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第一部分　单片机及其基本组成1

第1章　单片机概述2

1.1 单片机2

1.1.1　什么是单片机2

1.1.2　通用单片机和专用单片机2

1.2　单片机系统3

1.2.1 单片机的硬件系统3

1.2.2　单片机的软件系统3

1.3　单片机的发展与应用4

1.3.1 单片机发展概述4

1.3.2 MCS-51单片机系列5

思考与练习题6

1.3.3　单片机的应用6

第2章 MCS-51单片机的硬件结构7

2.1　概述7

2.1.1 MCS-51单片机的内部结构框图7

2.1.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构8

2.2 中央处理器CPU10

2.2.1 CPU的组成10

2.2.2　指令执行的基本过程10

2.2.3　时钟电路11

2.2.4　时序与时序定时单位12

2.3 MCS-51单片机的内部存储器13

2.3.1 MCS-51单片机系统的存储器结构及地址空间13

2.3.2 MCS-51单片机的内部数据存储器14

2.3.3　特殊功能寄存器16

2.3.4　堆栈及其存储特性19

2.3.5 内部程序存储器20

2.4 MCS-51单片机并行输入／输出端口20

2.4.1　端口的功能20

2.4.2　端口的内部结构与运作21

2.5 MCS-51单片机的复位26

2.5.1 复位电路26

2.5.2　单片机的复位状态26

2.6　单片机的几种工作方式27

2.6.1　程序执行方式27

2.6.2　掉电保护方式27

2.6.3　低功耗方式27

思考与练习题28

课内练习一29

第二部分　MCS-51单片机的指令系统及程序设计31

第3章 MCS-51单片机的指令系统32

3.1　指令格式及常用符号32

3.1.1　指令的汇编语言格式32

3.1.2　指令编码的格式33

3.1.3　常用的符号34

3.2 MCS-51单片机的寻址方式35

3.2.1　立即寻址35

3.2.2　直接寻址35

3.2.3　寄存器寻址35

3.2.4　寄存器间接寻址36

3.2.5　变址寻址37

3.2.6　相对寻址37

3.3.1 以累加器A为目的操作数的指令（4条）38

3.3　数据传送指令38

3.2.7　位寻址38

3.3.2　以寄存器Rn为目的操作数的指令（3条）39

3.3.3 以直接地址direct为目的操作数的指令（5条）39

3.3.4 以间接地址＠Ri为目的操作数的指令（3条）40

3.3.5 以DPTR为目的操作数的指令（1条）40

3.3.6　访问外部RAM的指令（4条）41

3.3.7　读程序存储器的指令（2条）41

3.3.8　数据交换指令（4条）42

3.3.9　堆栈操作指令（2条）43

3.4　算术运算类指令43

3.4.1　加法指令（14条）43

3.4.2　减法指令（8条）45

3.4.3　乘法指令（1条）46

3.4.4　除法指令（1条）47

3.5　逻辑运算与移位类指令47

3.5.1　逻辑与指令（6条）47

3.5.2　逻辑或指令（6条）47

3.5.3　逻辑异或指令（6条）48

3.5.4　清零与取反指令（2条）48

3.5.5　移位指令（5条）49

3.6　控制转移类指令49

3.6.1　无条件转移指令（4条）49

3.6.2　条件转移指令（8条）51

3.6.3　调用与返回指令（4条）53

3.7　位操作类指令55

3.7.1　位变量传送指令（2条）55

3.6.4　空操作指令（1条）55

3.7.2　位清零和置位指令（4条）56

3.7.3　位逻辑运算指令（6条）56

3.7.4　位条件转移指令（5条）56

思考与练习题57

软件实验一59

第4章　MCS-51单片机汇编语言程序设计63

4.1　程序设计的基本方法63

4.1.1　程序设计的步骤63

4.1.2　汇编语言源程序的编辑和汇编65

4.2　汇编语言程序的基本形式与设计举例69

4.2.1　顺序程序69

4.2.2　分支程序70

4.2.3　循环程序72

4.2.4　子程序75

4.2.5　其他实用程序78

思考与练习题86

课内练习二88

软件实验二91

第三部分　MCS-51单片机的基本功能单元95

第5章　MCS-51单片机的中断系统96

5.1 中断的基本概念96

5.1.1 中断的定义96

5.1.2 中断与调用子程序的区别96

5.1.3　中断的作用97

5.2　中断机构及操作97

5.2.1 中断源97

5.2.2　中断请求标志98

5.2.3 中断的控制99

5.3.1 中断请求100

5.3.2　中断查询和响应100

5.3　中断处理过程100

5.3.3 中断处理102

5.3.4　中断返回102

5.4　中断程序举例103

思考与练习题105

第6章　MCS-51单片机的定时器／计数器106

6.1 定时器／计数器的结构和工作原理106

6.1.1　定时方式概述106

6.1.2　定时器／计数器的结构107

6.1.3　定时器／计数器的定时与计数功能107

6.2.2　工作方式控制寄存器TMOD108

6.2　定时器／计数器的控制108

6.2.1　定时器控制寄存器TCON108

6.2.3　中断允许控制寄存器IE109

6.3　定时器／计数器的工作方式109

6.3.1　工作方式0109

6.3.2　工作方式1110

6.3.3　工作方式2111

6.3.4　工作方式3113

思考与练习题115

第7章 MCS-51单片机的串行口116

7.1　数据通信基础知识116

7.1.1　数据通信的概念116

7.1.2　通信协议116

7.1.3　数据传输模式118

7.1.4　双工通信方式119

7.1.5 串行通信接口电路119

7.1.6　串行通信总线标准120

7.2 MCS-51单片机的串行口结构与工作原理123

7.2.1 串行口结构123

7.2.2　串行口的工作原理125

7.3 串行口的控制寄存器125

7.3.1 串行口控制寄存器SCON125

7.3.2　电源控制寄存器PCON126

7.3.3 中断允许寄存器IE127

7.4　串行口的工作方式127

7.4.1 工作方式0127

7.4.2　工作方式1129

7.4.3　工作方式2131

7.4.4　工作方式3132

7.4.5　串行通信编程的程序流程133

7.5　单片机与PC的通信138

7.5.1　单片机与PC串行通信的基本方法138

7.5.2　单片机与PC串行口电平转换方法139

7.5.3　单片机与PC串行通信编程方法139

思考与练习题139

课内练习三140

硬件实验一142

第四部分　单片机的扩展技术及应用系统的研制146

第8章　MCS-51单片机的并行扩展技术147

8.1　单片机并行扩展的总线结构及编址技术147

8.1.1　并行扩展系统结构147

8.1.2　并行扩展总线的构造148

8.1.3　编址技术149

8.2　存储器的并行扩展151

8.2.1 片外存储器的访问过程151

8.2.2　存储器并行扩展实例153

8.3　单片机应用系统中并行I/O端口的扩展160

8.3.1　并行输入／输出端口的简单扩展160

8.3.2 单片机应用系统的可编程并行I/O芯片的扩展164

8.4　并行A/D和D/A转换器及其与单片机的接口180

8.4.1 A/D转换器及其与单片机的接口180

8.4.2 D/A转换器及其与单片机的接口185

8.5　单片机与LED显示器及键盘接口191

8.5.1　单片机与LED显示器的接口191

8.5.2　单片机与键盘的接口198

8.5.3 8279键盘／显示器接口芯片203

8.6　单片机与液晶显示器LCD接口214

8.6.1 ICM7211的结构与引脚215

8.6.2 ICM7211应用举例217

8.7 单片机与打印机接口218

8.7.1　微型打印机简介219

8.7.2　打印机与单片机接口219

思考与练习题221

第9章 MCS-51单片机的串行扩展技术223

9.1 I2C总线接口技术223

9.1.1 I2C总线接口223

9.1.2 I2C总线的软件模拟227

9.2 SPI串行外设接口231

9.2.2 SPI总线的软件模拟232

9.2.1 SPI总线的组成232

9.2.3 SPI总线接口应用实例233

9.3 MCS-51单片机串行口工作方式0串行扩展接口239

9.3.1 单片机串行口工作方式0串行扩展接口组成239

9.3.2　串行工作方式0串行扩展接口实例239

思考与练习题241

第10章　单片机应用系统的研制242

10.1 单片机应用系统的组成242

10.1.1　典型应用系统242

10.1.2　单片机应用系统的构成方式242

10.2　单片机应用系统研制的基本方法243

10.2.1　总体论证243

10.2.2　系统设计244

10.2.3　单片机应用系统硬件与软件的开发245

10.2.4　单片机开发系统的基本组成及作用246

10.3　单片机应用系统常用的抗干扰技术247

10.3.1　硬件抗干扰方式247

10.3.2　软件抗干扰方式248

10.3.3　采用Watch Dog Timer（看门狗定时器）技术248

思考与练习题250

课内练习四250

硬件实验二252

第五部分　单片机应用技术课程设计256

附录A259

模拟试卷一259

模拟试卷二263

附录B MCS-51单片机指令汇总267

参考文献274