第1章微型計算機基礎知識1
1.1微型計算機概述1
1.1.1微型計算機的發展歷程1
1.1.2微型計算機的特點及分類4
1.1.3微型計算機的應用領域5
1.2微型計算機的基本組成及工作原理7
1.2.1微型計算機的基本組成及有關概念7
1.2.2微型計算機的指令繫統9
1.2.3微型計算機的工作原理10
1.2.4微型計算機的主要技術指標11
1.3單片機概述12
1.3.1單片機的發展歷程12
1.3.2單片機的特點及分類12
1.3.3單片機的應用領域13
1.3.4單片機的發展趨勢14
本章小結15
思考題與習題15

第2章MCS-51繫列單片機的結構及原理16
2.1MCS-51繫列單片機的內部結構16
2.2MCS-51繫列單片機的引腳及功能19
2.3MCS-51單片機的存儲結構22
2.3.1程序存儲器23
2.3.2內部數據存儲器24
2.3.3外部數據存儲器27
2.3.48051的低功耗設計27
2.4MCS-51掉電保護及低功耗設計28
本章小結29
思考題與習題29

第3章C51繫列單片機程序設計30
3.1C51語言概述30
3.2C51程序的基本結構31
3.3數據類型31
3.3.1C51數據類型31
3.3.2REG51.H頭文件33
3.4變量和C51存儲區域35
3.4.1變量的定義36
3.4.2存儲器類型36
3.4.3存儲器模式37
3.4.4變量的分類38
3.5C51地址的訪問39
3.6指針39
3.6.1指針的概念、定義和引用40
3.6.2C51的指針類型41
3.7C51函數43
3.7.1C51函數及其定義43
3.7.2C51的中斷服務函數45
3.7.3C51庫函數47
3.8C51程序設計實例———實現單片機控制流水燈48
本章小結49
思考題與習題50

第4章KeilμVision4集成開發環境及其應用51
4.1KeilμVision4軟件概述51
4.2KeilμVision4的C51開發流程54
本章小結69
思考題與習題69
第5章ProteusISIS仿真設計工具70
5.1ProteusISIS軟件概述70
5.2ProteusISIS軟件應用78
5.2.1ProteusISIS繪制原理圖的一般步驟78
5.2.2ProteusISIS軟件應用實例78
本章小結93
思考題與習題93

第6章MCS-51單片機的定時器/計數器94
6.1定時計數概念94
6.1.1計數概念94
6.1.2定時94
6.1.3溢出94
6.2定時器/計數器的結構95
6.2.1總體結構95
6.2.2工作方式寄存器TMOD及控制寄存器TCON95
6.3定時器/計數器的初始化97
6.4定時器/計數器的4種工作方式97
6.4.1工作方式0,13位計數器97
6.4.2工作方式1,16位計數器98
6.4.3工作方式2,8位自動重裝初值計數器98
6.4.4工作方式3,兩個獨立8位計數器98
6.5定時器的編程示例99
本章小結100
思考題與習題101

第7章MCS-51單片機的中斷繫統102
7.1中斷的概念102
7.1.1中斷102
7.1.2中斷源102
7.1.3中斷優先級102
7.1.4中斷響應的過程103
7.2MCS-51中斷繫統的結構103
7.3中斷請求源104
7.3.1中斷請求源及相關的特殊功能寄存器TCON和SCON104
7.3.2中斷請求標志104
7.4中斷控制105
7.4.1中斷允許寄存器IE105
7.4.2中斷優先級寄存器IP105
7.5中斷響應的條件、過程及時間106
7.5.1中斷響應的條件106
7.5.2中斷響應過程107
7.5.3中斷響應時間107
7.5.4中斷請求的撤除107
本章小結108
思考題與習題108

第8章人機接口設計109
8.1LED顯示器的結構與原理109
8.1.1LED數碼管工作原理109
8.1.2LED顯示器工作方式110
8.2鍵盤接口原理113
8.2.1按鍵消抖問題113
8.2.2鍵盤掃描方式113
8.2.3鍵盤類別114
8.2.4鍵盤接口電路115
8.3可編程鍵盤/顯示器接口Intel8279115
8.3.18279的結構與原理115
8.3.28279的引腳與功能116
8.3.38279的輸入和輸出方式117
8.3.48279的控制字和狀態字117
8.4LCD液晶顯示器120
8.4.1字符型液晶顯示模塊的組成和基本特點121
8.4.2LCD1602模塊接口引腳功能121
8.4.3LCD1602模塊的操作命令122
8.5應用示例123
本章小結125
思考題與習題125

第9章MCS-51與D/A轉換器、A/D轉換器接口設計126
9.1MCS-51與DAC的接口126
9.1.1D/A轉換器概述126
9.1.2主要技術指標126
9.1.3MCS-51與8位DAC0832的接口127
9.1.4MCS-51與12位DAC1208的接口129
9.2MCS-51與ADC的接口130
9.2.1A/D轉換器概述130
9.2.2MCS-51與ADC0809(逐次比較型)的接口132
9.3DAC8032波形發生器示例134
本章小結135
思考題與習題135

第10章串行通信技術136
10.1串行通信概念136
10.1.1串行通信的分類136
10.1.2串行通信的波特率137
10.1.3串行通信的方式137
10.1.4串行通信的校驗138
10.2串行接口138
10.2.1串口的工作方式138
10.2.2MCS-51串口波特率139
10.3串行通信接口的應用示例140
本章小結143
思考題與習題143

第11章單片機應用繫統設計144
11.1多功能數字時鐘設計144
11.1.1繫統要求144
11.1.2硬件電路設計144
11.1.3軟件程序設計148
11.2溫度測量繫統設計156
11.2.1繫統要求156
11.2.2硬件電路設計156
11.2.3軟件程序設計160
11.3數字密碼鎖繫統設計165
11.3.1繫統要求165
11.3.2硬件電路設計165
11.3.3軟件程序設計168
11.4水溫控制繫統設計173
11.4.1繫統要求173
11.4.2硬件電路設計173
11.4.3軟件程序設計177
11.5全自動洗衣機設計183
11.5.1繫統要求183
11.5.2硬件電路設計183
11.5.3軟件程序設計186

附錄A萬用表的使用192
附錄B示波器的使用194
附錄CMCS-51單片機引腳圖198
參考文獻200

單片機技術已成為電氣電子、自動化和計算機技術等專業學生必須掌握的一項基本技能。農業領域中基於單片機的蔬菜大棚溫控繫統,實現了溫度的智能化調節,降低了成本;新能源領域中基於單片機控制的逐日式太陽能小車,提高了太陽能資源的利用率。在目前“互聯網 ”的大背景下,我國傳統家居行業向科技化、智能化發展,以單片機為“控制中樞”的智能家居產業的成熟推動單片機在“人工智能”領域新發展,也為單片機學科研究方向開拓新出發點。

本書以培養學生的工程實踐能力為目標,以51單片機為載體,以C語言為主線,以Proteus設計仿真平臺為手段,介紹了單片機的內部結構、接口及其應用;以工程應用需求為知識切入點,充分發揮C51語言的特點,在講清單片機基本結構的基礎上,重點講解繫統擴器件的使用,注重通過原理圖設計、源程序編寫、軟硬件聯調來降低學習難度和提高學習質量,培養學生的綜合分析能力、排除故障能力和開發創新能力。

本書分為三部分。部分為基礎篇,內容包括微型計算機與單片機基礎知識、MCS-51單片機硬件結構、KeilμVision4集成開發環境和Proteus仿真軟件、MCS-51指令繫統與彙編語言程序設計、單片機的C語言程序設計。第二部分為提高篇,包括MCS-51單片機的中斷繫統與定時/計數器、MCS-51單片機的串行通信、單片機應用中的人機接口、單片機模擬量輸入/輸出接口。第三部分為拓展篇,介紹單片機應用繫統開發,力求在夯實51單片機知識的基礎上,將理論與實踐結合,將單片機理論、實踐、工程方法與人工智能技術結合為一體,為讀者呈現創新特色的單片機教材。

感謝劉恆老師對本書編寫工作給予的支持和幫助,感謝陳懷新、劉瑤、邵東威、張松對本書的整理彙總,在編寫過程中,對書稿反復研討、修改。

 由於編者水平有限,書中難免有錯誤與不妥之處,懇請讀者批評指正。