單片機(jī)原理與C51程序設(shè)計(jì)教程（第2版）

第1章緒論 1

1.1單片機(jī)概論 1

1.1.1微處理器、微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī) 1

1.1.2單片機(jī)的分類和指標(biāo) 3

1.1.3單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3

1.1.4單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及趨勢 4

1.1.5單片機(jī)的編程語言概述 7

1.1.6如何學(xué)習(xí)單片機(jī)這門技術(shù) 8

1.2常用的51單片機(jī) 9

1.2.1Intel公司系列單片機(jī) 9

1.2.2Atmel公司系列單片機(jī) 9

1.2.3Philips公司系列單片機(jī) 10

1.2.4STC公司系列單片機(jī) 10

1.3本章小結(jié) 10

習(xí)題 11

第2章單片機(jī)硬件基礎(chǔ) 12

2.1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 12

2.1.1中央處理器(CPU) 12

2.1.2存儲器結(jié)構(gòu) 15

2.1.3I/O端口結(jié)構(gòu) 22

2.1.4定時器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu) 25

2.1.5中斷系統(tǒng) 25

2.2單片機(jī)引腳功能 26

2.2.1芯片封裝 26

2.2.2芯片引腳及功能 27

2.3單片機(jī)工作時序 29

2.3.1時鐘電路 29

2.3.2時序定時單位 30

2.3.3指令的執(zhí)行時序 30

2.4單片機(jī)的工作方式 31

2.4.1復(fù)位工作方式 31

2.4.2程序執(zhí)行方式 32

2.4.3低功耗工作方式 32

2.4.4其他工作方式 33

2.5單片機(jī)的最小系統(tǒng) 33

2.6本章小結(jié) 34

習(xí)題 35

第3章單片機(jī)的指令系統(tǒng) 37

3.1單片機(jī)的指令系統(tǒng)概述 37

3.1.1指令格式 37

3.1.2符號說明 37

3.2單片機(jī)的尋址方式 38

3.2.1立即尋址 38

3.2.2直接尋址 39

3.2.3寄存器尋址 39

3.2.4間接尋址(寄存器間接尋址) 39

3.2.5變址尋址 40

3.2.6相對尋址 40

3.2.7位尋址 40

3.2.8尋址方式總匯 41

3.3單片機(jī)的指令說明 42

3.3.1數(shù)據(jù)傳送類指令 42

3.3.2算術(shù)運(yùn)算類指令 46

3.3.3邏輯運(yùn)算類指令 50

3.3.4控制轉(zhuǎn)移類指令 52

3.3.5位操作指令 55

3.3.6單片機(jī)的偽指令 56

3.4匯編程序設(shè)計(jì) 59

3.5本章小結(jié) 62

習(xí)題 63

第4章單片機(jī)的KeilμVision4軟件開發(fā)環(huán)境 66

4.1Keil開發(fā)工具 66

4.1.1集成環(huán)境 66

4.1.2啟動程序 68

4.1.3工作環(huán)境 69

4.2單片機(jī)軟件開發(fā)流程 74

4.2.1建立工程 74

4.2.2建立源代碼文件 76

4.2.3工程設(shè)置 78

4.2.4軟件編譯與連接 83

4.2.5硬件編程 84

4.2.6程序下載 85

4.3軟件調(diào)試 85

4.3.1調(diào)試窗口 86

4.3.2調(diào)試命令 91

4.4本章小結(jié) 94

習(xí)題 94

第5章C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及

實(shí)例剖析 96

5.1C程序的基本概念 96

5.1.1主函數(shù) 97

5.1.2標(biāo)識符和關(guān)鍵字 97

5.1.3數(shù)據(jù)的基本類型 99

5.1.4常量和變量 100

5.1.5運(yùn)算符與表達(dá)式 103

5.1.6函數(shù) 109

5.2基本的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 113

5.2.1順序結(jié)構(gòu) 113

5.2.2選擇結(jié)構(gòu) 115

5.2.3循環(huán)結(jié)構(gòu) 119

5.3C51構(gòu)造數(shù)據(jù)類型 126

5.3.1數(shù)組 126

5.3.2指針 129

5.3.3結(jié)構(gòu) 134

5.3.4聯(lián)合 139

5.3.5枚舉 140

5.4本章小結(jié) 141

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 142

實(shí)驗(yàn)5-1用*號輸出字母C51的圖案 142

實(shí)驗(yàn)5-2用自增自減運(yùn)算控制P1口流水花樣 144

實(shí)驗(yàn)5-3用不同數(shù)據(jù)類型控制燈閃爍的時間 146

實(shí)驗(yàn)5-4燈的左移右移程序 148

習(xí)題 149

第6章C51語言的進(jìn)階應(yīng)用 152

6.1程序設(shè)計(jì)及編程方法 152

6.1.1單片機(jī)程序的編制過程 152

6.1.2單片機(jī)程序設(shè)計(jì)技巧 152

6.2KeilC51的預(yù)處理器 155

6.2.1宏定義 155

6.2.2文件包含 161

6.2.3條件編譯 162

6.3KeilC51常用庫函數(shù) 164

6.3.1內(nèi)部函數(shù)intrins.h 165

6.3.2輸入/輸出流函數(shù)stdio.h 165

6.3.3動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)stdlib.h 167

6.3.4字符函數(shù)ctype.h 167

6.3.5緩沖區(qū)和字符串操作函數(shù)string.h 168

6.3.6絕對地址訪問absacc.h 169

6.3.7訪問SFR和SFR_bit地址regxx.h 169

6.4在KeilμVision中編寫用戶自己的庫函數(shù) 169

6.4.1用戶庫函數(shù)的建立步驟 170

6.4.2用戶庫函數(shù)的引用步驟 170

6.4.3一個用戶庫函數(shù)的應(yīng)用實(shí)例 170

6.5C51語言的編譯常見報警錯誤以及解決辦法 172

6.5.1變量未被使用警告(Warning280) 173

6.5.2函數(shù)未被聲明警告(WarningC206) 173

6.5.3頭文件無法打開錯誤(ErrorC318) 173

6.5.4函數(shù)名稱重復(fù)定義錯誤(ErrorC237) 174

6.5.5函數(shù)未被調(diào)用警告 174

6.5.6內(nèi)存空間溢出錯誤 174

6.5.7函數(shù)重入警告 174

6.5.8常見編譯器錯誤列表 175

6.6本章小結(jié) 179

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 180

實(shí)驗(yàn)6-1處理代碼段中未被使用的變量 180

實(shí)驗(yàn)6-2內(nèi)存空間溢出錯誤處理 180

習(xí)題 181

第7章51單片機(jī)的內(nèi)部資源 182

7.1輸入/輸出控制 182

7.2中斷系統(tǒng) 183

7.2.1中斷的基本概念 184

7.2.2中斷源及其中斷的入口地址 184

7.2.3中斷控制相關(guān)的寄存器 185

7.2.4中斷響應(yīng)過程 187

7.2.5C51中斷的程序設(shè)計(jì) 188

7.3定時/計(jì)數(shù)器 192

7.3.1定時/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作方式 192

7.3.2定時/計(jì)數(shù)器的寄存器 194

7.3.3定時/計(jì)數(shù)器的工作方式 196

7.3.4定時/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì) 199

7.4本章小結(jié) 202

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 203

實(shí)驗(yàn)7-1設(shè)計(jì)報警器 203

實(shí)驗(yàn)7-2統(tǒng)計(jì)外中斷1的中斷次數(shù) 204

實(shí)驗(yàn)7-3定時/計(jì)數(shù)器T0作定時應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 206

習(xí)題 208

第8章51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 210

8.1單片機(jī)外部擴(kuò)展資源和擴(kuò)展編址技術(shù)概述 210

8.1.1單片機(jī)外部擴(kuò)展資源簡介 210

8.1.2單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展原理 211

8.1.3存儲器擴(kuò)展的編址技術(shù) 214

8.2程序存儲器的擴(kuò)展 215

8.2.1程序存儲器的典型芯片 215

8.2.2EEPROM與單片機(jī)的連接 216

8.3數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 217

8.3.1單片機(jī)RAM的讀寫時序 217

8.3.2RAM與單片機(jī)的連接 218

8.4并行I/O口的擴(kuò)展 219

8.4.1采用TTL電路擴(kuò)展I/O接口 220

8.4.2采用8255芯片擴(kuò)展I/O接口 220

8.5可編程外圍定時/計(jì)數(shù)器8253 224

8.5.18253的結(jié)構(gòu)和引腳 224

8.5.28253的工作方式和控制字 226

8.5.38253與C51單片機(jī)的接口 226

8.6外部中斷的擴(kuò)展 229

8.6.1采用定時/計(jì)數(shù)器溢出中斷擴(kuò)展外部中斷源 229

8.6.2采用串行通信接口擴(kuò)展外部中斷源 230

8.6.3采用中斷源查詢法擴(kuò)展外部中斷源 230

8.6.4用優(yōu)先權(quán)編碼器擴(kuò)展中斷源 231

8.7I2C接口芯片AT24CXX 233

8.7.1I2C總線的特點(diǎn) 233

8.7.2I2C總線通信技術(shù) 234

8.7.3AT24C系列與C51的接口 235

8.8SPI接口芯片X5045 240

8.8.1SPI總線的組成 241

8.8.2X5045簡介 241

8.8.3X5045芯片與C51單片機(jī)的連接 243

8.9本章小結(jié) 247

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 248

實(shí)驗(yàn)8-18255并口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn) 248

實(shí)驗(yàn)8-2I2C總線實(shí)驗(yàn) 249

習(xí)題 253

第9章51單片機(jī)的串行通信接口 256

9.1串行通信方式 256

9.1.1串行通信分類 256

9.1.2數(shù)據(jù)的傳輸模式 257

9.1.3波特率 257

9.2串口結(jié)構(gòu) 258

9.2.151單片機(jī)串行口的硬件結(jié)構(gòu) 258

9.2.2數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF 260

9.2.3串行口控制寄存器SCON 260

9.2.4特殊功能寄存器PCON 261

9.3MCS-51串口工作方式 261

9.3.1方式0 262

9.3.2方式1 262

9.3.3方式2和方式3 262

9.3.4各方式下波特率的計(jì)算 263

9.4串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232 263

9.4.1RS-232C標(biāo)準(zhǔn) 264

9.4.2單片機(jī)串行通信的連接 266

9.5串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422和

RS-485 266

9.5.1RS-422通信協(xié)議 267

9.5.2RS-485通信協(xié)議 269

9.6本章小結(jié) 271

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 271

習(xí)題 273

第10章51單片機(jī)的A/D與D/A轉(zhuǎn)換 276

10.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換 276

10.1.1D/A轉(zhuǎn)換器 276

10.1.2D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 278

10.1.3DAC0832應(yīng)用實(shí)例 280

10.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換 282

10.2.1A/D轉(zhuǎn)換器 282

10.2.2A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 284

10.2.3MCS-51單片機(jī)與ADC0809接口 286

10.3本章小結(jié) 289

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 289

實(shí)驗(yàn)10-1簡易直流電源的設(shè)計(jì) 289

實(shí)驗(yàn)10-2簡單數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 290

習(xí)題 293

第11章輸入設(shè)備 296

11.1輸入設(shè)備的分類及結(jié)構(gòu) 296

11.1.1開關(guān)和按鍵 296

11.1.2按鍵去抖動 296

11.1.3非編碼獨(dú)立式鍵盤 297

11.1.4非編碼矩陣式鍵盤 298

11.1.5編碼鍵盤 298

11.2鍵盤與單片機(jī)的接口 298

11.2.1獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口 299

11.2.2矩陣式鍵盤與單片機(jī)的接口 300

11.3本章小結(jié) 304

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 304

習(xí)題 306

第12章輸出設(shè)備 310

12.1輸出設(shè)備的種類及結(jié)構(gòu) 310

12.1.1發(fā)光二極管 310

12.1.2數(shù)碼管 310

12.1.3液晶顯示模塊 312

12.2輸出設(shè)備的接口及其編程 312

12.2.1LED指示燈功能的程序?qū)崿F(xiàn) 313

12.2.2數(shù)碼管與單片機(jī)接口的程序?qū)崿F(xiàn) 314

12.3本章小結(jié) 317

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 318

習(xí)題 320

第13章51單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ) 322

13.1單片機(jī)系統(tǒng)的基本開發(fā)過程 322

13.1.1系統(tǒng)開發(fā)概述 322

13.1.2總體方案設(shè)計(jì) 323

13.1.3硬件設(shè)計(jì) 325

13.1.4軟件設(shè)計(jì) 326

13.1.5系統(tǒng)調(diào)試 327

13.2系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 329

13.2.1系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 329

13.2.2系統(tǒng)自診斷 332

13.3本章小結(jié) 334

習(xí)題 334

第14章單片機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)例——投票系統(tǒng) 336

14.1實(shí)例需求說明 336

14.2實(shí)例設(shè)計(jì) 336

14.2.1總體設(shè)計(jì) 336

14.2.2投票系統(tǒng)中心端硬件設(shè)計(jì) 337

14.2.3投票系統(tǒng)終端硬件設(shè)計(jì) 338

14.2.4通信協(xié)議設(shè)計(jì) 340

14.3應(yīng)用代碼設(shè)計(jì) 340

14.3.1投票系統(tǒng)中心端應(yīng)用代碼設(shè)計(jì) 340

14.3.2中心端應(yīng)用代碼綜合 348

14.3.3投票系統(tǒng)終端應(yīng)用代碼設(shè)計(jì) 351

14.3.4終端應(yīng)用代碼綜合 357

實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) 359

實(shí)驗(yàn)14-1呼吸燈 359

實(shí)驗(yàn)14-2跑步機(jī)啟停/速度

控制模塊 360

實(shí)驗(yàn)14-3簡易電子琴 361

實(shí)驗(yàn)14-4手機(jī)撥號模塊 362

實(shí)驗(yàn)14-5簡易頻率計(jì) 364

實(shí)驗(yàn)14-6天車控制系統(tǒng) 365

實(shí)驗(yàn)14-7PC中控系統(tǒng) 366

實(shí)驗(yàn)14-8負(fù)載平衡監(jiān)控系統(tǒng) 366

實(shí)驗(yàn)14-9電子抽獎系統(tǒng) 368

實(shí)驗(yàn)14-10簡易波形發(fā)生器 369

單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展也很快。盡管單片機(jī)種類繁多，但其中最為典型、應(yīng)用最廣泛的仍當(dāng)屬Intel公司的51系列單片機(jī)。本書介紹了單片機(jī)技術(shù)、C語言使用和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等相關(guān)知識，內(nèi)容包括單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、C語言及編譯器Keil μVision4的使用、內(nèi)部各模塊的開發(fā)、接口編程和擴(kuò)展技術(shù)，以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

本書作為《單片機(jī)原理及應(yīng)用——基于Proteus和Keil C》的姊妹篇，在保持原教材結(jié)構(gòu)和風(fēng)格的基礎(chǔ)上，取消了其中的匯編語言內(nèi)容，將節(jié)省的空間用于加強(qiáng)C51語言內(nèi)容。

本書在C51內(nèi)容編排上做了較大改進(jìn)：在集中介紹了執(zhí)行語句、變量、指針、數(shù)組和函數(shù)等C51基本內(nèi)容之后，安排了LED控制、獨(dú)立開關(guān)檢測、行列式鍵盤掃描、數(shù)碼管靜態(tài)和動態(tài)顯示等與單片機(jī)I/O口相關(guān)的C51應(yīng)用內(nèi)容，以此縮短編程語言與單片機(jī)應(yīng)用的教學(xué)時間差。中斷函數(shù)及片外RAM訪問等與單片機(jī)硬件相關(guān)的C51內(nèi)容則穿插到后續(xù)原理章節(jié)里介紹。采用這種集中與分散相結(jié)合，理論與應(yīng)用相結(jié)合的方案，有望促使讀者更好地掌握C51與單片機(jī)內(nèi)容，為今后的工程應(yīng)用打下扎實(shí)基礎(chǔ)。 為方便讀者學(xué)習(xí)，本書每章都有小結(jié)和習(xí)題，書末附有與教學(xué)進(jìn)度相呼應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及相關(guān)閱讀材料，還配有相關(guān)課程網(wǎng)站。

本書可作為高等工科院校機(jī)械類、電氣與電子信息類、計(jì)算機(jī)類各專業(yè)48～64學(xué)時要求的教材，也可作為從事嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)從業(yè)人員的崗位培訓(xùn)教材及自學(xué)參考書。

《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì):基于C51的Proteus仿真實(shí)驗(yàn)與解題指導(dǎo)》是《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)——基于C51的Proteus仿真》(第2版)的配套教材，全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基于一個開放環(huán)境，而不局限于某一型號的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)箱(板)。全書共包括三篇內(nèi)容。上篇介紹單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的軟件工具，通過4個實(shí)例讓讀者迅速掌握Proteus ISIS的使用方法中篇是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與課程設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)部分精選了21個模塊，內(nèi)容完整性、應(yīng)用性、實(shí)用性、趣味性并存，編排上由淺入深，循序漸進(jìn)，引領(lǐng)讀者在輕松愉快的學(xué)習(xí)過程中逐步提高單片機(jī)軟硬件綜合設(shè)計(jì)水平；下篇為題庫與題解，包括多種題型，使讀者全面鞏固單片機(jī)的理論基礎(chǔ)知識。

《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì):基于C51的Proteus仿真實(shí)驗(yàn)與解題指導(dǎo)》可作為高等學(xué)校電氣與電子信息類專業(yè)單片機(jī)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和學(xué)習(xí)輔導(dǎo)書，也可作為廣大電子技術(shù)愛好者、在校電類工科大學(xué)生及單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)者的自學(xué)用書。