第1章概述

1．1微處理器的發展歷史

1．2計算機的常用術語

1．3計算機繫統的組成及工作過程

1．4計算機的信息表示

1．4．1數制轉換

1．4．2計算機的數字編碼

1．5單片微型計算機

1．5．1單片機概念及分類

1．5．2單片機的發展及其主要品種

1．5．3單片機的主要品種

1．5．4單片機的應用

1．6本章小結

習題

第2章單片機的基本原理

2．151繫列單片機的結構原理

2．251繫列單片機的外部引腳

2．351繫列單片機的CPU

2．3．1運算部件

2．3．2控制器

2．3．3特殊功能寄存器SFR

2．451繫列單片機的存儲器結構

2．4．1程序存儲器ROM

2．4．2數據存儲器RAM

2．551繫列單片機的並行接口

2．651繫列單片機的復位

2．751繫列單片機的時序

2．7．1時鐘周期、機器周期和指令周期

2．7．2幾種典型的取指令執行時序

2．7．3訪問外部ROM的時序

2．7．4訪問外部RAM的時序

2．8本章小結

習題

第3章單片機彙編語言程序設計

3．151繫列單片機的彙編指令格式和功能描述符

3．1．1指令格式

3．1．2指令功能描述符

3．251繫列單片機指令的尋址方式

3．2．1立即尋址

3．2．2直接尋址

3．2．3寄存器尋址

3．2．4寄存器間接尋址

3．2．5變址尋址

3．2．6相對尋址

3．2．7位尋址

3．351繫列單片機的指令繫統

3．3．1數據傳送指令

3．3．2算術運算指令

3．3．3邏輯操作指令

3．3．4控制轉移指令

3．3．5位操作指令

3．451繫列單片機彙編程序常用偽指令

3．551單片機彙編語言程序設計舉例

3．5．1概述

3．5．2順序程序設計

3．5．3分支程序設計

3．5．4循環程序設計

3．5．5查表程序設計

3．5．6子程序設計

3．6本章小結

習題

第4章單片機C語言程序設計

4．1C51對標準C的擴展

4．1．1C51的數據類型

4．1．2C51的數據存儲器類型

4．1．3C51的編譯模式

4．1．4C51的標識符和關鍵字

4．2C51的變量

4．2．1C51的特殊功能寄存器變量

4．2．2C51的位變量

4．3C51的指針

4．3．1存儲器型指針

4．3．2通用指針

4．4C51的地址訪問

4．4．1用_at_定義變量地址

4．4．2預定義宏實現地址訪問

4．4．3指針實現地址訪問

4．5C51的函數

4．5．1C51函數的定義

4．5．2C51函數的參數傳遞

4．5．3C51函數的返回值

4．5．4C51的庫函數

4．6C51與彙編語言混合編程

4．6．1C51函數的內部轉換規則

4．6．2C51調用彙編程序

4．6．3彙編程序調用C51

4．6．4C51程序中嵌入彙編指令

4．7本章小結

習題

第5章Keil C51與Proteus軟件使用簡介

5．1Keil C51軟件使用

5．1．1啟動Keil C51

5．1．2新建項目文件

5．1．3添加程序文件

5．1．4編譯連接成目標文件

5．1．5運行調試、觀察結果

5．2Proteus軟件使用

5．2．1啟動Proteus 

5．2．2新建電路件

5．2．3放置件

5．2．4連接導線

5．2．5給單片機加載程序

5．2．6運行仿真查看結果

5．3本章小結

習題

第6章MCS51單片機中斷繫統

6．1中斷的基本概念

6．2MCS51中斷繫統組成

6．2．1中斷源

6．2．2中斷控制

6．3中斷處理過程

6．3．1中斷響應

6．3．2中斷響應過程

6．3．3中斷程序舉例

6．4本章小結

習題

第7章MCS51單片機定時/計數器

7．1定時/計數器的結構和工作原理

7．1．1結構構成

7．1．2工作原理

7．2定時/計數器的方式和控制寄存器

7．3定時/計數器的工作方式

7．4定時/計數器的初始化編程及應用

7．5本章小結

習題

第8章MCS51單片機串行接口

8．1基本概念

8．2MCS51的串行口硬件結構

8．2．1MCS51串行口的結構

8．2．2串行口的控制寄存器

8．3串行口的工作方式

8．3．1方式0

8．3．2方式1

8．3．3方式2和方式3

8．4串行通信接口標準

8．4．1RS232C串行口標準

8．4．2RS485標準串行總線接口

8．5單片機串行口編程及應用舉例

8．6本章小結

習題

第9章51單片機與D/A、A/D轉換器的接口

9．1D/A轉換器與51單片機的接口

9．1．1D/A轉換器概述

9．1．2典型的D/A轉換器芯片DAC0832 

9．1．3DAC0832與51單片機的接口與應用

9．2A/D轉換器與51單片機的接口

9．2．1A/D轉換器概述

9．2．2典型的A/D轉換器芯片ADC0808/0809

9．3本章小結

習題

第10章MCS51單片機的繫統擴展

10．1存儲器的擴展

10．1．1程序存儲器的擴展

10．1．2數據存儲器的擴展

10．2輸入輸出及其控制方式

10．2．1輸入輸出接口的功能

10．2．2單片機與I/O設備的數據傳送方式

10．2．3單片機擴展TTL芯片的輸入輸出

10．3鍵盤和數碼管

10．3．1LED顯示器與51單片機接口

10．3．2LCD接口及其擴展

10．4鍵盤與51單片機接口

10．4．1鍵盤概述

10．4．2獨立式鍵盤與單片機的接口

10．4．3矩陣鍵盤與單片機的接口

10．5本章小結

習題

第11章MCS51的串行總線擴展

11．1I2C總線接口及其擴展

11．1．1I2C總線基礎

11．1．2MCS51的I2C總線時序模擬

11．1．3MCS51與AT24C02的接口

11．2SPI總線接口及其擴展

11．2．1單片機擴展SPI總線的繫統結構

11．2．2單片機SPI總線的時序模擬

11．3串行時鐘日歷芯片DS1302及其接口

11．3．1DS1302的性能與引腳

11．3．2DS1302的操作

11．3．3DS1302的寄存器及RAM

11．3．4DS1302與單片機的接口 

11．4數字溫度傳感器DS18B20的應用

11．4．1DS18B20結構

11．4．2DS18B20工作原理

11．4．3DS18B20的溫度轉換過程

11．4．4DS18B20與51單片機接口

11．5本章小結

習題

第12章電子密碼鎖設計與實現

12．1設計任務及關鍵問題

12．1．1設計任務

12．1．2關鍵問題

12．2以51單片機為控制器的設計方案

12．3繫統硬件設計

12．3．1電路總體構成

12．3．2矩陣鍵盤

12．3．3開鎖控制電路

12．3．4報警電路

12．3．5密碼存儲電路

12．4繫統軟件設計

12．4．1繫統程序設計流程圖

12．4．2繫統程序設計

12．5繫統測試及結果

12．6本章小結

第13章智能溫度測控繫統

13．1設計任務及要求

13．2繫統整體方案設計

13．3繫統硬件設計

13．3．1主

13．3．2溫度傳感器DS18B20 的應用

13．3．3可控硅移相觸發電路

13．4軟件設計

13．4．1主程序流程圖

13．4．2PID控制算法

13．5繫統測試及結果

13．6本章小結

第14章函數信號發生器設計

14．1設計任務及要求

14．2繫統整體方案設計

14．3繫統硬件設計

14．3．1硬件電路總體設計

14．3．2數模轉換器PCF8591

14．4放大電路

14．5按鍵及顯示模塊

14．6軟件設計

14．6．1主程序流程圖

14．6．2主程序

14．7繫統測試及結果

14．7．1繫統硬件測試

14．7．2繫統軟件測試

14．8本章小結

本書針對信息化社會中單片機應用領域不斷擴大的趨勢，結合目前高等院校單片機教學的案例式教育理念的需要編寫而成。案例式的教學模式注重學生綜合能力的培養，在教學過程中以學生未來職業角色為核心，以社會需求為導向，兼顧理論內容與實踐技術內容的個性化培養方案，將課內教學與課外實踐活動融為一體，形成課內理論教學和課外實踐活動良性互動。通過教學實踐表明，這種教學模式對培養學生的創新思維和提高學生的實踐能力具有很好的作用。
本書第1~2章介紹51單片機的概念及結構基礎; 第3~5章介紹彙編語言程序設計、C51語言程序設計、Keil編程軟件、Proteus仿真軟件使用; 第6~8章介紹單片機的內部資源，包括時鐘、中斷、串行口的設計及使用； 第9~11章介紹51外部資源A/D、D/A轉換器接口芯片設計使用、51外部存儲器擴展、常用串行接口芯片的使用； 第12~14章提供了三個具體的項目案例的設計實現。本書以案例的形式講述了眾多貼近生活的單片機應用技術，希望通過學習本書，使讀者了解和掌握多種單片機繫統的組成，並具有一定的單片機繫統軟、硬件設計能力。
本書的主要特色: 
1． 突出設計能力的培養，突破傳統教材內容編排的局限，根據實際項目開發步驟，讓讀者在完成任務的過程中學習相關知識。以項目案例為載體，實踐、實驗與理論相結合，相互滲透，相互推動，有利於掌握單片機繫統設計技術。
2． 主要章節采用項目案例式設計，首先詳細介紹相關的基礎知識、擬采用的硬件設備； 然後根據設計要求，給出具體設計方案，以及相關軟件仿真。從實際應用出發，有利於激發讀者的學習興趣，開拓讀者思路。
3． 本書後提供了三個單片機繫統的案例應用，通過電路原理圖搭建、器件的應用分析以及C語言編寫的程序(配以詳細的說明和注釋)，幫助讀者理解和掌握繫統設計的思想。
4． 案例選自生活中常用的繫統，對於初學單片機設計的讀者，建議按章節循序漸進地閱讀。章節內容是按由易到難的順序編排的，各個例題及項目相對獨立，相關教師可以根據實際教學情況和學時進行選取。
5． “單片機原理及應用”是一門應用性較強的課程，本書以單片機的應用特性為主，原理講解精煉，注重實用性和實施性，並在硬件相關章節給出了典型的應用實例。每章都配有思考題，便於教學。
本書由於天河主編。第1~2章及第12~14章由於天河編寫，第3~5章由韓玉蘭編寫，第6~8章由郭小霞編寫，第9~11章由蘭朝鳳編寫。本書由吳海濱院長主審。本書的編寫得到了哈爾濱理工大學測控及與通信工程學院的大力支持，在此表示感謝。本書在編寫時也參考了許多同行專家的相關文獻，在此向這些文獻的作者深表感謝。
由於編寫時間倉促及水平有限，書中難免有錯誤與不足之處，懇請專家和廣大讀者批評指正。
編者

2022年5月

教學課件 仿真模型 習題答案