本书以MCS-51单片机为代表机型，详细讲述8位单片机的结构、工作原理、指令系统和汇编程序设计，较系统地介绍了存储器扩展、并行输入/输出接口、定时器/计数器、串行输入/输出接口、显示器及键盘接口、模拟量输入/输出接口以及单片机应用系统的开发调试技术等。此外，还简单介绍了闪存型高性能单片机的基本结构与性能等。
本书特点：
●结构严谨合理，内容深入浅出，适当压缩理论叙述，着力突出技术应用和能力培养。
●将同一技术范畴的单片机片内资源和片外扩展技术组织在同一章，各知识点适当交叉、互相补充，保证知识传授与能力培养紧密结合，力求理论与实例并举。
●在系统讲述MCS-51单片机原理及接口技术的同时，还介绍了最新的P89LPC900系列闪存型高性能单片机的结构与特点，并简单介绍了SPI、I2C总线技术和ISP、IAP等新功能。
●每章均给出了较多的习题与思考题，以加深对重点知识的理解。
●为强化应用能力培养，全书共配备了19个实验与实训课题。
●为方便教师教学，本书配有电子课件，需要的教师请登录机工新阅读网站www.cmpreading.com下载。
无
进入21世纪以来，我国高等教育得到了快速发展，特别是应用型本科教育，发展尤为迅速。为满足应用型本科对培养目标和教学体系与内容改革的需要，我们依据在南京召开的“高等院校信息学科应用型本科规划教材建设研讨会”的精神，组织编写了本书，作为信息类学科的规划教材。
《单片机原理及应用》是信息类学科一门重要的专业技术课，本书以8位MCS-51单片机为代表机型，全面介绍了单片机原理及其常用接口技术，并简要介绍了高性能新型单片机。在编写过程中，遵循讲清基本原理、重点突出技术应用和能力培养的原则。全书的应用性特色主要体现在以下几个方面：其一，尽量压缩理论叙述，减少内部结构和工作过程的原理性分析，重点加大接口电路、系统扩展、应用技术的研究。其二，在编写体系上作了较大改进，以技术应用为线索，将相同范畴的单片机内部资源和外部扩展应用技术组织到同一章，以使知识传授与能力培养紧密结合。其三，尽力反映单片机新技术应用水平，压缩了存储器扩展的内容，增加了闪存（Flash Memory）型单片机简介，也介绍了SPI、I2C总线接口技术以及ISP和IAP的概念等。其四，不但每一章给出了较多的习题与思考题，而且在相应章中给出了较多的实验与实训课题。注重突出实用性、针对性、先进性和实践操作性，以期使读者获得较为全面、系统的训练，切实提高技术应用能力。
全书共分11章：第1～3章介绍单片机的基本知识和常用机型，讲述MCS-51系列单片机的结构、工作原理、指令系统和简单程序设计；第4～9章以单片机应用技术为核心，全面讲述MCS-51系列单片机的接口及其扩展技术，内容包括存储器、并行输入/输出接口、定时器/计数器、串行输入/输出接口、键盘及显示器接口、模拟量输入/输出接口等；第10章为单片机应用系统的开发，介绍软、硬件系统设计与调试技术和软、硬件抗干扰措施；第11章简单介绍了闪存型单片机。
本书第1、4、5、11章由冯文旭编写，第2、3章由程丽萍编写，第6、7章由王彩霞编写，第8、9、10章由朱庆豪编写，全书由冯文旭和朱庆豪负责统稿。
在本书编写过程中，参阅了有关专家、学者的著作，胡新彦为本书资料收集和插图绘制做了大量工作，张清菊提供了附录，在此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏或不妥之处，敬请各位读者批评赐教。
编者
2008年4月
本书以MCS-51单片机为代表机型，详细讲述8位单片机的结构、工作原理、指令系统和汇编程序设计，较系统地介绍了存储器扩展、并行输入/输出接口、定时器/计数器、串行输入/输出接口、显示器及键盘接口、模拟量输入/输出接口以及单片机应用系统的开发调试技术等。此外，还简单介绍了闪存型高性能单片机的基本结构与性能等。 本书特点： ●结构严谨合理，内容深入浅出，适当压缩理论叙述，着力突出技术应用和能力培养。 ●将同一技术范畴的单片机片内资源和片外扩展技术组织在同一章，各知识点适当交叉、互相补充，保证知识传授与能力培养紧密结合，力求理论与实例并举。 ●在系统讲述MCS-51单片机原理及接口技术的同时，还介绍了最新的P89LPC900系列闪存型高性能单片机的结构与特点，并简单介绍了SPI、I2C总线技术和ISP、IAP等新功能。 ●每章均给出了较多的习题与思考题，以加深对重点知识的理解。 ●为强化应用能力培养，全书共配备了19个实验与实训课题。 ●为方便教师教学，本书配有电子课件，需要的教师请登录机工新阅读网站（www.cmpreading.com）下载。
前言
第1章 单片机概述 1
1.1 单片机的发展概况 1
1.1.1 微型计算机与单片机 1
1.1.2 单片机的发展历史 2
1.2 单片机的特点和应用 3
1.2.1 单片机的特点 3
1.2.2 单片机的应用 4
1.3 常用单片机的类型 4
1.3.1 MCS-51系列单片机 4
1.3.2 MCS-96系列单片机 5
1.3.3 具有丰富外围功能的单片机 6
习题与思考题 8
第2章 MCS-51单片机的基本结构 9
2.1 结构和引脚 9
2.1.1 结构框图与性能 9
2.1.2 微处理器 10
2.1.3 引脚及其功能 12
2.2 存储器组织结构 14
2.2.1 程序存储器 14
2.2.2 数据存储器 15
2.2.3 特殊功能寄存器 17
2.3 输入输出端口结构及工作原理 19
2.3.1 P0口 19
2.3.2 P1口 20
2.3.3 P2口 21
2.3.4 P3口 21
2.4 振荡器及CPU的工作时序 22
2.4.1 振荡器 22
2.4.2 时序定时单位 22
2.4.3 CPU工作时序 23
2.5 中断系统 24
2.5.1 中断源和中断请求标志 25
2.5.2 中断允许控制 26
2.5.3 中断优先级 26
2.5.4 中断响应过程 27
2.5.5 外部中断 28
2.6 工作方式 29
2.6.1 程序执行工作方式 29
2.6.2 复位电路与复位状态 30
2.6.3 掉电和节电工作方式 31
习题与思考题 32
第3章 MCS-51单片机指令系统和程序设计举例 34
3.1 指令格式和寻址方式 34
3.1.1 指令格式 34
3.1.2 指令中常用符号 34
3.1.3 MCS-51单片机寻址方式 35
3.2 MCS-51单片机指令系统 38
3.2.1 数据传送类指令 38
3.2.2 算术运算指令 43
3.2.3 逻辑操作类指令 46
3.2.4 控制转移类指令 49
3.2.5 位操作指令 53
3.3 汇编语言及伪指令 55
3.3.1 汇编和汇编程序 55
3.3.2 伪指令 56
3.4 汇编语言源程序设计 57
3.4.1 汇编语言程序设计步骤 57
3.4.2 顺序程序设计 58
3.4.3 分支程序设计 59
3.4.4 循环程序设计 62
3.4.5 子程序设计 63
3.4.6 查表程序设计 65
实验与实训 67
实训3-1 传送指令训练 67
实训3-2 拆字程序 68
实训3-3 数据排序 69
实训3-4 二进制数转换BCD码 70
习题与思考题 70
第4章 存储器及其扩展技术 74
4.1 存储器分类与地址分配 74
4.1.1 只读存储器ROM 74
4.1.2 随机存取存储器RAM 75
4.1.3 存储器的片选与地址分配 76
4.2 程序存储器的扩展 78
4.2.1 常用程序存储器和地址锁存器简介 79
4.2.2 典型EPROM扩展电路 80
4.3 数据存储器的扩展 82
4.3.1 数据存储器的读写控制与时序 82
4.3.2 常用SRAM芯片简介 83
4.3.3 典型SRAM扩展电路 84
4.3.4 扩展串行E2PROM作数据保存 86
4.4 RAM的掉电保护 88
4.4.1 指定的CMOS-RAM芯片掉电保护电路 88
4.4.2 选用带掉电保护功能的RAM芯片 88
实验与实训 89
习题与思考题 91
第5章 并行输入/输出接口 92
5.1 MCS-51单片机并行输入/输出接口应用 92
5.1.1 端口的输入/输出操作 92
5.1.2 端口的“读—改—写”操作 93
5.1.3 端口的位操作 93
5.2 简单输入/输出接口电路的扩展 94
5.2.1 用锁存器扩展输出口 95
5.2.2 用三态门扩展输入口 96
5.3 可编程并行输入/输出接口8255A 97
5.3.1 8255A的结构与引脚功能 97
5.3.2 8255A与MCS-51单片机的连接 99
5.3.3 8255A的控制字与初始化 100
5.3.4 8255A的三种工作方式及应用 102
5.4 可编程多功能接口8155及应用 108
5.4.1 8155的结构与引脚功能 108
5.4.2 8155与MCS-51单片机的连接 110
5.4.3 8155 I/O口工作方式及应用 111
5.4.4 8155片内定时/计数器及应用 113
实验与实训 115
实训5-1 简单I/O芯片的扩展 115
实训5-2 可编程并行接口及应用 116
习题与思考题 118
第6章 定时器/计数器 120
6.1 MCS-51片内定时器/计数器结构与工作方式 120
6.1.1 定时器/计数器的结构及原理 120
6.1.2 定时器/计数器的工作方式 122
6.1.3 定时器/计数器2 124
6.2 MCS-51片内定时器/计数器的应用 127
6.2.1 定时初值的计算方法 127
6.2.2 定时器/计数器应用举例 128
6.3 可编程定时器/计数器8253及扩展 130
6.3.1 8253的结构与工作原理 130
6.3.2 8253的工作方式 133
6.3.3 8253与MCS-51单片机的连接与初始化 134
实验与实训 135
实训6-1 定时器/计数器的定时功能应用 135
实训6-2 定时器/计数器的计数功能应用 136
实训6-3 8253输出方波 137
习题与思考题 138
第7章 串行输入/输出接口电路 140
7.1 串行通信的基本知识 140
7.1.1 串行通信与并行通信 140
7.1.2 串行通信的基本方式 140
7.1.3 串行通信的几个问题 142
7.2 MCS-51单片机片内串行接口 144
7.2.1 串行接口的内部结构 144
7.2.2 串行接口的专用寄存器 144
7.2.3 串行口的工作方式 146
7.3 MCS-51单片机串行口应用 149
7.3.1 波特率设置 149
7.3.2 串行通信的硬件连接 150
7.3.3 用串行口扩展并行输入/输出 151
7.3.4 MCS-51单片机的双机通信举例 153
7.3.5 单片机的多机通信 156
7.4 扩展I2C串行接口 156
7.4.1 I2C串行总线的基本特征 157
7.4.2 I2C串行总线通信协议 157
7.4.3 I2C串行总线在单片机系统中的应用 160
实验与实训 162
实训7-1 用串行口扩展并行I/O口 162
实训7-2 双机串行通信 164
习题与思考题 165
第8章 显示器及键盘接口技术 167
8.1 LED显示器接口技术 167
8.1.1 LED数码显示器的结构与工作原理 167
8.1.2 LED数码显示器与单片机的接口 169
8.1.3 LED数码显示器的静态显示和动态显示 170
8.1.4 点阵式LED显示器与单片机接口技术 173
8.2 LCD显示器及其接口技术 175
8.2.1 LCD显示器的分类 175
8.2.2 LCD显示器的结构与驱动方式 176
8.2.3 点阵式LCD显示器应用举例 177
8.3 按钮、键盘与单片机接口技术 179
8.3.1 按钮与单片机的接口 179
8.3.2 独立式键盘及其接口 180
8.3.3 矩阵式键盘及其接口 181
8.4 键盘、显示器接口芯片--8279 186
8.4.1 8279的内部结构 186
8.4.2 8279引脚与功能 187
8.4.3 8279的命令字与状态字 189
8.4.4 8279与单片机的连接及应用 192
实验与实训 194
实训8-1 LED数码显示器 194
实训8-2 16(16点阵显示 196
实训8-3 键盘接口及应用 199
习题与思考题 203
第9章 模拟量输入、输出接口技术 205
9.1 模拟量输入通道和输出通道 205
9.1.1 模拟量输入通道的结构类型与特点 205
9.1.2 模拟量输出通道的结构类型与特点 207
9.2 A/D转换器及其接口 208
9.2.1 A/D转换器工作原理与技术指标 208
9.2.2 8位A/D转换器ADC0809及其应用 210
9.2.3 12位A/D转换器AD1674及其应用 213
9.3 D/A转换器接口 217
9.3.1 D/A转换器工作原理与技术指标 217
9.3.2 8位D/A转换器DAC0832及其应用 219
9.3.3 12位D/A转换器DAC1210及其应用 223
实验与实训 225
实训9-1 A/D转换器接口及其应用 225
实训9-2 D/A转换器接口及其应用 227
习题与思考题 229
第10章 单片机应用系统的开发 230
10.1 单片机应用系统设计 230
10.1.1 总体设计 230
10.1.2 硬件设计 231
10.1.3 软件设计 232
10.2 单片机应用系统开发 232
10.2.1 应用系统的开发方法 232
10.2.2 开发工具的组成和功能 234
10.2.3 具体开发系统简介 235
10.2.4 单片机应用系统的调试 237
10.3 单片机应用系统的抗干扰技术 238
10.3.1 干扰的种类及干扰源 239
10.3.2 硬件抗干扰技术 239
10.3.3 软件抗干扰技术 242
10.4 应用系统设计实例 243
10.4.1 系统分析和总体设计 243
10.4.2 系统的硬件电路设计 244
10.4.3 系统的软件设计 246
实验与实训 251
实训10-1 简易数字频率计 251
实训10-2 可视可听公交车自动报站器 252
习题与思考题 253
第11章 闪存型单片机简介 254
11.1 概述 254
11.1.1 闪速存储器 254
11.1.2 闪存型单片机 254
11.2 P89LPC900的硬件结构 255
11.2.1 内部结构 255
11.2.2 引脚与相应的I/O口功能 257
11.2.3 特殊功能寄存器SFR组成 257
11.3 振荡器与复位 260
11.3.1 振荡器和时钟 260
11.3.2 复位功能 262
11.3.3 看门狗定时器与复位 264
11.4 闪速存储器编程与配置 265
11.4.1 擦除和编程方式 265
11.4.2 ISP和IAP功能 265
11.4.3 用户配置 266
11.5 电源监控与节电模式 267
11.5.1 电源监控功能 267
11.5.2 节电模式 267
习题与思考题 268
附录A ASCII码表及符号说明 270
附录B MCS-51单片机指令表 272
参考文献 276
