內(nèi)容簡介

本書以國內(nèi)廣泛使用的MCS-51系列單片機(jī)中的8051為對象，介紹了其主要的內(nèi)部資源、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、學(xué)習(xí)方法和基本的程序設(shè)計方法，包括單片機(jī)輔助軟件的推薦與應(yīng)用、常用單片機(jī)外圍硬件的應(yīng)用、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、內(nèi)部接口、串行通信接口的使用方法，重點(diǎn)介紹了MCS-51單片機(jī)的常用接口及控制技術(shù)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用技術(shù)。

針對單片機(jī)原理及應(yīng)用，本著理論夠用的原則，突出實用性、可操作性，在編排上由淺入深，循序漸進(jìn)，精選內(nèi)容，突出重點(diǎn)，適當(dāng)增加了一些當(dāng)今流行的新器件和新技術(shù)；對于接口技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)，提供了詳細(xì)的原理說明、電路圖、完整的程序代碼及程序流程圖。

本書可作為高職高專院校自動化、電子信息、機(jī)電、電力和計算機(jī)等專業(yè)的教材，也可以作為工程技術(shù)人員的參考書。

再 版 前 言

　　本教材第1版在使用中取得了較好的效果。但是，隨著單片機(jī)及相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，第1版教材的內(nèi)容已略顯落后。經(jīng)過多位一線教師的協(xié)商和努力，歷經(jīng)兩年的時間，在原版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂與完善，最終完成了第2版教材的編寫。

　　本書仍以MCS-51系列單片機(jī)為主，介紹單片機(jī)的原理與應(yīng)用，但是，與第1版相比，本版更加注重介紹單片機(jī)的學(xué)習(xí)方法、單片機(jī)開發(fā)軟件、外圍硬件的接口技術(shù)和工程實踐中關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

　　在學(xué)習(xí)方法方面，不但介紹了怎樣去學(xué)，還詳細(xì)介紹了軟件下載安裝、仿真電路的構(gòu)建、應(yīng)用程序的編輯，以及程序的下載過程，尤其指明了結(jié)合串口調(diào)試軟件程序的方法，為程序的開發(fā)提供極大的幫助；在軟件方面，新版教材中，為讀者推薦并詳細(xì)講解了多款配套應(yīng)用軟件，這些軟件可以使讀者學(xué)習(xí)起來更直觀、容易，降低學(xué)習(xí)成本，也使單片機(jī)的學(xué)習(xí)更貼近工程實際。如單片機(jī)小精靈在教材中的引入，將會顛覆以前教材中對某些基本能力培養(yǎng)的思想，使讀者再也不用花大量時間去計算延時、去配置串口通信參數(shù)、去計算定時計數(shù)器的參數(shù)了；還比如字模軟件的使用，讓讀者可以輕松自如地實現(xiàn)大量多樣式漢字和圖案的顯示。在硬件方面，推薦并詳細(xì)講解了多種工程實際中常用的硬件應(yīng)用方法，提供了開發(fā)程序，并對使用頭文件進(jìn)行封裝以方便工程應(yīng)用的思想做出指導(dǎo)；在單片機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面所論述的內(nèi)容，多是工程實際中的瓶頸技術(shù)，但這些內(nèi)容在其他教材中鮮有提及，在此可引起讀者注意，并給予一定的方向性指導(dǎo)。

　　本教材在程序的開發(fā)上，采用比匯編語言更高級的C語言，使程序的編輯更加得心應(yīng)手，也更適合于工程開發(fā)應(yīng)用。

　　本書共分8章，包括緒論、MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、MCS-51單片機(jī)的C51程序設(shè)計、MCS-51中斷系統(tǒng)及定時/計數(shù)器、MCS-51單片機(jī)的串口通信、單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、單片機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)、MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

　　本書由河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院的姚國林副教授任主編，朱衛(wèi)國和蘇闖任副主編，樊留鎖、張劍鋒、姬素云、王海娜、鄭傳琴、楊燦、程海洲參加了編寫。

　　本書由河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院陳慕君副教授主審。

　　本書在編寫過程中得到了許多專家和同行的大力支持和熱情幫助，同時，我們也參考了有關(guān)教材、論文和著作，在此一并表示衷心的感謝。

　　由于新技術(shù)在不斷涌現(xiàn)、不斷發(fā)展，同時由于編者水平有限，書中難免會有錯誤或不妥之處，希望廣大同行及讀者不吝指正。

　　

                                                                        編  者   

                                                                     2016.9 

　　

　　

第1版前言

　　單片機(jī)作為嵌入式微控制器，在工業(yè)測控系統(tǒng)、智能儀器和家用電器中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然單片機(jī)的種類很多，但MCS-51系列單片機(jī)仍然是單片機(jī)中的主流機(jī)型。

　　本書以MCS-51系列單片機(jī)為主，介紹單片機(jī)的原理與應(yīng)用，內(nèi)容系統(tǒng)、全面，論述深入淺出、循序漸進(jìn)，注重接口技術(shù)和應(yīng)用。

　　本書由從事教學(xué)工作的一線教師編寫，在編寫過程中，融入了作者多年教學(xué)、科研的經(jīng)驗和應(yīng)用案例。從應(yīng)用的角度出發(fā)，對單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)進(jìn)行了簡明扼要的介紹；對程序設(shè)計方法、接口電路設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并提供了詳細(xì)的原理圖、電路圖、完整的程序代碼及程序流程圖。

　　本書以單片機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，從應(yīng)用的角度出發(fā)，按照"知識為技能服務(wù)，技能為綜合能力和素質(zhì)服務(wù)"的思想精心組織內(nèi)容。在教學(xué)中，采用"學(xué)、練、用"相結(jié)合的構(gòu)架，使學(xué)生能夠循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和使用單片機(jī)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識與開展課題訓(xùn)練的巧妙融合--在學(xué)中做，在做中學(xué)，為綜合應(yīng)用打基礎(chǔ)；在必要的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練環(huán)節(jié)結(jié)束后，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，完成工程性實習(xí)項目的設(shè)計和調(diào)試。

　　本書在編寫過程中，承蒙青島偉立精工塑膠有限公司副總經(jīng)理王明偉、經(jīng)理田野給予了幫助和指導(dǎo)，在此特別致謝。

　　本書共分9章，主要內(nèi)容包括緒論、單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)、MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、MCS-51指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計、MCS-51中斷系統(tǒng)及定時/計數(shù)器、MCS-51單片機(jī)的串口通信、單片機(jī)接口及控制技術(shù)、MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。

　　本書由河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院的姚國林任主編，由河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院的蘇闖和新鄉(xiāng)學(xué)院的張同光任副主編。河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院的張劍鋒、陳慕君、王海娜、鄭傳琴、史興燕以及南陽幼兒師范學(xué)校的劉海申也參加了編寫。

　　具體編寫分工為：鄭傳琴編寫第1章、附錄1及附錄2，張劍鋒編寫第2章，張同光編寫第3章，陳慕君編寫第4章，王海娜編寫第5章，劉海申編寫第6章，蘇闖編寫第7章，姚國林編寫第8章，史興燕編寫第9章，最后由姚國林統(tǒng)稿。

　　本書由河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院盧宇清副教授主審，在審稿過程中提出了許多建設(shè)性的建議和意見。本書在編寫過程中，得到了許多專家和同行的大力支持和熱情幫助，同時，我們也參考了有關(guān)教材、論文和著作，在此一并表示衷心的感謝。

　　鑒于一線教師教研工作繁重，加之新的單片機(jī)芯片不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用技術(shù)也在不斷發(fā)展，書中難免會有錯誤或不妥之處，希望廣大同行及讀者不吝指正。

　　

 

                                                                 編  者   

目    錄

 

第1章  緒論 1

1.1  數(shù)制與編碼的簡單回顧 1

1.1.1  計算機(jī)中的數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換 1

1.1.2  二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 4

1.1.3  帶符號數(shù)的表示 7

1.1.4  帶符號數(shù)運(yùn)算時的溢出問題 8

1.1.5  定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 9

1.1.6  BCD碼和ASCII碼 9

1.2  單片機(jī)概述 11

1.2.1  電子計算機(jī)的問世及其經(jīng)典

結(jié)構(gòu) 11

1.2.2  微型計算機(jī)的組成及其應(yīng)用

形態(tài) 11

1.2.3  單片機(jī)的發(fā)展過程 13

1.2.4  單片機(jī)的特點(diǎn) 13

1.2.5  單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 14

1.2.6  單片機(jī)的產(chǎn)品近況 14

1.3  單片機(jī)要怎樣學(xué) 15

1.3.1  入門單片機(jī)類型和編程語言的

選擇 15

1.3.2  準(zhǔn)備一些硬件 16

1.3.3  準(zhǔn)備一些軟件 17

1.3.4  單片機(jī)的學(xué)習(xí)過程 17

1.3.5  在Proteus中搭接電路 18

1.3.6  程序的編譯 21

1.3.7  程序的下載 22

習(xí)題1 23

第2章  MCS-51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 25

2.1  MCS-51單片機(jī)的基本組成 25

2.1.1  80C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 25

2.1.2  MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部組成

及信號引腳 27

2.1.3  存儲器的結(jié)構(gòu) 30

2.1.4  80C51單片機(jī)的特殊功能

寄存器 33

2.2  并行輸入/輸出口的結(jié)構(gòu) 35

2.2.1  P0口 36

2.2.2  P1口 37

2.2.3  P2口 38

2.2.4  P3口 39

2.2.5  并行接口的負(fù)載能力 40

2.3  時鐘及復(fù)位電路 40

2.3.1  時鐘電路及時序 40

2.3.2  單片機(jī)的復(fù)位電路 43

2.4  MCS-51單片機(jī)的最小系統(tǒng) 44

2.4.1  單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)舉例 44

2.4.2  最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 45

習(xí)題2 45

第3章  MCS-51單片機(jī)的C51程序

設(shè)計 48

3.1  C51語言概述和程序結(jié)構(gòu) 48

3.1.1  C語言的特點(diǎn) 48

3.1.2  C51語言的程序結(jié)構(gòu) 49

3.2  標(biāo)識符和關(guān)鍵字 52

3.3  C51語言的數(shù)據(jù)類型和運(yùn)算符 54

3.3.1  C51語言的數(shù)據(jù)類型 54

3.3.2  C51語言的運(yùn)算符 62

3.4  C51程序的基本結(jié)構(gòu) 67

3.4.1  if語句 67

3.4.2  switch語句 68

3.4.3  循環(huán)語句 69

3.5  C51函數(shù)和預(yù)處理命令 70

3.5.1  函數(shù)的分類和定義 70

3.5.2  中斷服務(wù)函數(shù) 72

3.5.3  C51的庫函數(shù) 73

3.5.4  編譯預(yù)處理命令 75

3.6  C51程序設(shè)計舉例 77

習(xí)題3 79

第4章  MCS-51中斷系統(tǒng)及定時/

計數(shù)器 81

4.1  MCS-51的中斷系統(tǒng) 81

4.1.1  MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 81

4.1.2  MCS-51的中斷源 82

4.1.3  MCS-51中斷的控制 84

4.2  MCS-51單片機(jī)中斷處理過程 86

4.2.1  中斷響應(yīng)條件和時間 86

4.2.2  中斷響應(yīng)過程 87

4.2.3  中斷返回 88

4.2.4  中斷程序舉例 88

4.3  MCS-51的定時/計數(shù)器 92

4.3.1  定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作

原理 92

4.3.2  定時/計數(shù)器的控制 93

4.3.3  定時/計數(shù)器的工作方式 94

4.3.4  定時/計數(shù)器用于外部中斷

擴(kuò)展 96

4.3.5  定時/計數(shù)器應(yīng)用舉例 96

習(xí)題4 100

第5章  MCS-51單片機(jī)的串口通信 102

5.1  串口通信的基本知識 102

5.1.1  通信的基本概念 102

5.1.2  串行通信的分類 102

5.1.3  串行通信的制式 103

5.1.4  串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 104

5.2  MCS-51單片機(jī)的串口及控制

寄存器 106

5.2.1  MCS-51串行口的結(jié)構(gòu) 106

5.2.2  MCS-51串行控制寄存器 107

5.3  串口的工作方式 108

5.3.1  方式0 108

5.3.2  方式1 109

5.3.3  方式2和方式3 110

5.3.4  波特率的計算 111

5.4  串口的應(yīng)用 112

5.4.1  雙機(jī)通信 112

5.4.2  多機(jī)通信 117

習(xí)題5 124

第6章  單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 125

6.1  簡單I/O口的控制 125

6.1.1  簡單輸出控制 125

6.1.2  簡單輸入控制 127

6.2  LED和LCD段型顯示屏 129

6.2.1  段型數(shù)碼管 129

6.2.2  控制程序及流程圖 133

6.3  鍵盤及接口 135

6.3.1  鍵盤原理及控制電路 135

6.3.2  矩陣鍵盤的按鍵識別方法 137

6.3.3  撥碼盤 139

6.4  紅外線遙控 141

6.4.1  紅外遙控的工作原理 142

6.4.2  紅外遙控的編碼協(xié)議 142

6.4.3  紅外遙控結(jié)合單片機(jī)的

應(yīng)用 144

6.5  LCD點(diǎn)陣液晶顯示器 147

6.5.1  TC1602A簡介 147

6.5.2  控制電路 151

6.5.3  單片機(jī)對LCD1602的控制 151

6.6  DS1302實時時鐘 154

6.6.1  實時時鐘DS1302 154

6.6.2  控制電路 157

6.6.3  控制程序及流程圖 158

6.7  ADC功能 162

6.7.1  A/D轉(zhuǎn)換器概述 162

6.7.2  典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片

ADC0809 163

6.7.3  ADC0809電壓測量電路 167

6.7.4  控制程序示例 168

6.8  溫濕度測控 170

6.8.1  AM2303的發(fā)送字含義 170

6.8.2  AM2303的通信協(xié)議 170

6.8.3  AM2303測溫濕度的示例 171

6.9  單片機(jī)與無線遙控 175

6.9.1  無線遙控編碼方式 175

6.9.2  PT2262與PT2272的通信

協(xié)議 176

6.9.3  無線遙控的應(yīng)用實例 177

6.10  語音芯片 185

6.10.1  SPI是什么 186

6.10.2  ISD4003語音芯片 187

6.10.3  ISD4003語音芯片的指令

 與格式 188

6.10.4  單片機(jī)的SPI功能 190

6.11  單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 195

6.11.1  SD卡的通信模式 195

6.11.2  SD卡的SPI通信協(xié)議 196

6.11.3  單片機(jī)讀寫SD卡的實驗 199

習(xí)題6 204

第7章  單片機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 206

7.1  電路板的設(shè)計與制作 206

7.1.1  電路、程序的仿真與調(diào)試 206

7.1.2  電路板的制作 207

7.2  干擾的來源與應(yīng)對措施 212

7.2.1  外部傳導(dǎo)干擾 212

7.2.2  外部輻射干擾 213

7.2.3  內(nèi)部滋生干擾 213

7.2.4  軟件抗干擾措施 214

7.2.5  保護(hù)引腳 215

7.3  數(shù)據(jù)保障性能 216

7.3.1  熱復(fù)位時RAM區(qū)數(shù)據(jù)

不丟失 216

7.3.2  熱復(fù)位時輸出口數(shù)據(jù)

不丟失 218

7.3.3  掉電時數(shù)據(jù)不丟失 218

7.3.4  其他數(shù)據(jù)保障 221

7.4  單片機(jī)與上位機(jī)的聯(lián)機(jī)通信 221

7.4.1  上位機(jī)通信界面的設(shè)計 222

7.4.2  編輯發(fā)生事件時的控制

程序 223

7.4.3  下位機(jī)單片機(jī)程序 225

7.5  單片機(jī)的加密 227

7.5.1  新產(chǎn)品能增加破解難度 228

7.5.2  用帶有身份證的產(chǎn)品加密 228

7.5.3  在程序中加入所有者的

信息 229

7.5.4  硬件方法 230

習(xí)題7 230

第8章  MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的

設(shè)計 232

8.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述 232

8.1.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn) 232

8.1.2  MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的

設(shè)計方法 232

8.2  課程設(shè)計--16×16 LED顯示 235

8.2.1  設(shè)計要求 235

8.2.2  16×16 LED顯示總體設(shè)計

方案 235

8.2.3  硬件設(shè)計 237

8.2.4  編程要點(diǎn)及軟件設(shè)計 237

8.3  課程設(shè)計--秒表 240

8.3.1  功能說明 240

8.3.2  關(guān)鍵技術(shù)及控制電路 241

8.3.3  控制程序 242

8.4  課程設(shè)計--電腦鐘 243

8.4.1  設(shè)計要求 243

8.4.2  電腦鐘的總體設(shè)計方案 243

8.4.3  硬件設(shè)計 244

8.4.4  軟件設(shè)計及流程模塊 245

習(xí)題8 251

附錄1  MCS-51指令表 253

附錄2  ASCII碼表 257

參考文獻(xiàn) 258