单片机原理及接口技术（关丽荣）

单片机具有体积小、集成度高、控制功能强、性能价格比高等独特的优点，在工业控制、智能化仪表、数控设备、数据采集、通信以及家用电器等领域中得到了广泛的应用。为了满足市场对应用型本科人才的需求，使应用型本科院校的学生在短时间内能更好地掌握单片机研发技术，同时也为适应单片机原理及应用课程教学改革，编者结合多年一线教学和实践经验，在考察了大量同类教材的基础上，经过总结编写了本书。

本书编写注重基础，强调接口应用，具有以下主要特色。

① 从应用研发角度完整介绍单片机应用系统开发流程。

② 按实际应用模块安排章节内容，并将原理及指令穿插在各个模块中。

③ 补充应用系统实例中涉及的常用元器件知识。

④ 从接口技术应用介绍汇编语言、C51语言两种程序设计方法。

⑤ 习题安排结合教学例题，突出实践性、应用性、创新性。

本书编写的目的是希望高等学校机械类专业及相关非电子类专业学生在学习单片机原理及接口技术时能从实际工程的角度出发，在掌握单片机基本原理及应用技术的基础上，领会单片机原理，掌握这门课程的工程应用技能，适应市场需要，做到学以致用。

本书由沈阳理工大学关丽荣、岳国盛主编，沈阳理工大学韩辉、杨旗与沈阳建筑大学张辉参与了本书部分章节的编写工作。全书由关丽荣统编、定稿。本书在编写的过程中，借鉴了一些参考文献中提到的成果，在此表示诚挚的感谢。

尽管我们竭尽全力，但毕竟自身水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者和同行批评指正。

编者

本书以Intel公司8051单片机为例，系统地介绍了单片机基础知识及接口应用，全书共分9章，具体内容包括8051单片机基础知识、C51语言入门、Keil μVision集成开发环境和单片机的内部结构及小系统；单片机指令格式、寻址方式、数据传送指令和输出接口电路应用；8051单片机时序、控制转移指令及输入口应用；算数运算指令和常用外部设备键盘、数码管、液晶显示器接口应用；逻辑运算及移位指令和8051单片机中断应用；逻辑操作指令及单片机内部定时器的典型应用；单片机与A/D、D/A接口电路应用；8051单片机串行口电路应用。全书注重基础，强调接口应用，以大量简单易懂的典型实例来对单片机软硬件设计进行详细说明和论述，同时为了加深对教材内容的理解，书后配有一定数量的习题与思考题。本书可作为高等学校机械类专业及相关专业本科教材，还可作为相关专业专科教材，也可作为从事单片机系统应用开发的工程技术人员的初级参考书。

本书以Intel公司8051单片机为例，系统地介绍了单片机基础知识及接口应用，全书共分9章，具体内容包括8051单片机基础知识、C51语言入门、Keil μVision集成开发环境和单片机的内部结构及最小系统；单片机指令格式、寻址方式、数据传送指令和输出接口电路应用；8051单片机时序、控制转移指令及输入口应用；算数运算指令和常用外部设备键盘、数码管、液晶显示器接口应用；逻辑运算及移位指令和8051单片机中断应用；逻辑操作指令及单片机内部定时器的典型应用；单片机与A/D、D/A接口电路应用；8051单片机串行口电路应用。全书注重基础，强调接口应用，以大量简单易懂的典型实例来对单片机软硬件设计进行详细说明和论述，同时为了加深对教材内容的理解，书后配有一定数量的习题与思考题。本书可作为高等学校机械类专业及相关专业本科教材，还可作为相关专业专科教材，也可作为从事单片机系统应用开发的工程技术人员的初级参考书。

第1章8051单片机的基础知识及开发工具1

1.1计算机中的主要数制及转换1

1.1.1计算机中的数制1

1.1.2数制之间的转换2

1.1.3计算机中数的表示形式4

1.2计算机中数和字符的编码5

1.3单片机基本认知6

1.3.1单片机的概念及特点6

1.3.2单片机的应用7

1.3.3单片机的开发环境7

1.3.4单片机系统的程序开发流程8

1.4C51语言入门8

1.4.1C51语言概述8

1.4.2C51语言数据类型9

1.4.3C51语言变量与存储类型10

1.4.4C51语言地址的访问10

1.4.5C51语言函数11

1.5Keil μVision集成开发环境12

1.5.1软件简介12

1.5.2Keil使用方法15

习题与思考题23

第2章8051单片机的内部结构与小系统24

2.18051单片机的内部结构24

2.1.1CPU24

2.1.2存储器27

2.1.3并行I/O口30

2.1.4可编程串行口31

2.1.5定时器/计数器31

2.1.6中断系统32

2.28051单片机的封装和引脚32

2.38051单片机的基本电路34

2.3.1时钟电路34

2.3.2复位电路35

2.48051单片机的小系统36

2.4.18051单片机小系统的组成36

2.4.28051单片机小系统的工作方式38

习题与思考题39

第3章8051单片机输出口应用40

3.18051单片机输入/输出口40

3.2常用元器件43

3.3常见输出电路设计46

3.4指令格式47

3.5寻址方式48

3.6数据传送指令52

3.6.1内部数据传送指令52

3.6.2外部数据传送指令53

3.6.3堆栈操作指令55

3.6.4数据交换指令56

3.7输出接口电路应用56

习题与思考题61

第4章8051单片机输入口应用63

4.18051单片机时序分析63

4.1.1时钟周期、机器周期和指令周期64

4.1.28051单片机指令的取指时序64

4.1.3访问外部存储器的指令时序66

4.2常见输入电路设计67

4.2.1输入设备68

4.2.2输入电路设计70

4.2.3抖动与防抖动71

4.3控制转移指令72

4.3.1无条件转移指令72

4.3.2条件转移指令74

4.3.3子程序调用和返回指令76

4.3.4比较转移指令79

4.3.5减1转移指令79

4.3.6空操作指令81

4.4输入接口电路应用81

习题与思考题83

第5章8051单片机常用外部设备应用84

5.1键盘扫描原理84

5.1.1键盘组成及特性84

5.1.2按键的去抖动方法84

5.1.3独立式键盘的原理85

5.1.4矩阵式键盘的原理86

5.2数码管显示原理88

5.2.1LED数码管结构与原理88

5.2.2LED数码管显示方式89

5.3液晶显示原理91

5.3.1LCD模块显示分类91

5.3.2LCD1602液晶显示模块92

5.4可编程并行接口芯片97

5.5算数运算指令107

5.6人机交互方法及电路应用112

5.6.18051单片机与键盘接口及应用112

5.6.28051单片机与LED数码管接口及应用122

5.6.38051单片机与LCD1602接口及应用125

习题与思考题128

第6章8051单片机中断应用129

6.18051单片机中断概述129

6.1.1中断的定义和作用129

6.1.28051单片机中断源130

6.1.3中断嵌套130

6.1.4中断系统功能131

6.2逻辑操作和循环移位指令132

6.2.1逻辑操作指令132

6.2.2循环移位指令135

6.38051单片机中断系统136

6.3.18051单片机的中断源和中断标志136

6.3.28051单片机对中断请求的控制138

6.3.38051单片机对中断的响应140

6.3.48051单片机对中断的响应时间141

6.3.58051单片机对中断请求的撤除142

6.48051单片机中断的应用143

6.4.1外部中断源的应用143

6.4.2外部中断源的扩展应用147

习题与思考题148

第7章8051单片机的定时器/计数器应用150

7.18051单片机的定时器/计数器150

7.1.1定时器/计数器的结构和控制150

7.1.2定时器/计数器的工作方式152

7.1.3定时器/计数器的初始化153

7.2位操作指令154

7.3定时器/计数器的应用156

习题与思考题161

第8章8051单片机与A/D、D/A接口电路应用162

8.1A/D转换原理162

8.1.1A/D转换器的工作原理162

8.1.2A/D转换器的主要技术指标165

8.1.3A/D转换器ADC0809165

8.2D/A转换原理168

8.2.1D/A转换器的主要技术指标168

8.2.2D/A转换器的工作原理170

8.2.3D/A转换器DAC0832171

8.38051单片机与A/D、D/A接口电路应用175

8.3.18051单片机与A/D接口电路应用175

8.3.28051单片机与D/A接口电路应用182

习题与思考题187

第9章8051单片机串行口应用188

9.1串行与并行基本通信方式188

9.28051单片机的串行口190

9.3RS-232与TTL电平的转换194

9.4波特率的设置195

9.5串行口电路应用197

9.5.1串行口的简单应用197

9.5.2双机通信应用203

9.5.3PC 和单片机之间的通信应用203

习题与思考题208

附录MCS-51系列单片机指令表209

参考文献214

本书以Intel公司8051单片机为例，系统地介绍了单片机基础知识及接口应用，全书共分9章，具体内容包括8051单片机基础知识、C51语言入门、Keil μVision集成开发环境和单片机的内部结构及小系统；单片机指令格式、寻址方式、数据传送指令和输出接口电路应用；8051单片机时序、控制转移指令及输入口应用；算数运算指令和常用外部设备键盘、数码管、液晶显示器接口应用；逻辑运算及移位指令和8051单片机中断应用；逻辑操作指令及单片机内部定时器的典型应用；单片机与A/D、D/A接口电路应用；8051单片机串行口电路应用。全书注重基础，强调接口应用，以大量简单易懂的典型实例来对单片机软硬件设计进行详细说明和论述，同时为了加深对教材内容的理解，书后配有一定数量的习题与思考题。本书可作为高等学校机械类专业及相关专业本科教材，还可作为相关专业专科教材，也可作为从事单片机系统应用开发的工程技术人员的初级参考书。

（1）从应用研发角度完整介绍单片机应用系统开发流程。（2）按实际应用模块安排章节内容，并将原理及指令穿插在各个模块中。（3）补充应用系统实例中涉及的常用元器件知识。（4）从接口技术应用介绍汇编语言、 C51 语言两种程序设计方法。 (5)习题安排结合教学例题，突出实践性、应用性、创新性。