零点起飞学51单片机

前言

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，单片机的应用领域也在不断扩大，涵盖了日常生活、交通、通信、军事、航空航天电子系统等众多领域，因此，掌握单片机电路的设计技术已成为电子技术工程师的技能之一。单片机种类和型号繁多，各种高性能的单片机不断问世，但 8位单片机仍以其突出的性价比、成熟的开发和应用技术，在单片机应用领域占有非常重要的地位。
本书采用汇编语言和 C语言对照的编程方法。汇编语言的代码效率高，实时性强，从中可以理解单片机的工作机理，而且目前很多资料使用的是汇编语言。但是对于复杂的运算或大型程序，用汇编语言编程所花费的时间远比用 C语言多，大大降低了开发效率；而 C语言编程无须考虑具体的寄存器或存储器的分配等细节，由 C51编译系统安排，从而可以提高开发者的编程速度，缩短开发周期。为了方便初学者学习，本书对汇编语言和 C语言都在专门的章节进行了介绍，这样，即使是无 C语言编程基础的人，也可通过本书掌握单片机的编程技术。对于两种编程语言的教学，教学时可根据情况进行取舍。
本书内容系统全面、结构合理，教学重点突出，叙述准确精练，可以满足教师课堂教学和学生课程学习之需要，也可以满足学生课外设计和实践活动需求。
本书包含的大量可供参考的实例，是在实际教学和应用经验中反复提炼出来的，涉及面广、实用性强。
全书由赵杰统稿，并编写第 2～7章和第 10章；第 9、11～13章由王丽编写；第 1章及第 14章由韩龙编写。参加本书编写的还有管殿柱、宋一兵、王献红、李文秋。

《零点起飞学51单片机》以 51系列单片机原理和应用为主线，介绍单片机的工作原理、内部各功能部件的结构、汇编指令系统、 C51语言编程，并以此为基础，采用汇编语言和 C语言相对照的编写方式，重点讲解 51系列单片机内部资源及应用编程、 51单片机的接口技术，并精心设计大量例题和多种解题思路。精选具有代表性的真实项目，包括温度传感器、红外遥控、直流电动机控制等内容。 《零点起飞学51单片机》既可作为普通高等院校通信工程、电子信息、自动化、电气工程、计算机、机电一体化、测控技术和仪器仪表等专业的教材，也可作为广大单片机应用开发技术人员的参考资料和培训教材。

目 录 

第 1章单片机系统概述 . 1 

1.1 微型计算机概述 .1 

1.2 单片机的发展历史 .2 

1.3 单片机的分类 .4 

1.4 单片机的发展趋势 .4 

1.5 单片机的应用 .7 

1.6 主流单片机产品 .9 

1.6.1 Intel公司的 MCS-51系列单片机 .9 

1.6.2 Atmel公司的 AVR单片机10 

1.6.3 Microchip公司的 PIC单片机 .11 

第 2章单片机的硬件结构 12 

2.1 单片机的内部结构 .12 

2.2 51单片机的中央处理器 14 

2.3 单片机的工作过程 .16 

2.4 51系列单片机的引脚及功能 17 

2.5 存储器结构 .20 

2.5.1 存储器地址分配 .20 

2.5.2 程序存储器 .21 

2.5.3 片内数据存储器 .22 

2.5.4 片外数据存储器 .30 

2.6 时钟电路和 CPU时序.30 

2.6.1 时钟电路 .30 

2.6.2 时序单位 .31 

2.6.3 典型指令时序 .32 

2.7 单片机的工作方式 .34 

2.7.1 复位方式 .35 

2.7.2 程序执行方式 .36 

2.7.3 低功耗工作模式 .37 

2.8 思考与练习 .38 

第 3章指令系统 .39 

3.1单片机开发语言概述 .39 

3.2指令格式和寻址方式 .40 

3.2.1汇编语言指令格式 .41 

3.2.2寻址方式 .41 

3.3 80C51单片机的指令系统 .46 

3.3.1数据传送指令 .47 

3.3.2算术运算类指令 .54 

3.3.3逻辑运算类指令 .62 

3.3.4控制转移指令 .66 

3.3.5位操作指令 .73 

3.4 伪指令 .76 

3.5汇编语言程序设计 .79 

3.5.1顺序程序设计 .79 

3.5.2查表程序设计 .80 

3.5.3分支程序设计 .83 

3.5.4循环程序设计 .89 

3.5.5子程序设计 .92 

3.6汇编语言程序设计实例 .95 

3.6.1巡回检测报警装置 .95 

3.6.2单片机测温系统 .95 

3.6.3码制转换 .96 

3.6.4排序问题 .102 

3.7 思考与练习 .105 

第 4章单片机 C51程序设计  107 

4.1 C51基础知识 .107 

4.2数据类型 .110 

4.2.1 C语言数据类型 .110 

4.2.2 常量 .111 

4.2.3 变量 .114 

4.3运算符与表达式 .122 

4.3.1赋值运算符与表达式 .122 

4.3.2算术运算符与表达式 .122 

4.3.3逻辑运算符与表达式 .123 

4.3.4关系运算符与表达式 .124 

4.3.5位运算符与表达式 .125 

4.3.6逗号运算符与表达式 .125 

4.3.7条件运算符 .126 

4.3.8长度运算符 .126 

4.3.9指针运算符 .126 

4.3.10复合赋值运算符与表达式 .127 

4.3.11类型转换运算符 .127 

4.3.12运算符优先级和结合性 .128 

4.4构造数据类型 .129 

4.4.1 数组 .129 

4.4.2 指针 .135 

4.4.3 结构 .138 

4.4.4 共用体（联合）.141 

4.4.5 枚举 .142 

·IV· 
4.5基本语句和程序流程结构 .143 

4.5.1顺序语句和顺序流程结构 .143 

4.5.2选择语句和选择流程结构 .146 

4.5.3循环语句和循环流程结构 .150 

4.5.4循环结构 .156 

4.6 函数 .158 

4.6.1函数的分类 .158 

4.6.2函数的定义 .158 

4.6.3 函数的参数和函数的值 .160 

4.6.4函数的调用 .162 

4.6.5数组作为函数的参数 .165 

4.7 思考与练习 .165 

第 5章  51单片机并行 I/O端口. 167 

5.1 I/O端口工作原理 .167 

5.1.1 P0口167 

5.1.2 P1口169 

5.1.3 P2口170 

5.1.4 P3口171 

5.2端口的负载能力和接口要求 .172 

5.3 并行 I/O应用举例 173 

5.4 思考与练习 .176 

第 6章  51单片机中断系统 . 177 

6.1中断概念 .177 

6.2中断系统结构及中断控制 .178 

6.2.1中断系统结构 .178 

6.2.2中断类型 .178 

6.2.3中断控制 .180 

6.2.4多级中断和中断嵌套 .182 

6.3中断处理过程 .183 

6.4中断响应时间 .185 

6.5中断请求的撤销 .186 

6.6中断程序的设计 .187 

6.6.1汇编语言中断程序 .188 

6.6.2 C语言中断程序 .189 

6.7 思考与练习 .192 

第 7章  MCS-51单片机定时器 /计数器  193 

7.1 定时器 /计数器的结构和功能 193 

7.2 定时器 /计数器相关寄存器 195 

7.3 定时器 /计数器的工作方式 196 

7.4 定时器 /计数器的编程 204 

7.5 思考与练习 .207 

·V· 
第 8章  51单片机串行接口 . 208 

8.1串行通信基础 .208 

8.1.1 异步通信 .208 

8.1.2 同步通信 .210 

8.1.3串行通信的传输方向 .210 

8.1.4串行通信的传输速率 .211 

8.2 51单片机串行口 212 

8.2.1串行口结构 .212 

8.2.2串行数据缓冲寄存器 SBUF 213 

8.2.3串行口控制寄存器 SCON .213 

8.2.4电源控制寄存器 PCON .215 

8.2.5波特率的设定 .216 

8.3串行口工作方式 .217 

8.3.1 方式 0218 

8.3.2 方式 1219 

8.3.3 方式 2220 

8.3.4 方式 3221 

8.4串行口应用实例 .221 

8.4.1串行口方式 0应用.222 

8.4.2串行口方式 1应用.224 

8.4.3串行口方式 2和方式 3应用.226 

8.5 思考与练习 .227 

第 9章并行 I/O接口的扩展 . 229 

9.1 I/O接口电路功能 .229 

9.2 简单并行 I/O接口扩展 231 

9.2.1简单并行输入口扩展 .231 

9.2.2简单输出口扩展 .232 

9.3可编程并行接口芯片 8255234 

9.3.1 8255A芯片介绍 .234 

9.3.2 8255A的初始化编程 .239 

9.3.3单片机和 8255A的接口及程序设计 239 

9.4 思考与练习 .242 

第 10章存储器的扩展  243 

10.1单片机系统总线结构 .243 

10.2地址译码方法 .245 

10.2.1编址方法.245 

10.2.2 74LS138（3-8译码器）246 

10.2.3 可编程逻辑器件 .249 

10.3程序存储器扩展 .252 

10.3.1常用程序存储器芯片 .252 

10.3.2 典型的 EPROM接口电路 .255 

10.4数据存储器扩展 .259 

10.4.1 常用的静态 RAM（SRAM）芯片260 

·VI·
10.4.2 典型的外扩数据存储器的接口电路 .262 

10.5 思考与练习 .264 

第 11章输入设备 . 265 

11.1 键盘概述 .265 

11.1.1按键去抖动 .265 

11.1.2键盘的分类 .267 

11.2 键盘与单片机的接口 .270 

11.2.1 独立式键盘与单片机的接口 .270 

11.2.2 矩阵式键盘与单片机的接口 .274 

11.2.3 串行口扩展键盘接口 .277 

11.3 思考与练习 .280 

第 12章输出设备 . 281 

12.1发光二极管 .281 

12.2 LED接口282 

12.2.1 LED的结构与工作原理 283 

12.2.2 LED的工作方式 284 

12.2.3 LED数码管的选择和驱动 286 

12.2.4 数码管的软件译码和硬件译码 .286 

12.2.5数码管应用设计 .287 

12.3 LCD接口290 

12.3.1 LCD工作原理 290 

12.3.2 OCM12864液晶显示模块 .292 

12.3.3 LCD应用举例 296 

12.4 8279可编程键盘 /显示器接口芯片 .303 

12.4.1 8279可编程芯片简介 303 

12.4.2 8279与单片机接口应用举例 310 

12.5 打印输出设备 .312 

12.5.1 微型打印机概述 .312 

12.5.2 微型打印机的应用 .317 

12.6 思考与练习 .320 

第 13章  A/D和 D/A转换器  321 

13.1 A/D转换器.321 

13.1.1 A/D转换器的主要参数 .321 

13.1.2 逐次逼近式 A/D转换器 ADC0809 .322 

13.1.3 串行 A/D转换器 ADC0832.327 

13.2 D/A转换器.329 

13.2.1 D/A转换器原理 .330 

13.2.2 D/A转换器的主要技术指标 .331 

13.2.3 并行 D/A转换器 DAC0832.332 

13.2.4 串行 D/A转换器 TLV5618339 

13.3 思考与练习 .342 

·VII· 
第 14章应用实战案例  343 

14.1 仿真软件 .343 

14.1.1 新建文件和项目 .343 

14.1.2 下载程序.344 

14.2 温度传感器 DS18B20 345 

14.2.1 单总线概述 .345 

14.2.2 单总线器件——温度传感器 DS18B20.345 

14.2.3 应用电路设计 .352 

14.3 红外遥控 .356 

14.4 直流电动机控制 .362 

14.4.1 直流电动机工作原理及调速方法 .362 

14.4.2 PWM调速原理 362 

14.4.3 应用电路设计 .363 

14.4.4 软件程序设计 .364 

14.5 RS-232与 VB串行通信 369 

14.5.1 VB串行通信简介 .369 

13.5.2 应用电路设计 .370 

14.5.3 软件程序设计 .370 

14.6 语音录放控制 .373 

14.6.1 ISD2560引脚功能 373 

14.6.2 应用电路设计 .375 

14.6.3 软件程序设计 .375 

14.7 思考与练习 .377 

附录 A ASCII码字符表 .378

附录 B MCS-51系列单片机指令一览表  379

附录 C C51库函数.384 

·VIII·

《零点起飞学51单片机》以 51系列单片机原理和应用为主线，介绍单片机的工作原理、内部各功能部件的结构、汇编指令系统、 C51语言编程，并以此为基础，采用汇编语言和 C语言相对照的编写方式，重点讲解 51系列单片机内部资源及应用编程、 51单片机的接口技术，并精心设计大量例题和多种解题思路。精选具有代表性的真实项目，包括温度传感器、红外遥控、直流电动机控制等内容。 《零点起飞学51单片机》既可作为普通高等院校通信工程、电子信息、自动化、电气工程、计算机、机电一体化、测控技术和仪器仪表等专业的教材，也可作为广大单片机应用开发技术人员的参考资料和培训教材。

 层次分明，由浅入深：首先介绍51单片机的结构原理及软件编程语言，然后讲述内部资源及扩展技术，*后通过综合案例实现单片机的应用系统设计
? 实例丰富，覆盖面广：书中的各知识点均以实例进行诠释，浅显易懂、涉及面广、实用性强
? 程序经典，易于掌握：采用汇编语言和C语言相对照的方式编写，关键点注释清晰易懂
? 注重实践，学练结合：每章配有课后练习，学练结合理解更深刻