本书是根据高等教育“单片机原理与接口技术”课程教学基本要求而编写的。
本书以目前使用最广泛的MCS-51系列单片机为主，介绍其工作原理、内部各功能部件的结构、应用编程及外部扩展技术。本书的特色是采用汇编语言和C语言相对照的编写方式，同时通过实例介绍汇编语言和C语言的混合编程。本书的另一特色是介绍很多新型的接口器件，如串行EPROM、串行D/A、串行A/D、V/F、F/V、μP监控器等,能使读者尽快适应以单片机为控制核心的嵌入式开发技术的新发展。本书附有实验指导，其以可在系统编程（ISP）的51系列单片机为核心实验板作为读者的实践环节。
本书是在作者总结多年的科研经验和长期单片机教学经验的基础上编写的，内容由浅入深、条理清晰；每章均有大量的应用实例，并附有习题和习题解答，书末附有常用集成电路引脚图，以方便读者查阅。
本书既可作为计算机专业和电子信息类各专业的本科生或高职高专相关专业的教材或教学参考书，也可供相关工程技术人员参考。

绪论
第0章 计算机的基础知识
0.1 微型计算机的基本结构和工作原理
0.1.1 微型计算机的系统结构
0.1.2 微型计算机的基本工作原理
0.1.3 微型计算机的主要技术指标
0.2 计算机中的数制与码制
0.2.1 计算机中的数
0.2.2 计算机中的有符号数的表示
0.2.3 进位和溢出
0.2.4 BCD码
0.2.5 BCD码的运算
0.2.6 ASCII码
0.3 小结
思考题与习题0
第1章 MCS-51单片机结构
1.1 MCS-51单片机内部结构
1.1.1 概述
1.1.2 CPU
1.2 存储器
1.2.1 程序存储器
1.2.2 外部数据存储器
1.2.3 内部数据存储器
1.3 特殊功能寄存器
1.4 时钟电路与复位电路
1.4.1 时钟电路
1.4.2 单片机的时序单位
1.4.3 复位电路
1.5 引脚功能
1.6 小结
思考题与习题1
第2章 51系列单片机的指令系统
2.1 寻址方式
2.1.1 立即寻址
2.1.2 直接寻址
2.1.3 寄存器寻址
2.1.4 寄存器间接寻址
2.1.5 变址寻址
2.1.6 相对寻址
2.1.7 位寻址
2.2 数据传送与交换指令
2.2.1 传送类指令
2.2.2 交换指令
2.3 算术运算和逻辑运算指令
2.3.1 算术运算和逻辑运算指令对标志位的影响
2.3.2 以A为目的操作数的算术运算和逻辑运算指令
2.3.3 以dir为目的操作数的逻辑运算指令
2.3.4 加1、减1指令
2.3.5 十进制调整指令
2.3.6 专对A的指令
2.3.7 乘、除法指令
2.3.8 指令综合应用举例
2.4 控制转移指令
2.4.1 调用程序和返回类指令
2.4.2 转移指令
2.4.3 空操作指令
2.4.4 指令应用举例
2.5 位操作指令
2.6 小结
思考题与习题2
第3章 MCS-51单片机汇编语言程序设计
3.1 概述
3.2 伪指令
3.3 顺序程序设计
3.4 分支程序设计
3.5 循环程序设计
3.6 位操作程序设计
3.7 子程序
3.8 小结
思考题与习题3
第4章 单片机的C语言编程——C51
4.1 C51程序结构
4.2 C51的数据类型
4.2.1 C51变量的数据类型
4.2.2 关于指针型数据
4.3 数据的存储器类型和存储器模式
4.3.1 数据的存储器类型
4.3.2 存储器模式
4.3.3 变量说明举例
4.3.4 指针变量说明举例
4.4 C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义
4.4.1 特殊功能寄存器SFR定义
4.4.2 对位变量的定义
4.4.3 C51对存储器和外接I/O口的绝对地址访问
4.5 C51的运算符
4.6 函数
4.6.1 函数的分类及定义
4.6.2 函数的定义
4.6.3 函数的调用
4.6.4 对被调函数的说明
4.7 C语言编程实例
4.7.1 C语言程序的反汇编程序(源代码)
4.7.2 顺序程序的设计
4.7.3 循环程序的设计
4.7.4 分支程序的设计
*4.8 汇编语言和C语言的混合编程
4.8.1 C语言程序和汇编语言程序参数的传递
4.8.2 C 语言程序调用汇编语言程序举例
*4.8.3 C语言和汇编语言混合编程传递的参数多于3个的编程方法
4.9 小结
思考题与习题4
第5章 输入、输出接口P0～P3
5.1 P0～P3端口的功能和内部结构
5.1.1 端口功能
5.1.2 端口的内部结构
5.2 编程举例
5.3 用并行口设计LED数码显示器和键盘电路
5.3.1 用并行口设计LED显示电路
5.3.2 用并行口设计键盘电路
5.4 小结
思考题与习题5
第6章 MCS-51单片机的中断系统
6.1 8XX51中断系统结构
6.1.1 中断源
6.1.2 中断控制的有关寄存器
6.2 中断响应过程
6.2.1 中断处理过程
6.2.2 中断请求的撤除
6.3 中断的程序设计
6.3.1 汇编语言中断程序的设计
6.3.2 C51中断程序的设计
6.4 小结
思考题与习题6
第7章 单片机的定时/计数器
7.1 定时/计数器的结构和工作原理
7.2 定时/计数器的寄存器5
7.2.1 定时/计数器方式寄存器TMOD(89H)5
7.2.2 定时/计数器控制寄存器——TCON
7.3 定时/计数器的工作方式
7.4 定时/计数器的应用程序设计
7.4.1 定时/计数器的计数初值C的计算和装入
7.4.2 定时/计数器的初始化编程
7.4.3 应用编程举例
7.4.4 门控位的应用
*7.5 定时/计数器T2
7.5.1 定时/计数器T2的结构和外部引脚
7.5.2 定时/计数器T2的寄存器
7.5.3 定时/计数器T2的工作方式
7.6 小结
思考题与习题7
第8章 单片机的串行接口
8.1 概述
8.1.1 同步和异步方式
8.1.2 通信方向
8.1.3 串行通信接口的任务
8.1.4 串行通信接口
8.1.5 波特率和发送接收时钟
8.1.6 通信线的连接
8.1.7 关于 RS-232
8.1.8 单片机串行通信电路
8.2 单片机串行口的结构与工作原理
8.2.1 串行口结构
8.2.2 工作原理
8.2.3 波特率的设定
8.3 串行口的控制寄存器
8.3.1 串行口的控制寄存器SCON
8.3.2 电源控制寄存器PCON
8.4 串行口的工作方式
8.5 串行口的应用编程
8.5.1 查询方式
8.5.2 中断法
*8.6 单片机和PC的串行通信
8.7 小结
思考题与习题85
第9章 单片机总线与存储器的扩展
9.1 单片机系统总线和系统扩展方法
9.1.1 单片机系统总线信号
9.1.2 系统扩展的方法
9.1.3 地址译码器
9.2 程序存储器的扩展
9.2.1 EPROM的扩展
9.2.2 E-2PROM的扩展
9.2.3 FLASH存储器（闪速存储器）
9.3 数据存储器的扩展
*9.4 同时扩展SRAM和大于64KB FLASH的例子
9.5 并行I/O接口的扩展
9.5.1 通用锁存器、缓冲器的扩展
9.5.2 可编程并行接口芯片的扩展
9.6 存储器和I/O口综合扩展电路
*9.7 扩展多功能接口芯片81555
9.8 小结
思考题与习题9
第10章 单片机应用接口技术
10.1 并行D/A接口技术
10.1.1 D/A概述
10.1.2 DAC0832的扩展接口
10.1.3 DAC1210的扩展接口
10.2 A/D接口技术
10.2.1 A/D概述
10.2.2 ADC0809的扩展接口
10.2.3 AD574的扩展接口
10.3 V/F(电压/频率)转换接口
10.4 F/V(频率/电压)转换接口
10.5 人机接口技术
10.5.1 键盘接口扩展
10.5.2 LED显示器扩展
10.5.3 用8279扩展键盘与LED显示器
10.5.4 LCD显示器扩展
10.6 隔离与驱动接口
思考题与习题10
第11章 串行接口技术
11.1 I2C总线扩展技术
11.1.1 I2C总线简介
11.1.2 I2C总线的通信规程
11.1.3 串行I2C E２PROM AT24CXX
11.1.4 I２C总线的编程实现
11.1.5 串行E2PROM和8XX51接口实例
11.2 SPI总线扩展接口及应用
11.2.1 SPI的原理
11.2.2 SPI总线的软件模拟及扩展技术
11.2.3 串行D/A转换器TLC5615的扩展
11.2.4 8位串行A/D转换器TLC549的扩展
11.3 小结
思考题与习题11
第12章 以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试
12.1 嵌入式系统开发与开发工具
12.1.1 MCU为核心的嵌入式系统的构成
12.1.2 嵌入式应用系统的设计原则
12.1.3 嵌入式系统的开发工具
12.1.4 嵌入式系统的调试
12.2 嵌入式系统的抗干扰技术
12.2.1 软件抗干扰
12.2.2 硬件抗干扰
12.2.3 “看门狗”技术
12.3 单片机应用系统举例——电子显示屏
12.4 小结
思考题与习题12
第13章 单片机实验指导
13.1 单片机可在线编程多功能实验板介绍
13.1.1 单片机可在线编程多功能实验板的结构框图
13.1.2 单片机可在线编程多功能实验板的面板
13.1.3 多功能实验板的电路图
13.1.4 实验板面的跳线、开关、按钮功能
13.2 多功能实验板涉及的软件介绍
13.2.1 综合测试程序的使用
13.2.2 运用在线编程软件Atmel ISP 实现在线编程
13.2.3 单片机仿真调试集成软件包WAVE的使用
13.3 实验指导
实验1 程序设计
实验2 并行接口实验
实验3 中断实验
实验4 定时/计数器实验
实验5 串行通信实验
实验6 串行E2PROM实验(选做)
实验7 串行D/A实验(选做)
实验8 串行A/D实验(选做)
13.4 系统设计选题(课程设计)
思考题与习题解答
附录A MCS-51指令表
附录B C51的库函数
附录C C51的编译、连接定位控制指令
附录D 常用集成电路引脚图
参考文献

单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU），它的出现是计算机发展史上的一个重要里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点而独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用，51单片机的发展又进入了一个新的阶段。许多专用功能芯片的内核集成了51单片机，与51系列单片机兼容的微控制器以IP核的方式不断地出现在FPGA的片上系统中。因此，目前国内众多高校仍以51单片机作为单片机课程或微机原理课程的基本机型。近年来，基于51单片机的嵌入式实时操作系统的出现与推广，表明了51系列单片机在今后的许多年中依然会活跃如故，而且在很长一段时间中将占据嵌入式系统产品的低端市场。

如果说C语言程序设计课程是软件设计的基础课，那么单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计基础课。本书以51系列单片机为背景，介绍嵌入式系统应用软件、硬件设计的基本技术。

1.在内容的编排上注意由浅入深，方便自学，以“必须”、“够用”、“适用”、“会用”为度，通过大量的典型例题，使学生重点掌握基本原理、基本的分析方法和软、硬件的设计方法，全书将表格、示意图和语言描述相结合，使基本理论的表述一目了然，方便掌握和记忆。 2.注意理论联系实际，使学生掌握以单片机为核心的嵌入式系统的开发技术。书中的例题或习题，都是采用学员自己在实验室或家中能动手做实验的元器件(当然最基本的要求要有一台电脑)。书中编有单片机实验指导，并提供一套价格低廉的在系统可编程（ISP）实验板作为一个实践平台供读者配套使用。该板兼实验功能和编程器功能于一体，使读者在家中也能做硬件实验。实验指导中介绍了单片机开发软件（仿真软件和在系统编程软件）的使用方法，安排的实验可以与ISP实验板结合使用，也可和任意外购实验平台结合使用，还可以用面包板自行搭建电路（此时需另购编程器，附录有集成电路引脚图）。总之，该实验指导具有普遍指导意义，可作为独立的实验教程。

3.本书力图反映单片机领域的新技术、新器件。

(1)采用汇编语言和C语言对照的编程方法。对于IT行业工程师来说，两种语言的编程方法都必须掌握。这是因为汇编语言的代码效率高，适时性强，从中可以理解单片机的工作机理，而且目前很多资料使用的是汇编语言。对复杂的运算或大型程序，用汇编语言的编程时间远比C语言花费多，这就降低了开发效率；而C语言的编程无需考虑具体的寄存器或存储器的分配等细节，由C51编译系统安排，从而可以加快开发者的编程速度，缩短开发周期。为了发挥两种语言的长处，书中以较多的例题介绍了C语言和汇编语言的混合编程方法。对于学过C语言的读者，编C语言的程序是轻而易举的事情。为了照顾没学过C语言的读者，本书对C语言的基本语法也做了介绍，学过以后，也能编出高质量的C语言程序。

对于两种编程语言的教学，教学单位可根据情况取舍，另一种语言让学生参考或自学。 (2)随着非总线扩展芯片的增多，书中专门对串行总线做了详细论述，并介绍了一些新型的串行器件，如串行的EPROM、串行D/A、串行A/D等。书中还以一定的篇幅介绍V/F(电压/频率转换)、 F/V(频率/电压转换)、增强型单片机中的定时/计数器2、μP监控器及看门狗等，以使读者适应单片机技术的新发展。

为了使没有先修微机原理的读者顺利学习本课程，本书安排了预备知识一章，因此该教材也可作为微机原理课程教材。

在教学中，可根据学时、对象安排教材的教学内容，其中标有*的内容为任选，可作为毕业设计或应用设计的参考资料。

本书由李群芳主笔，张士军副教授、肖看博士、黄建博士、丁国荣工程师参与编写了其中某些章节，李熠、冷岩松、张炜然、陶云彬做了实验验证工作，姚方、姚园等人完成了书中部分例题和习题的文字录入及电路绘制等工作。在此，对他们的辛勤劳动表示感谢。

感谢本书的主审谢瑞和教授，他在百忙之中抽出时间认真地审阅了全书，感谢杨明老师对本书提出了宝贵的意见和建议。

由于计算机的发展日新月异，本人水平有限，教材有很多不尽人意之处，敬请读者批评指导。

本书备有多媒体课件，如果采用本书作为教材，可向老师提供。多媒体课件、配套ISP实验板的索取及意见和建议请寄至：

430074 武汉市华中科技大学电子与信息工程系 李群芳

联系电话：027-87543581李群芳

E-mail：call_lqf@163.com

编者

2005年元月

教育考试

考研

工业技术

计算机科学理论与基础知识

软件工程及软件方法学

硬件与维护

单片计算机

汇编语言/编译原理

教材与考试

研究生英语

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计算机