第1章  單片機技術概述 1
1.1  單片機的發展 1
1.2  單片機的特點 2
1.3  單片機的應用 3
1.4  常用單片機簡介 5
1.5  單片機常用術語 7
1.6  小結 8
思考與練習 9
第2章  MCS-51單片機硬件基礎 10
2.1  MCS-51單片機內部結構及CPU 10
2.1.1  內部結構 10
2.1.2  8051CPU 11
2.2  MCS-51單片機引腳功能 13
2.3  MCS-51單片機存儲器結構 17
2.3.1  程序存儲器 17
2.3.2  數據存儲器 18
2.4  MCS-51單片機時鐘及CPU時序 21
2.4.1  單片機時鐘 21
2.4.2  CPU時序 23
2.5  MCS-51單片機低功耗工作方式 23
2.6  小結 24
思考與練習 25
第3章  MCS-51單片機C語言程序設計基礎 26
3.1  C51概述 26
3.2  C51數據類型 26
3.3  C51變量定義 28
3.3.1  變量存儲類型與存儲區 28
3.3.2  變量的絕對定位 30
3.3.3  C51位變量的定義 30
3.3.4  C51特殊功能寄存器的定義 32
3.3.5  C51指針的定義 33
3.3.6  指針的應用 33
3.4  C51函數的定義 35
3.5  C51中的運算符和表達式 36
3.6  C51語句和控制結構 41
3.7  C51編程實例 46
3.8  C51程序開發軟件Keil C簡介 48
3.8.1  建立工程項目 48
3.8.2  建立C語言程序文件並編譯 50
3.8.3  調試與仿真 53
3.9  小結 55
思考與練習 55
第4章   項目一：按鍵控制8個LED燈花樣顯示 56
4.1  MCS-51單片機I/O口結構及工作原理 56
4.1.1  P0口結構與應用 56
4.1.2  P1口結構與應用 60
4.1.3  P2口結構與應用 60
4.1.4  P3口結構與應用 61
4.2  MCS-51單片機I/O口編程 62
4.3  項目設計 63
4.4  小結 67
思考與練習 67
第5章  項目二：兩級外部中斷控制LED燈做不同顯示 69
5.1  中斷技術概述 69
5.1.1  中斷的概念 69
5.1.2  中斷的功能 70
5.2  MCS-51單片機中斷繫統 70
5.2.1  中斷繫統結構 70
5.2.2  中斷繫統中的特殊功能寄存器 71
5.3  外部中斷功能編程實例 75
5.4  項目設計 77
5.5  外部中斷源擴展 79
5.6  小結 80
思考與練習 81
第6章  項目三：單片機控制多位LED數碼管動態顯示 82
6.1  LED數碼管結構及顯示原理 82
6.2  LED數碼管靜態顯示及實例 85
6.3  LED數碼管動態顯示及實例 86
6.4  項目設計 89
6.5  小結 92
思考與練習 92
第7章  項目四：單片機控制16×16 LED點陣顯示漢字 93
7.1  LED點陣結構及顯示原理 93
7.1.1  LED點陣結構 93
7.1.2  顯示原理 93
7.2  8×8點陣應用實例 95
7.3  16×16點陣漢字顯示 97
7.3.1  LED漢字點陣的編碼原理 98
7.3.2  字模的提取 98
7.3.3  16×16 LED點陣構成 99
7.3.4  應用實例 99
7.4  項目設計 103
7.5  小結 114
思考與練習 114
第8章  項目五：單片機4×4矩陣鍵盤輸入並顯示 115
8.1  按鍵的識別與抖動 115
8.2  獨立式鍵盤設計 116
8.3  矩陣式鍵盤結構與掃描方法 117
8.3.1  矩陣式鍵盤結構 117
8.3.2  行掃描法原理及編程 117
8.3.3  行列反轉法原理及編程 118
8.4  項目設計 120
8.5  小結 125
思考與練習 126
第9章  項目六：單片機對外部脈衝計數並定時控制 127
9.1  MCS-51單片機定時器/計數器結構 127
9.2  AT89C51單片機定時器/計數器工作方式與工作模式 128
9.2.1  特殊功能寄存器TMOD和TCON 128
9.2.2  定時器的四種模式及應用 130
9.3  AT89C51單片機定時器/計數器編程實例 133
9.3.1  編程初始化步驟 133
9.3.2  編程實例 133
9.4  項目設計 138
9.5  小結 141
思考與練習 141
第10章  項目七：LCD1602液晶顯示的電子密碼鎖設計 142
10.1  LCD1602液晶顯示模塊 142
10.2  LCD1602液晶顯示設計實例 147
10.3  項目設計 150
10.4  小結 161
思考與練習 161
第11章  項目八：單片機與PC互發數據 162
11.1  數據通信方式 162
11.2  AT89C51單片機串口結構及工作原理 164
11.3  串口工作方式及控制 165
11.3.1  串口相關的特殊功能寄存器 165
11.3.2  串口工作方式 167
11.3.3  波特率設計 169
11.4  串口應用實例 170
11.4.1  串口編程初始化步驟 170
11.4.2  方式0應用實例 170
11.4.3  方式1應用實例 173
11.4.4  方式3應用實例 175
11.5  串口項目設計 176
11.6  小結 182
思考與練習 182
第12章  項目九：單片機片外三總線擴展並行SRAM 183
12.1  MCS-51單片機並行擴展三總線結構 183
12.2  擴展片外並行RAM方法 184
12.2.1  常用靜態RAM芯片 184
12.2.2  單片機與6264的接口設計 185
12.2.3  訪問片外RAM的軟件編程 188
12.3  項目設計 189
12.4  小結 191
思考與練習 191
第13章  項目十：ADC0809多通道電壓采集與顯示 192
13.1  ADC0809簡介 192
13.2  ADC0809與AT89C51的接口及編程方法 194
13.2.1  采用I/O口控制方式 194
13.2.2  采用總線操作方式 196
13.3  項目設計 198
13.4  小結 202
思考與練習 202
第14章  項目十一：基於DAC0832的數字波形發生器 203
14.1  DAC0832簡介 203
14.2  DAC0832與AT89C51的接口及編程方法 205
14.2.1  直通方式 205
14.2.2  單緩衝方式 206
14.2.3  雙緩衝方式 207
14.3  項目設計 208
14.4  小結 212
思考與練習 212
第15章  項目十二：AT89C51擴展串行E2PROM AT24C02 213
15.1  I2C總線簡介 213
15.1.1  I2C總線信號邏輯 214
15.1.2  I2C總線數據傳輸過程 214
15.2  AT89C51擴展I2C總線方法 215
15.3  AT89C51擴展I2C總線編程 217
15.4  項目設計 218
15.5  小結 223
思考與練習 224
第16章  項目十三：單片機擴展SPI總線接口 225
16.1  SPI總線簡介 225
16.2  AT89C51擴展SPI總線接口方法 226
16.3  AT89C51擴展SPI總線程序編寫方法 226
16.3.1  數據輸出 226
16.3.2  數據輸入 228
16.3.3  數據同時輸入/輸出 229
16.4  項目設計1：AT89C52擴展串行A/D轉換器TLC2543 230
16.4.1  TLC2543簡介 230
16.4.2  項目設計 233
16.5  項目設計2：AT89C52擴展串行D/A轉換器TLC5615 236
16.5.1  TLC5615簡介 236
16.5.2  項目設計 238
16.6  小結 240
思考與練習 240
第17章  項目十四：AT89C51控制的直流電機調速繫統 241
17.1  直流電機工作原理 241
17.2  單片機控制直流電機的驅動電路設計 242
17.3  單片機控制直流電機的程序編寫方法 244
17.4  項目設計 246
17.5  小結 250
思考與練習 250
第18章  項目十五：AT89C51控制的步進電機調速繫統 252
18.1  步進電機工作原理 252
18.1.1  步進電機簡介 252
18.1.2  步進電機轉動機理 252
18.1.3  28BYJ-48型步進電機控制原理 254
18.2  AT89C51控制步進電機的驅動電路設計 255
18.3  AT89C51控制步進電機的程序編寫方法 257
18.4  項目設計 259
18.5  小結 263
思考與練習 263
第19章  項目十六：AT89C51單片機多級通信 264
19.1  單片機多機通信原理 264
19.2  AT89C51單片機多機通信程序設計 265
19.3  項目設計 272
19.4  小結 279
思考與練習 280
附錄A  ASCII碼表 281
附錄B  C51庫函數 282
B.1  本征函數intrins.h 282
B.2  絕對地址存取庫函數absacc.h 283
B.3  數學函數math.h 283
B.4  輸入/輸出庫函數stdio.h 285
B.5  字符串函數string.h 287
參考文獻 289 

單片機技術是一門實踐性非常強的專業技術課程。對某一專業技術，往往需要經過理論學習與實踐訓練過程的反復交叉纔能掌握。因此，隻有按照理論—實踐—理論—實踐的路線去培養訓練學生，纔能達到最佳的教學效果。
當前眾多的單片機技術教材，一般注重於對理論知識的介紹，各章節知識點相對比較孤立，在實踐練習方面大多停留在以實例仿真促進對相應知識點的理解和掌握上，缺乏從工程應用的角度教會讀者如何繫統地分析問題和進行設計能力訓練，在技能培養方面同工程應用中的實際問題聯繫不夠緊密。
編者具有多年的單片機技術教學和工程實踐經驗，從學習技術的客觀規律出發，開展了以項目驅動法教學的單片機技術課程改革，並取得了顯著的教學效果。通過對課程改革經驗的總結和提煉，我們組織編寫了本書，並根據實際教學應用效果和廣大師生反饋進行了修訂。本書緊密結合應用型人纔培養的目標，從切實提高學生的應用實踐能力出發，以工程項目設計為載體，引導學生進行51單片機知識點的學習和應用實踐能力訓練。同時，本書貫徹黨的二十大精神，堅持為黨育人、為國育纔，以立德樹人為根本任務，結合專業特點和章節內容，多方位培養學生的愛國情懷、工匠精神、創新意識和職業素養。
本書首先對51單片機的硬件基礎、單片機的C語言編程等方面進行了詳細的介紹，然後針對51單片機的各功能模塊，從工程應用的需要出發，設計了I/O口輸入輸出功能、外部中斷功能、LED數碼管顯示技術、LED點陣顯示技術、LCD液晶顯示技術、鍵盤繫統設計、定時器/計數器應用、串行口通信技術、A/D轉換器應用、D/A轉換器應用、並行RAM擴展、I2C總線擴展、SPI總線擴展、直流電機控制、步進電機控制、多機通信等十六個部分，采用項目驅動的方式，以項目設計內容帶動知識點學習，以硬件電路、軟件編程、運行調試等的設計實現帶動實踐應用能力的訓練。
本書主要具有以下幾個特點。
(1) 從工程應用的實際出發，優化了教學內容，刪繁就簡，抓住核心知識，摒棄過時的理論與技術，補充新技術、新方法。例如：去除了彙編指令和彙編語言編程部分，直接培養學生的單片機C語言編程應用能力；在串口通信部分，補充了當前已廣泛采用的“USB轉串口”硬件接口方法。
(2) 以項目設計任務為主線帶動相關知識點的介紹和應用技能訓練，通過對多個訓練項目的設計與實現，達到對51單片機所有和功能模塊的繫統學習和訓練。
(3) 通過項目設計案例使理論知識和實踐應用密切聯繫，設計方案緊扣工程實際，注重引導讀者了解工程應用中需要考慮的實際問題和解決思路，培養工程化設計意識，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。
(4) 項目知識點的學習由淺入深，先進行基本編程方法練習，在此基礎上，進一步開展工程項目的綜合設計與編程。
(5) 每一個項目的設計例程都在Proteus仿真軟件中運行通過，便於讀者實踐練習。
(6) 每章結尾以小結的形式，對關鍵知識和技術要點進行總結和延展，並結合內容特點，自然融入了愛國情懷、工匠精神、科學素養、創新意識、責任意識、社會主義核心價值觀等方面的內容，發揮了單片機技術課程的思政育人功能。
全書共分為19章。第1章為單片機技術概述；第2章介紹MCS-51單片機的硬件基礎；第3章介紹51單片機的C語言程序設計基礎；第4章～第19章為項目設計，分別針對單片機的I/O口輸入輸出功能、外部中斷功能、LED數碼管顯示技術、16×16 LED點陣顯示技術、鍵盤繫統設計、單片機定時器/計數器應用、LCD1602液晶顯示技術、串行口通信技術、8位並行A/D轉換器應用、8位並行D/A轉換器應用、並行RAM擴展、I2C總線擴展、SPI總線擴展、直流電機控制、步進電機控制、多機通信等內容設計了16個項目。該部分首先介紹基本知識點及應用方法，緊跟著進行項目設計訓練，包括硬件電路設計、軟件編程、繫統仿真等，有效促進讀者對知識的理解並提高其實踐應用能力。
本書由南陽理工學院的牛軍、黃大勇、薛曉、曹原和陳華敏等老師組稿和編寫，全書由牛軍統編和審定。其中，牛軍編寫了第3、7、15、16章和附錄，黃大勇編寫了第6、9、13、14章，薛曉編寫了第10、11、12章，曹原編寫了第1、2、4、5章，陳華敏編寫了第8、17、18、19章。
本書PPT教學課件和案例源文件可通過http://www.tupwk.com.cn/downpage下載。
衷心期望本書能夠對讀者的8051單片機學習有所幫助和提高，同時也真誠地歡迎讀者對本書的疏漏給予批評和指正。
服務郵箱：476371891@qq.com。

                                              編  者           
                                        2023年1月於南陽理工學院