)會發(fā)脈沖，學(xué)會查表，學(xué)會使用中斷等，這些可供教師授課及學(xué)生課后練習(xí)使用。

本書由趙巍、馮娜主編，具體分工如下：第1章由劉玉山編寫，第2章由鄒賓編寫，第3、6章由趙巍編寫，第4、7章由馮娜、李彬編寫，第5章由撒昱、鄒賓編寫，第8章由郭曉河編寫，附錄A由郭曉河、郝立國編寫，附錄B由趙巍、楊威編寫，附錄C由王寬、撒昱編寫，全書由趙巍統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中參考了一些單片機(jī)教材和資料，特向相關(guān)作者表示真誠的感謝。

本教材為天津市高等教育規(guī)劃教材，同時獲得教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目《基于“T I CDIO”理念的工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐》的資助。

鑒于本書作者水平有限，書中不可避免地存在缺點(diǎn)、錯誤，敬請各位讀者批評指正。

作者

2013年12月

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識

1.1單片機(jī)的概念

1.1.1單片機(jī)的名稱

1.1.2單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)

1.2單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

1.2.1單片機(jī)的發(fā)展

1.2.2MCS51系列單片機(jī)

1.2.380C51系列單片機(jī)

1.2.4單片機(jī)的應(yīng)用

練習(xí)題

第2章計算機(jī)中的數(shù)制及編碼

2.1二進(jìn)制數(shù)與數(shù)制

2.1.1進(jìn)位計數(shù)制

2.1.2二進(jìn)制數(shù)及在計算機(jī)中的應(yīng)用

2.1.3其他進(jìn)制數(shù)

2.1.4不同進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換

2.2計算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法

2.2.1無符號數(shù)的表示方法

2.2.2帶符號數(shù)的表示方法

2.2.3十進(jìn)制數(shù)的表示方法

2.2.4字符數(shù)據(jù)的表示方法

練習(xí)題

第3章80C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

3.180C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及信號引腳

3.1.180C51單片機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

3.1.280C51單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

3.1.380C51單片機(jī)的信號引腳

3.280C51單片機(jī)的內(nèi)部存儲器

3.2.1內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器

3.2.2內(nèi)部的程序存儲器

3.2.3堆棧操作

3.380C51單片機(jī)的并行I/O口

3.480C51單片機(jī)的時序單位

3.580C51單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位

3.680C51單片機(jī)的低功耗功能

練習(xí)題

第4章80C51單片機(jī)指令系統(tǒng)

4.1單片機(jī)指令系統(tǒng)概述

4.1.1指令概述

4.1.2指令格式和指令的表示形式

4.1.3指令中的常用符號

4.1.4指令的字節(jié)數(shù)和指令周期

4.280C51單片機(jī)指令尋址方式

4.2.1立即尋址

4.2.2直接尋址

4.2.3寄存器尋址

4.2.4寄存器間接尋址

4.2.5變址尋址

4.2.6相對尋址

4.2.7位尋址

4.380C51單片機(jī)指令分類介紹

4.3.1數(shù)據(jù)傳送指令

4.3.2算數(shù)運(yùn)算指令

4.3.3邏輯運(yùn)算及移位指令

4.3.4位操作指令

4.3.5控制轉(zhuǎn)移指令

練習(xí)題

第5章80C51單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計

5.1單片機(jī)程序設(shè)計語言概述

5.1.1單片機(jī)常用的三種程序設(shè)計語言

5.1.2匯編語言語句的種類和格式

5.1.3匯編過程

5.1.4匯編語言程序設(shè)計過程

5.2匯編語言基本結(jié)構(gòu)

5.2.1順序程序設(shè)計

5.2.2分支程序設(shè)計

5.2.3循環(huán)程序設(shè)計

5.2.4子程序設(shè)計

練習(xí)題

第6章單片機(jī)并行存儲器擴(kuò)展

6.180C51單片機(jī)的并行擴(kuò)展總線

6.2存儲器分類

6.3并行擴(kuò)展系統(tǒng)的芯片選取

6.4存儲器并行擴(kuò)展

6.4.1程序存儲器并行擴(kuò)展

6.4.2數(shù)據(jù)存儲器并行擴(kuò)展

6.580C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點(diǎn)和區(qū)分方法

練習(xí)題

第7章單片機(jī)的中斷與定時系統(tǒng)

7.1中斷的用途

7.280C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

7.2.180C51單片機(jī)的中斷源

7.2.280C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)控制寄存器

7.2.380C51單片機(jī)的中斷響應(yīng)過程

7.2.4中斷服務(wù)程序

7.380C51單片機(jī)的定時器/計數(shù)器

7.3.1用于定時器/計數(shù)器控制的寄存器

7.3.2定時器的工作方式

練習(xí)題

第8章80C51單片機(jī)串行通信

8.1異步串行通信的基本概念

8.1.1異步串行通信的字符格式

8.1.2串行通信的傳輸方式

8.1.3串行通信的傳送速率

8.251系列單片機(jī)的串行通信接口

8.2.1串行口的結(jié)構(gòu)及工作原理

8.2.2串行口的工作方式與波特率

8.3串行通信接口的編程

練習(xí)題

附錄A單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算指令實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)2邏輯操作、位操作和控制轉(zhuǎn)移指令實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)33/8線譯碼器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)4中斷程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)5定時器/計數(shù)器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)6串口通信實(shí)驗(yàn)

附錄B單片機(jī)教學(xué)展示板

附錄C單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計

項(xiàng)目1讓某一盞LED點(diǎn)亮（順序結(jié)構(gòu)）

項(xiàng)目2讓一盞LED閃爍（循環(huán)結(jié)構(gòu)）

項(xiàng)目3讓LED形成流水燈（循環(huán)結(jié)構(gòu)）

項(xiàng)目4一位七段LED顯示“1”（靜態(tài)的順序結(jié)構(gòu)）

項(xiàng)目5一位七段LED顯示“0~8”（靜態(tài)）

項(xiàng)目6四位一體七段LED數(shù)碼管顯示“859”（動態(tài)）

項(xiàng)目7控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)

項(xiàng)目83/8譯碼器控制LED循環(huán)點(diǎn)亮

項(xiàng)目9定時器中斷控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)

參考文獻(xiàn)2100433B

本書針對非電類專業(yè)單片機(jī)課程學(xué)時少、內(nèi)容多的特點(diǎn)，從實(shí)用角度出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了80C51單片機(jī)的原理，詳細(xì)地介紹了單片機(jī)的應(yīng)用及開發(fā)流程，是一本重在應(yīng)用、兼顧基本理論的實(shí)用教程。 全書共8章和3個附錄，內(nèi)容包括： 單片機(jī)基礎(chǔ)知識、數(shù)制及編碼、單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、單片機(jī)指令系統(tǒng)、單片機(jī)程序設(shè)計、單片機(jī)并行存儲器擴(kuò)展、單片機(jī)的中斷與定時系統(tǒng)、單片機(jī)串行通信、單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)教學(xué)展示板及單片機(jī)設(shè)計項(xiàng)目。全書的例題、實(shí)驗(yàn)均經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，具有可行性，每章都配有練習(xí)題以鞏固所學(xué)知識。 本書深入淺出，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，可以作為非電類專業(yè)的教材，也可作為單片機(jī)愛好者的自學(xué)用書。

• 配套教材

《單片機(jī)原理及應(yīng)用（第4版）》配套有《單片機(jī)原理及應(yīng)用（第4版）習(xí)題解答、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計》電子書，電子書的主要內(nèi)容為與主教材配套的各章習(xí)題與解答，用于考試的16套試題及其參考答案，以及22個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目和87個課程設(shè)計題目。

• 課程資源

《單片機(jī)原理及應(yīng)用（第4版）》的數(shù)字課程資源包括與全書配套的電子教案（PPT文件）、Proteus 總體功能介紹、Proteus ISIS演示視頻文件和25個案例運(yùn)行文件。此外，讀者也可以登錄中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站或愛課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)開設(shè)的“單片機(jī)原理及應(yīng)用”MOOC。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用(第4版)》共分8章。

第1章介紹微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識。

第2～5章分別介紹了at89c51系列單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計及片內(nèi)資源應(yīng)用。

第6章介紹了at89c51系列單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)。

第7章簡要介紹了目前比較流行的flash單片機(jī)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法及設(shè)計實(shí)例，還介紹了新穎傳感器通道接口和應(yīng)用系統(tǒng)采用的抗干擾措施。

第8章介紹了幾個試驗(yàn)?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用(第4版)》內(nèi)容全面，說理通透。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用(第4版)》由全國職業(yè)高中電子類教材編審委員會組織編寫，適合作為中職相關(guān)專業(yè)單片機(jī)課程的教材。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用(第4版)》配套有電子教學(xué)參考資料包，包括《單片機(jī)原理及應(yīng)用(第4版)》習(xí)題答案、電子教案及部分實(shí)驗(yàn)電子資料，詳見前言。

該書是在《單片機(jī)原理及應(yīng)用（第3版）》的基礎(chǔ)上修訂而成的，融入了哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動化測試與控制研究所教學(xué)以及開發(fā)工作的經(jīng)驗(yàn)體會。

該書由張毅剛擔(dān)任主編，完成了第1、2、3、5、7章的編寫以及全書統(tǒng)稿。副主編由趙光權(quán)（第4章、第6章）與劉連勝（第9~14章）擔(dān)任。該書由哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李東教授擔(dān)任主審，其為提高書稿的質(zhì)量提出了修改意見。

2021年9月6日，《單片機(jī)原理及應(yīng)用（第4版）》由高等教育出版社出版發(fā)行。