内容简介

本书系统地介绍了8位单片机MCS－51系列和16位单片机8098的原理和应用技术。

首先概述了计算机的组成及工作原理，计算机中的数制和码制，然后系统地介绍了MCS－51

系列单片机的结构原理、指令系统、汇编语言程序设计、系统扩展及接口技术等内容。在此基

础上还较为详细地介绍了8098单片机的硬件结构、工作原理及指令系统等内容，为读者进

一步深入掌握和应用16位单片机打下了基础。最后通过几个应用实例介绍了8位及16位

单片机的设计与开发方法。

本书系统全面，论述深入浅出、重点突出，每章都结合实例加以说明。为便于读者巩固和

提高，每章后面都配有一定数量的习题。

本书可作为高等学校非计算机专业微机原理与应用课的教材和参考书，也可供从事单

片机开发与应用的工程技术人员参阅。

目 录

第一章 计算机基础知识

第一节 计算机发展概述

一、计算机的发展

二、微处理器及微型机的发展

第二节 计算机硬件系统组成及工作原理

一、计算机硬件系统组成

二、微型机结构特点

三、计算机工作原理

第三节 计算机中数的表示方法及运算

一、常用数制

二、数制间的相互转换

三、原码、反码和补码

四、数的定点表示和浮点表示

五、二进制信息编码

习题一

第二章 MCS－51单片机的结构和原理

第一节 MCS－51系列单片机简介

第二节 MCS－51单片机的结构及引脚功能

一、MCS－51单片机的内部结构

二、MCS－51单片机引脚功能

第三节 MCS－51的存储器结构

一、程序存储器地址空间

二、数据存储器地址空间

三、专用寄存器

第四节 时钟电路与时序

一、时钟电路

二、有关CPU时序的概念

三、CPU时序

第五节 并行输入/输出端口结构

一、P0口

二、P1 口

三、P2口

四、P3口

五、I/O口的读修改－写操作

六、I/O口的负载能力

第六节 单片机的复位

第七节 低功耗操作方式

一、HMOS型单片机的掉电操作方式

二、CHMOS型单片机的低功耗工作方式

习题二

第三章 MCS－51指令系统

第一节 指令格式及寻址方式

一、指令格式

二、寻址方式

三、指令中符号注释

第二节 MCS－51指令系统

一、数据传送类指令

二、算术运算类指令

三、逻辑运算类指令

四、控制转移类指令

五、布尔变量操作类指令

习题三

第四章 汇编语言程序设计

第一节 概述

一、程序设计语言及语言处理程序

二、汇编语言规则

三、汇编语言程序设计

第二节 顺序结构程序设计

第三节 分支结构程序设计

一、一般的无条件/条件转移程序

二、散转程序

第四节 循环结构程序设计

一、循环程序的结构

二、循环控制方法

三、多重循环程序

第五节 子程序设计

一、子程序的概念

二、子程序的调用与返回

三、主程序与子程序之间的参数传递

四、子程序及调用举例

第六节 应用程序设计举例

一、运算类程序

二、代码转换类程序

三、查表程序设计

习题四

第五章 定时器/计数器

第一节 定时器/计数器的结构和功能

第二节 方式寄存器和控制寄存器

一、方式选择寄存器TMOD

二、控制寄存器TCON

第三节 定时器/计数器的工作方式

一、方式0

二、方式1

三、方式2

四、方式3

第四节 定时器/计数器应用举例

一、定时器/计数器的初始化

二、方式0和方式1的应用

三、方式2的应用

四、门控位GATE的应用

习题五

第六章 中断系统

第一节 输入/输出控制方式

一、程序控制方式

二、中断控制方式

三、DMA方式

第二节 MCS－51单片机中断系统

一、中断源及中断请求标志

二、中断控制

三、中断处理过程

第三节 外中断源的扩展

一、利用定时器/计数器扩充外中断源

二、用中断和查询结合法扩充外中断源

第四节 中断系统的应用

习题六

第七章 串行接口

第一节 串行通信概述

第二节 MCS－51单片机串行口结构及控制寄存器

一、MCS－51串行口的结构

二、串行口控制寄存器SCON

三、专用寄存器PCON

第三节 MCS－51串行口的工作方式

一、方式0

二、方式1

三、方式2和方式3

四、波特率设计

第四节 单片机双机通信与多机通信

一、双机通信

二、多机通信

习题七

第八章 单片机系统扩展

第一节 单片机的片外总线结构

第二节 外部程序存储器扩展

一、外部程序存储器扩展概述

二、程序存储器的扩展方法

第三节 外部数据存储器扩展

一、外部数据存储器扩展概述

二、数据存储器扩展

第四节 外部E2PROM扩展

一、E2PROM2817A扩展电路

二、E2PROM2864扩展电路

第五节 I/O接口的扩展

一、简单的I/O接口扩展

二、可编程并行I/O接口芯片的扩展

三、利用串行口扩展并行I/O口

习题八

第九章 单片机键盘、显示及微型打印机接口

第一节 键盘接口原理

一、键盘工作原理

二、键盘的控制方式

第二节 显示器接口原理

一、LED显示器结构与工作原理

二、LCD显示器接口

第三节 键盘/显示器接口设计

一、用8155实现键盘/显示器接口

二、利用串行口实现键盘/显示器接口

三、用8279实现的键盘/显示器接口

第四节 微型打印机接口

一、TPμP－40A的主要性能及时序

二、字符代码及打印命令

三、TPμP－40A/16A与单片机的接口

习题九

第十章 A/D和D/A转换接口技术

第一节 模拟量输入通道

一、模拟量输入通道的构成特点

二、模拟量输入通道的组成

第二节 A/D转换接口技术

一、A/D转换硬件设计要考虑的问题

二、MCS－51单片机与8位A/D转换器接口

三、MCS－51单片机与12位A/D转换器接口

四、数据采集系统举例

第三节 D/A转换接口技术

一、MCS－51单片机与AD7520接口及应用

二、MCS－51单片机与DAC0832接口

习题十

第十一章 8098单片机组成结构

第一节 概述

一、单片机的发展过程

二、8098单片机的主要性能特点

三、8098与MCS－51系列单片机主要性能对比

第二节 8098单片机的硬件结构

一、芯片结构及引脚功能

二、中央处理器CPU

三、存储空间

四、总线的操作方式

五、系统复位与掉电保护

六、I/O口

七、8098的使用环境

习题十一

第十二章 8098单片机指令系统

第一节 操作数类型

一、字节型

二、字型

三、短整数型

四、整数型

五、位型

六、双字型

七、长整数型

第二节 寻址方式

一、寄存器直接寻址

二、间接寻址

三、自动增量间接寻址

四、立即寻址

五、短变址寻址

六、长变址寻址

七、零寄存器寻址

八、栈指针寄存器寻址

第三节 程序状态字

一、中断屏蔽寄存器

二、条件标志位

第四节 指令系统概述

第五节 指令系统详述

一、算术指令

二、逻辑指令

三、数据传送指令

四、堆栈操作指令

五、调用与转移类指令

六、循环控制指令

七、单寄存器指令

八、移位指令

九、专用控制指令

习题十二

第十三章 8098的中断系统

第一节 8098的中断源

第二节 中断控制

一、跳变信号检测器

二、中断挂号寄存器

三、中断屏蔽寄存器

四、总体中断开关

五、中断优先级

第三节 中断响应及中断优先级的改变

一、响应中断的条件

二、中断响应过程

三、中断响应时间

四、中断优先级的改变

第四节 中断系统编程举例

一、编写8098中断系统应用程序应注意的问题

二、编程举例

习题十三

第十四章 8098单片机定时器

第一节 定时器T1

一、定时器T1的工作原理

二、定时器T1的使用方法

第二节 定时器T2

一、定时器T2的工作原理

二、定时器T2的使用方法

第三节 监视定时器

一、监视定时器的工作原理

二、监视定时器的使用方法

习题十四

第十五章 高速输入、输出部件HSIO

第一节 高速输入部件HSI

一、HSI的硬件结构及引脚

二、与HSI有关的寄存器及FIFO的运作

三、HSI中断

四、HSI的使用方法及实例

第二节 高速输出部件HSO

一、HSO硬件结构及引脚

二、HSO的控制

三、HSO的中断

四、软件定时器

五、HSO的撤除

六、定时器T2作HSO的时基

七、HSO的使用方法及实例

第三节 8098单片机的A/D转换器与PWM输出

一、A/D转换器

二、脉冲宽度调制输出PWM（D/A）

习题十五

第十六章 8098单片机串行口

第一节 串行口的工作原理

一、串行口的工作方式

二、串行口的控制

第二节 串行口的使用方法及应用举例

一、串行口的使用方法

二、编程举例

习题十六

第十七章 单片机应用系统设计

第一节 概述

一、单片机应用系统设计内容

二、应用系统设计应考虑的问题

三、抗干扰设计应考虑的问题

四、单片机应用系统的开发步骤与方法

第二节 单片机应用系统开发工具简

一、单片机仿真开发器

二、多功能单片机教学实验系统

三、模拟调试软件

第三节 单片机综合应用举例

一、大功率发射台的单片机控制系统

二、分布式温度监测系统设计

三、单片机控制的抢答器/计时器

习题十七

参考文献

第一章 计算机基础知识

第一节 计算机发展概述

一、计算机的发展

电子计算机是人类20世纪最重大的发明之一。世界上第一台计算机是在1946年2月

由美国宾夕法尼亚大学的莫奇莱及埃克特等人研制成功的。该机命名为ENIAC，是Elec-

tronic Numerical Integration And Computer的缩写，意为“电子数值积分计算机”。该机共

使用了18800多个电子管，占地170平方米，耗电150千瓦，重达30吨，但它的运行速度却

只有5000次/秒。

自第一台电子计算机诞生至今的半个多世纪，计算机获得了突飞猛进的发展。人们依据

计算机性能和当时的硬件技术（主要根据所使用的电子器件），将计算机的发展划分为四代，

目前正向第五代发展。

第一代（1946年～1957年）是电子管计算机时代。这一代计算机的主要特点是采用电子

管作为逻辑部件，以水银延时线作为主存，后期则采用了磁芯存储器，以磁鼓作为辅助存储

器，数据表示主要是定点数。软件方面确立了程序设计的概念，使用机器语言编写程序，尔后

又产生了汇编语言。有代表性的计算机是1946年美藉匈牙利科学家冯·诺依曼与他的同事

们在普林斯顿研究所设计的计算机IAS。它的设计思想是依据冯·诺依曼提出的存储器程

序控制原理。采用该原理后，计算机的全部运算过程就成为自动处理过程。我们常把按照这

一原理设计的计算机称为冯·诺依曼体系结构。冯·诺依曼体系结构对后来计算机的发展

产生了深远的影响。

第二代（1958年～1964年）是晶体管计算机时代。其主要特点是用晶体管作为逻辑部

件，普遍使用磁芯作为主存储器，采用磁鼓、磁盘作为辅助存储器。软件方面有了很大发展，

出现了FORTRAN、ALGOL、COBOL等各种高级语言，简化了程序设计，还建立了程序库

和批处理的管理程序。这一代计算机除进行科学计算之外，在数据处理方面也得到了广泛的

应用，同时开始应用于过程控制。IBM公司生产的IBM－7094和CDC公司生产的CDC－1604

计算机为该时期的代表机型。

第三代（1965年～1970年）是集成电路计算机时代。其主要特点是用中、小规模集成电

路作为逻辑部件，开始采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器。在软件方面，

高级语言更普及、标准化了，在程序设计方法上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的

软件提供了技术上的保证。这一时期操作系统日益成熟且功能逐渐强化，多道程序、并行处

理技术、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件的发展，大大丰富了计算机软件

资源。这一时期，除大型机外，还生产了小型机和超小型机。它们在科学计算、数据处理、过

程控制等方面都获得了广泛应用。有代表性的机种是IBM－360系列，CDC－6600，CDC－7600

计算机。DEC公司研制成功的PDP－8，又发展成有名的PDP－11系列和VAX－11系列等小

型机。