本书先介绍微型计算机的体系结构，再讲MCS-51单片机原理与接口技术。每章中既有基础理论知识的介绍，又有重要知识点的应用举例以及大量习题，并把实验内容与要求附在相关章节之后。
单片机原理与接口技术
陈蕾 主编
本书以MCS-51为核心，系统地介绍了单片机体系结构的工作原理、MCS-51汇编语言编程、单片机接口技术和应用系统开发过程，内容系统全面，力求深入浅出，循序渐进，并注意理论联系实际。
本书特点：
在内容上既注重基础知识，又注重实用性和新颖性，重点介绍了汇编语言的程序设计方法，但是由于实际开发中大多会使用C语言，因此书中在接口应用的实例中，既给出了汇编语言程序，也给出了对应的C语言程序清单。
提供了大量例题和应用实例，并对其进行详细的说明和论述，在每章最后设计了针对性较强的练习题，有些章节后面还设计了实验内容与要求，达到强化基础、突出应用和便于自学的目的。
读者对象广泛，既可作为高等院校电子信息工程、电气工程与自动化、通信、计算机等专业本、专科生的教材和教学参考书，也可作为从事单片机产品开发的工程技术人员的参考用书。
随着高校教学改革的深入，本科生的教学总学时减少，许多课程的学时要求尽可能压缩，但又要保证教学内容与教学质量，这样给教师上课带来很多困难。“80x86微机原理与接口技术”、“单片机原理与应用”这两门课程一直以来都是电子信息类专业的必修课，在以前的教学体系中，很多学校都是以“微机原理（汇编语言）与接口技术”作为基础必修课，以“单片机原理与应用”作为专业课来开设的。由于这两门课程的内容有很强的相关性，为了压缩学时，很多学校就只开设其中一门课程。这会带来如下问题：选开微机原理的，理论性较强，脱离实际应用；而选开单片机的，由于没有微机原理作为基础，学生对微机的体系结构了解不深入，学习很困难。为了适应这种新形势的需要，有必要将两门课有机地结合起来。本书参考了国内外一些高校的课程设置，对教学内容进行了调整，既介绍微型计算机的体系结构，又介绍单片机原理与接口应用技术。
单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统、智能仪器和家用电器中得到广泛应用。市场上单片机的品种繁多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。其内部结构相对简单，是初学者学习单片机和编程的最好对象，学会了MCS-51单片机再延伸到其他单片机就比较容易了。而且MCS-51单片机有很好的开发工具配合，它提供的软件、硬件仿真功能，为初学者学习单片机工作原理及提高程序调试能力带来很大的方便。因此，本书以MCS-51为核心，系统地介绍微型计算机原理与接口技术。
与其他相关书籍相比，本书具有如下特点：
1）融合基于80x86的微机原理和基于MCS-51的单片机应用这两门课，保留微机原理课程中微机系统结构、微处理器、存储器等内容，这些都是学习单片机课程的必备基础知识。汇编语言程序设计与接口技术部分介绍MCS-51单片机的内容，单片机更能结合实际应用，更容易进行系统开发。
2）详细介绍了基于串行总线的接口扩展技术，并给出应用实例。
3）汇编语言是直接和单片机硬件对话的唯一途径，通过汇编语言可以透彻掌握单片机硬件资源，本书重点介绍了汇编语言的程序设计方法。但是由于实际开发中大多会使用C语言，因此书中在接口应用的实例中，既给出了汇编语言程序，也给出了对应的C语言程序清单。
4）汇编语言指令都是英文短语的缩写，比较难记，在本书附录中给出了指令系统的英文解释，帮助读者更快、更好地理解指令功能。
5）将实验内容与要求编写在相关章节后，这样就不需要另外的实验指导书，为教学带来方便。
6）将单片机仿真开发软件Keil μVision和Proteus的使用说明编成一章，读者可以随时查看单片机系统的设计、调试与仿真过程。
本书分为14章。第1章介绍计算机基础知识；第2章介绍基于8086/8088的微型计算机组成；第3章介绍MCS-51单片机的硬件结构；第4章和第5章详细地介绍MCS-51单片机的指令系统以及汇编语言程序设计方法；第6章和第7章介绍单片机中断系统、定时器/计数器的工作原理和应用；第8章介绍单片机的串行通信接口及基于串行总线的接口扩展技术；第9章和第10章为单片机的键盘和显示器应用技术；第11章介绍模拟接口技术；第12章给出单片机应用系统开发与设计实例；第13章简要介绍其他常用单片机的特点与开发工具；第14章详细介绍单片机系统仿真设计相关软件的使用方法。为了达到强化基础、突出应用和便于自学的目的，书中提供了大量例题和应用实例，并对其进行详细的说明和论述，在每章最后设计了针对性较强的练习题。有些章节后面还设计了实验内容与要求。
本书由陈蕾主编，邓晶、仲兴荣参编，最后由陈蕾进行统稿和整理工作。
本书在编写过程中得到了苏州大学电子信息学院副院长刘学观教授、苏州大学电子信息学院电子工程系主任陈小平教授，以及机械工业出版社华章分社刘莎编辑的大力支持与帮助，在此表示衷心感谢。
由于时间仓促，作者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请读者予以批评、指正或提出修改意见。
编 者
2012年6月
计算机\微机原理
本书以MCS-51为核心，系统地介绍单片机体系结构的工作原理、MCS-51汇编语言编程、单片机接口技术和应用系统开发过程，内容系统全面，力求深入浅出，循序渐进，并注意理论联系实际。
本书特点：
在内容上既注重基础知识，又注重实用性和新颖性，重点介绍了汇编语言的程序设计方法，但是由于实际开发中大多会使用C语言，因此书中在接口应用的实例中，既给出了汇编语言程序，也给出了对应的C语言程序清单。
提供了大量例题和应用实例，并对其进行详细的说明和论述，在每章最后设计了针对性较强的练习题，有些章节后面还设计了实验内容与要求，达到强化基础、突出应用和便于自学的目的。
读者对象广泛。既可作为高等院校电子信息工程、电气工程与自动化、通信、计算机等专业本、专科生的教材和教学参考书，也可作为从事单片机产品开发的工程技术人员的参考用书。
前言
教学建议
第1章 计算机基础知识1
1.1 数制与编码1
1.1.1 数制1
1.1.2 数制的转换方法2
1.1.3 二进制、十六进制数的加减运算4
1.1.4 二进制数的原码、反码和补码5
1.1.5 二进制编码的十进制数6
1.1.6 ASCII码6
1.2 逻辑电路简介7
1.2.1 逻辑电路7
1.2.2 逻辑运算规则8
1.2.3 计算机中的逻辑功能部件9
1.3 微机系统概述11
1.3.1 微处理器12
1.3.2 微型计算机12
1.3.3 微型计算机系统14
1.4 微机与单片机的区别与联系14
1.5 单片机的发展与应用15
1.5.1 单片机的发展15
1.5.2 单片机的应用场合16
1.6 主流的单片机产品16
本章小结18
习题一19
第2章 基于8086/8088的微型计算机组成21
2.1 8086/8088微处理器21
2.1.1 8086/8088微处理器的功能结构22
2.1.2 8086引脚的功能与系统配置25
2.2 内存储器30
2.2.1 存储器分类31
2.2.2 主存储器的技术指标31
2.2.3 随机存取存储器RAM31
2.2.4 只读存储器ROM34
2.2.5 地址译码电路36
2.2.6 存储器与CPU的接口技术37
2.3 I/O接口简介39
2.3.1 接口的分类39
2.3.2 I/O接口的典型结构39
2.3.3 I/O端口的编址40
2.3.4 CPU与I/O接口的数据传送方式40
本章小结41
习题二42
第3章 MCS-51单片机的硬件结构45
3.1 MCS-51单片机的结构45
3.1.1 内部功能结构45
3.1.2 引脚功能46
3.1.3 MCS-51系列单片机类型48
3.2 MCS-51的微处理器49
3.3 MCS-51的存储器50
3.3.1 程序存储器51
3.3.2 数据存储器52
3.4 单片机的并行口结构55
3.4.1 P0口的内部结构及其功能55
3.4.2 P1口的内部结构及其功能56
3.4.3 P2口的内部结构及其功能57
3.4.4 P3口的内部结构及其功能58
3.5 I/O端口的直接输入/输出59
3.6 MCS-51单片机的片外总线结构59
3.6.1 扩展程序存储器60
3.6.2 扩展数据存储器61
3.7 简单I/O端口的扩展63
3.7.1 MCS-51系统中输入/输出口的地址分配63
3.7.2 利用锁存器扩展输出口63
3.7.3 利用缓冲器扩展输入口64
3.8 MCS-51单片机最小系统66
3.8.1 复位电路67
3.8.2 时钟电路68
3.8.3 单片机操作时序68
3.9 CMOS型单片机的低功耗方式72
本章小结73
习题三73
第4章 MCS-51单片机的指令系统76
4.1 概述76
4.1.1 机器语言、汇编语言与高级语言76
4.1.2 汇编语言与机器语言指令的格式77
4.1.3 MCS-51汇编语言常用符号的意义79
4.2 寻址方式80
4.3 指令系统84
4.3.1 数据传送指令85
4.3.2 算术运算指令90
4.3.3 逻辑运算指令97
4.3.4 控制转移指令99
4.3.5 位操作指令104
本章小结105
习题四106
第5章 MCS-51汇编语言程序设计109
5.1 概述109
5.2 伪指令110
5.2.1 常用伪指令功能介绍110
5.2.2 MCS-51汇编语言源程序的一般结构113
5.3 汇编语言程序设计方法113
5.4 顺序结构程序设计114
5.5 分支结构程序设计115
5.5.1 单分支结构程序115
5.5.2 多分支结构程序116
5.6 循环结构程序设计118
5.6.1 单循环结构119
5.6.2 多重循环结构120
5.7 子程序设计121
5.8 MCS-51实用程序设计举例122
5.8.1 延时程序122
5.8.2 查表程序123
5.8.3 数制变换程序124
5.8.4 位处理程序126
本章小结126
汇编语言程序设计实验126
习题五127
第6章 中断系统129
6.1 概述129
6.1.1 中断的概念129
6.1.2 中断技术的优点130
6.2 MCS-51单片机的中断系统130
6.2.1 中断系统的组成131
6.2.2 中断源131
6.2.3 与中断控制有关的寄存器133
6.3 中断处理过程136
6.3.1 中断响应137
6.3.2 中断处理138
6.3.3 中断返回138
6.3.4 中断请求标志的撤销138
6.4 中断服务程序的设计与应用举例139
6.4.1 初始化程序139
6.4.2 中断服务程序139
6.4.3 中断程序举例140
6.5 外部中断扩展技术145
6.5.1 利用定时器扩展中断源145
6.5.2 中断与查询相结合145
6.5.3 利用优先级编码器扩展外部中断源147
本章小结148
中断系统实验148
习题六149
第7章 定时器/计数器150
7.1 定时器/计数器结构150
7.1.1 定时器/计数器的模式寄存器TMOD151
7.1.2 定时器/计数器的控制寄存器TCON151
7.2 定时器/计数器的工作方式152
7.2.1 工作方式0152
7.2.2 工作方式1153
7.2.3 工作方式2153
7.2.4 工作方式3154
7.3 定时器/计数器的初始化155
7.3.1 定时器/计数器初始化的步骤155
7.3.2 计数初值的计算155
7.3.3 定时器/计数器初始化举例156
7.4 定时器/计数器的应用举例157
本章小结161
定时器/计数器实验161
习题七162
第8章 串行通信接口及扩展技术163
8.1 基本概念163
8.1.1 数据通信的传输方式163
8.1.2 串行数据通信的两种形式164
8.1.3 波特率164
8.1.4 串行通信的物理标准RS-232C164
8.2 MCS-51串行通信口结构165
8.2.1 串行口数据寄存器SBUF166
8.2.2 串行通信控制寄存器SCON166
8.2.3 电源管理寄存器PCON167
8.3 MCS-51串行通信口的工作方式167
8.3.1 串行口工作方式0168
8.3.2 串行口工作方式1168
8.3.3 串行口工作方式2170
8.3.4 串行口工作方式3171
8.4 串行通信中波特率的设置171
8.5 串口应用举例172
8.5.1 串行口初始化编程的一般格式172
8.5.2 异步通信程序举例174
8.6 单总线接口及其应用举例175
8.6.1 单总线数据通信协议概述175
8.6.2 单总线数字温度传感器DS18B20176
8.6.3 基于DS18B20的数字温度计的设计180
8.7 I2C总线接口及其应用举例182
8.7.1 I2C总线协议概述182
8.7.2 I2C总线协议的软件模拟186
8.7.3 I2C总线接口的串行EEPROM的应用190
8.8 SPI总线接口及其应用举例192
8.8.1 SPI串行总线概述192
8.8.2 SPI接口时钟/日历芯片DS1302简介193
8.8.3 基于DS1302的电子日历的设计197
本章小结199
串行通信接口及扩展技术实验199
习题八200
第9章 键盘接口技术201
9.1 键盘201
9.1.1 键盘的工作原理与特点201
9.1.2 键盘输入接口与软件应完成任务202
9.2 独立式键盘接口设计与应用举例203
9.2.1 独立式键盘的工作原理203
9.2.2 独立式键盘应用举例203
9.3 矩阵式键盘接口设计与应用举例204
9.3.1 矩阵式键盘的结构与工作原理204
9.3.2 矩阵式键盘的工作方式205
9.3.3 矩阵式键盘的识别方式206
9.3.4 矩阵式键盘应用举例208
本章小结210
键盘接口技术实验211
习题九211
第10章 显示接口技术212
10.1 LED数码管显示器213
10.1.1 LED数码管的工作原理与结构213
10.1.2 LED数码管的显示方式214
10.1.3 LED显示器静态显示及应用实例214
10.1.4 LED显示器动态显示及应用实例215
10.1.5 LED的驱动能力218
10.2 液晶显示器LCD218
10.2.1 扭曲/向列型(TN)LCD的显示原理219
10.2.2 液晶显示器的分类及主要性能220
10.2.3 液晶显示器的特点222
10.2.4 LCD的驱动方式222
10.2.5 LCD显示器应用举例224
本章小结229
显示接口技术实验230
习题十230
第11章 模拟接口技术231
11.1 A/D转换器与MCS-51单片机的接口技术232
11.1.1 A/D转换器的基本原理与分类232
11.1.2 A/D转换器的主要技术指标236
11.1.3 A/D转换器的选择要点238
11.1.4 A/D转换器与MCS-51单片机接口逻辑设计要点240
11.1.5 ADC0809与MCS-51单片机的接口设计241
11.2 D/A转换器与MCS-51单片机的接口技术245
11.2.1 D/A转换器的基本原理与分类245
11.2.2 D/A转换器的主要技术指标247
11.2.3 D/A转换器的选择要点249
11.2.4 DAC0832与MCS-51单片机的接口设计250
本章小结256
A/D与D/A接口技术实验256
习题十一257
第12章 单片机应用系统开发与设计实例258
12.1 单片机应用系统的设计258
12.1.1 设计前的准备工作259
12.1.2 单片机应用系统的硬件设计259
12.1.3 单片机应用系统的软件设计260
12.1.4 单片机应用系统的抗干扰设计261
12.2 单片机应用软件的开发262
12.3 单片机应用系统的开发263
12.3.1 单片机应用系统的仿真263
12.3.2 单片机应用系统的制版264
12.3.3 单片机应用系统的调试264
12.3.4 单片机应用系统的编程、汇编与运行264
12.4 基于单片机的数字音乐播放器的设计实例265
12.4.1 数字音乐播放器的设计265
12.4.2 数字音乐播放器的功能描述267
12.4.3 数字音乐播放器的系统设计268
12.4.4 系统采用的关键技术269
12.4.5 系统硬件设计269
12.4.6 系统软件设计269
12.4.7 系统仿真与调试277
本章小结280
单片机应用系统开发与设计实验280
习题十二281
第13章 常用单片机简介282
13.1 AVR单片机282
13.1.1 AVR单片机的特点282
13.1.2 AVR单片机介绍283
13.1.3 AVR单片机开发工具283
13.2 PIC单片机284
13.2.1 PIC单片机的特点285
13.2.2 PIC单片机介绍285
13.2.3 PIC单片机开发工具287
13.3 Freescale单片机287
13.3.1 Freescale单片机发展历程287
13.3.2 Freescale 8位单片机288
13.3.3 Freescale 16位单片机289
13.3.4 Freescale 32位单片机291
13.3.5 Freescale单片机开发工具291
本章小结292
习题十三292
第14章 单片机系统仿真设计相关软件的使用293
14.1 利用Keil μVision调试汇编语言程序293
14.2 利用Proteus软件设计电路入门298
14.3 利用Keil μVision和Proteus软件实现系统仿真304
本章小结306
习题十四306
附录一 MCS-51指令快查表307
附录二 C语言源程序清单311
参考文献319
