本書以80C51為代表介紹51單片機的工作原理與應用實例。書中采用C51語言和彙編語言編程，其中C51語言作為主要編程語言，彙編語言作為輔助編程語言，以此為單片機的程序開發打下更加堅實的基礎；內容編排采用理論與應用實例緊密銜接的做法，解決了教材內容在理論與應用之間存在較大時間差的問題；采用Proteusv8實現了以前要用Proteusv7+Keil兩個軟件纔行的C51程序開發，簡化了教材內容，降低了學；堅持學以致用的原則，書中所選的應用實例都具有較強的應用背景，其中第9章的綜合應用實例——智能儀器設計與PCB布版更加突出了“從概念到產品”的教學理念。本書保持了方便讀者學統做法。每章都有內容概述、本章小結、思考與練末附有教學實驗。本書的實例都行運行，確保程序正確無誤。在手機版和電腦版的雙繫統課程網站（http://51mcu.cn/dpj5/）教學PPT、實例資料、教學實驗指南、實例、思考與練、思維導圖和軟件用法閱讀材料。本書的C51語言不是從零基礎開始的，僅適合於具有一定C語言基礎的讀者。本書可作為高等工科院校機械類、電氣類、電子信息類、計算機類各專業80學時及以下要求的教材，也可作為嵌入式應用繫統設計、生產從業人員的崗位培訓教材及自學參考書。

第1章 單片機基礎知識概述

1.1 單片機概述

1.1.1 單片機的基本概念

1.1.2 單片機的應用領域

1.1.3 主流單片機及其特點

1.1.4 單片機發展趨勢

1.1.5 關於學機

1.2 單片機預備知識

1.2.1 數制及其轉換

1.2.2 有符號數

1.2.3 位、字節和字

1.2.4 BCD碼

1.2.5 ASCII碼

1.2.6 基本邏輯門電路

1.3 Proteus軟件簡介

本章小結

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第2章 MCS-51單片機的結構組成

2.1 單片機的基本結構

2.1.1 MCS-51單片機的內部結構

2.1.2 MCS-51外部引腳能

2.2 單片機的存儲器結構

2.2.1 存儲器劃分方法

2.2.2 程序存儲器

2.2.3 數據存儲器

2.3 單片機的復位與時序

2.3.1 單片機的復位

2.3.2 單片機的時序

2.4 單片機並行I/O口

2.4.1 P1口

2.4.2 P3口

2.4.3 P0口

2.4.4 P2口

2.5 繪制Proteus原理圖

2.5.1 創建新工程

2.5.2 原理圖繪圖界面

2.5.3 繪圖基本方法

2.5.4 Proteus繪圖實例

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第3章 彙編語言及設計基礎

3.1 彙編語言概述

3.1.1 彙編指令格式

3.1.2 描述操作數的簡記符號

3.2 MCS-51指令繫統簡介

3.2.1 數據傳送與交換類指令

3.2.2 算術運算類指令

3.2.3 邏輯運算及移位類指令

3.2.4 控制轉移類指令

3.2.5 尋址方法

3.2.6 偽指令

3.3 彙編程序設計基礎

3.3.1 彙編程序設計步驟

3.3.2 彙編程序編譯方法

3.3.3 彙編程序應用舉例

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第4章 C51語言及通用I/O口應用

4.1 C51的程序結構

4.1.1 C51語言概述

4.1.2 C51的程序結構

4.2 C51的數據結構

4.2.1 C51變量

4.2.2 C51指針

4.3 C51與彙編語言的混合編程

4.3.1 在C51程序中調用彙編程序

4.3.2 在C51程序中嵌入彙編代碼

4.4 C51開發方法

4.4.1 C51程序編譯

4.4.2 C51調試

4.5 通用I/O口方式的簡單應用

4.5.1 基本輸入/輸出設備與應用

4.5.2 數碼管原理與靜態顯示應用

4.6 通用I/O口方式階應用

4.6.1 數碼管動態顯示原理與應用

4.6.2 行列式鍵盤原理與應用

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第5章 單片機的中斷繫統

5.1 中斷的概念

5.2 中斷控制繫統

5.2.1 中斷繫統結構

5.2.2 中斷的控制

5.3 中斷控制過程

5.4 中斷編程和應用實例

5.4.1 中斷應用實例

5.4.2 擴充外部中斷源

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第6章 單片機的定時/計數器

6.1 定時/計數器的工作原理

6.1.1 基本原理

6.1.2 結構組成

6.2 定時/計數器的控制

6.2.1 TMOD寄存器

6.2.2 TCON寄存器

6.3 定時/計數器的工作方式

6.3.1 方式

6.3.2 方式

6.3.3 方式

6.3.4 方式

6.4 定時/計數器的應用實例

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第7章 單片機的串行口

7.1 串行通信概念

7.2 MCS-51的串行口控制器

7.2.1 串行口內部結構

7.2.2 串行口控制寄存器

7.3 串行口工作方式0及其應用

7.4 串行口工作方式1及其應用

7.5 串行口工作方式2及其應用

7.6 串行口工作方式3及其應用

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第8章 單片機的外圍接口技術

8.1 51單片機的線結構

8.1.1 片外線形式

8.1.2 地址鎖存器的原理與接口

8.2 簡單並行擴展的原理與接口應用

8.2.1 訪問擴展接口的軟件方法

8.2.2 利用74273擴展並行輸出口

8.2.3 利用74244擴展並行輸入口

8.3 D/A轉換器的原理與接口應用

8.3.1 DAC0832的工作原理

8.3.2 DAC0832的應用實例

8.4 A/D轉換器的原理與接口應用

8.4.1 ADC0809的工作原理

8.4.2 ADC0809的應用實例

8.5 開關量驅動原理與接口應用

8.5.1 驅動接口方式

8.5.2 驅動接口的應用實例

8.6 液晶顯示模塊的原理與接口應用

8.6.1 LM1602模塊的工作原理

8.6.2 LM1602模塊的應用實例

8.7 串行的原理與接口應用

8.7.1 串行A/D轉換器MAX124X

8.7.2 串行D/A轉換器LTC145X

8.7.3 串並轉換器74HC

8.7.4 I2線E2PROM存儲器AT24CXX

8.7.5 串行日歷時鐘DS

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第9章 單片機應用繫統開發

9.1 單片機繫統設計開發過程

9.1.1 單片機典型應用繫統

9.1.2 單片機應用繫統的開發過程

9.2 單片機繫統可靠性技術

9.2.1 硬件抗干擾技術概述

9.2.2 軟件抗干擾技術概述

9.3 單片機綜合應用實例――智能儀器

9.3.能概述

9.3.2 硬件電路設計

……

“單片機原理及應用”是工科院校普遍開設的一門專業技術基礎課，旨在使讀者通過對MCS-5pan>單片機的學握單片機軟硬件繫統的工作原理及單片機初級應用繫統的開發技能，為以後從事高性能單片機技術應用奠定理論與實踐基礎。

作者長期從事單片機的教學與科研工作，曾出版過《單片機原理及應用（C5pan>語言版）》教

材。本書作為其姊妹篇，在保持原有風格體繫的基礎上，采用了C5pan>語言和彙編語言兩種編程語言的編排方案，以此為單片機的程序開發打下更加堅實的基礎。其中，C5pan>語言作為單片機的主要編程語言，以達到能熟練編程和靈活應用為目標，而彙編語言作為輔助編程語言，以達到能讀懂並編寫簡單源程序為目標。

本書之前版本發行後得到了同行與讀者認可，曾入選““十二五’普通高等教育本科規劃教材”，並獲“全國電子信息類優秀教材”，已被全國150多所院校選為教學用書，成為單片機課程的暢銷教材。不過實踐也表明，本書之前版本存在著一個軟肋，那就是需要將Proteus和Keil兩種仿直軟件聯合使用纔能講行C5pan>程序開發，這樣就使單片機的學增加。

隨著Proteus軟件升級到v8，Proteus中新增了C5pan>程序的編輯、編譯和調能，

這使得如同彙編程序開發一樣，僅用Proteus v8一款軟件也行C5pan>程序開發。雖然C5pan>程序的編譯還是需要Keil提供後臺支持，但由於不再需要人為操作Keil運行，因而會使C5pan>程序開發難度顯著降低。

作者正是看中了Proteus v8的這一變化，認為它可對基於的單片機教材帶來一次新的

變革。告別Keil不僅有利於簡化教材內容，也能讓讀者將學集中在Proteus v8單一軟件上，這無疑是一個降低單片機學的福音。

本次教材再版的主要變化在於，將第4版中基於Keil的原理、實例、教學實驗、

思考與練容都以Proteus 8.1pan>章的內容，使其條理性和前沿性顯著增強；調整了第8章的編排結構，增/減了部分接口內容，使外圍接口技術更加充實完整；在第9章的智能儀器實例中增加了PCB布版內容，突出了“從概念到產品”的教學理念：由於本書課程網站中設有“閱讀材料”欄目，因而本書附錄中不再保留閱讀材料內容。

由於本書較第4版的內容變化較多，可能會給使用第4版教材的讀者帶來一些不便。作為彌補措施，我們已經更新了教學PPT、實例資料、實例、教學實驗指南、思考與練、思維導圖和軟件用法閱讀材料等，歡迎大家通過課程網站（htp://51mcu.cn/dpj5/）選用。

本書由林立和張俊亮共同編寫完成，出版過程中得到了電子工業出版社的大力支持和幫助，是高等教育分社的凌毅編輯做了大量細致的工作，在此謹致以誠摯的謝意。

本書一定還有許多不妥之處，書中漏誤在所難免，殷切期望讀者給予批評指正，聯繫郵箱

cmee0@163.com。

1.pan>單片機概述

1.1.pan>單片機的基本概念

現代微型計算機技術有兩大發展分支。一個分支是為滿足眾多個人應用場合需要而發展的

通用微型計算機繫統（Universal microComputer System，UCS）,也稱為個人計算機（PersonalComputer,PC），其主要技術目標是追求高速計算和海量存儲能力。它的發展方向是CPU速度不斷提升和存儲容量不斷擴大。PC由CPU+存儲器+主板+顯卡+聲卡+網卡+顯示器+鼠標+鍵盤等設備組成。

另一個分支是能嵌入對像體繫中，以實現對像體繫智能化為目的的一類專用計算機繫統，又稱為嵌入式計算機繫統(Embed Computer System,ECS）。其主要技術目標是，滿足被控對像體繫的物理、電氣和環境及產品成本等要求，它的發展方向是與對像繫統密切相關的嵌入性能、控制能力與控制可摹任。

對於船舶駕駛室集中控制臺、電站鍋爐集中控制繫統、鋼廠自動配料控制繫統等大型被控對像。可以通過對PC

但是對於家用電器、儀器、工控儀表、汽車電器等眾多小型對像繫統，則無法通過IPC實現其智能化。這就需要發展一類特殊的嵌入式計算機繫統，使其能嵌入這些小型被控對像之中,成為智能化的核心。為此，單片微型計算機（Single Chip Microcomputer,SCM）,簡稱單片機，就應運而生了。

單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把中央處理器（CPU）、程序存

儲器（ROM）、數據存儲器（RAM）、並行輸入/輸出（I/O）口、串行口、中斷繫統、定時/計數器（T/C）線控制器、片內時鐘等電路，集成到一塊硅片上構成的一個微型計算機繫統，即一塊芯片就是一臺微型計算機。圖1.pan>為Intel（英特爾）公司早年研發的MCS-5pan>單片機的內部結構和40引腳的80C5pan>芯片外形。

雖然單片機隻是一個單一的芯片，但如果將其與相關電路結合在一起，並在專門為其開發的程序控制下，便可組成一個智能化的應用繫統。圖1.2是一個用單片機控制電機的應用繫統實例。

由圖1.2可見，單片機與外圍電路，如支持電路、接口電路、輸入電路、被控電路，以及控