单片机原理与接口技术应用教程

　　《单片机原理与接口技术应用教程》是根据高等教育“单片机原理与接口技术”课程教学基本要求而编写的。
　　《单片机原理与接口技术应用教程》选择MCS-51系列单片机作为主讲机型，系统全面地介绍MCS-51单片机内部的功能结构、软硬件资源的原理与应用，以及使用外部电路进行功能扩展的方法。全书共12章，主要内容包括MCS-51单片机的内部结构、指令系统、汇编语言和C语言程序设计、并行接口和并行设备的扩展、中断系统结构与应用、定时器／计数器原理与应用、串行接口与串行通信、模拟量接口以及单片机应用系统设计技术。
　　《单片机原理与接口技术应用教程》提供了大量实例，硬件电路、程序代码完整，绝大部分可以作为设计“定式”，稍加修改即可重复使用。各章的实训案例，演示了应用系统的开发步骤，可作为相关专业学生进行毕业设计和工程技术人员的参考资料。
　　《单片机原理与接口技术应用教程》提供了“单片机多功能控制板”，适合学生做多层次的简单电机实验。既可以实现单片机课程的综合课程设计，又可以实现电机相关课程设计。使学生既能掌握单片机的使用，又能提高综合应用能力。
　　《单片机原理与接口技术应用教程》可用作高等院校计算机、控制、电子、电工、通信等专业的教材或教学参考书，也可供从事相关专业的技术人员参考。

第1章 绪论
1．1 单片机简介
1．1．1 计算机的基本组成
1．1．2 单片机的基本结构
1．2 单片机的发展
1．2．1 单片机的发展历史
1．2．2 单片机技术的发展特点
1．3 单片机体系结构
1．3．1 CPU设计
1．3．2 存储器设计
1．3．3 总线结构
1．3．4 单片机与微处理器
1．3．5 单片机与嵌入式系统
1．4 单片机内部数据的表示
1．4．1 数据的表示
1．4．2 数据的运算
1．4．3 指令的表示
1．5 单片机的应用与选型
1．5．1 单片机的应用
1．5．2 单片机的选型
1．5．3 单片机的学习
小结
习题

第2章 MCS-51单片机的结构
2．1 MCS-51单片机的内部结构
2．2 MCS-51单片机的引脚功能
2．3 MCS-51单片机的CPU
2．3．1 控制器
2．3．2 运算器
2．3．3 布尔处理器
2．3．4 时钟电路
2．3．5 时序
2．4 MCS-51单片机的存储器组织
2．4．1 程序存储器
2．4．2 内部数据存储器
2．4．3 特殊功能寄存器
2．4．4 外部数据存储器
2．5 MCS-51单片机的工作方式
2．5．1 复位方式
2．5．2 程序执行方式
2．5．3 低功耗方式
2．5．4 编程和校验方式
2．6 案例实训——单片机最小系统
小结
习题

第3章 MCS-51单片机的指令系统
3．1 MCS-51单片机指令系统概述
3．1．1 指令格式
3．1．2 指令分类
3．1．3 指令系统中使用的符号
3．2 MCS-51单片机的寻址方式
3．2．1 立即数寻址
3．2．2 直接寻址
3．2．3 寄存器寻址
3．2．4 寄存器间接寻址
3．2．5 变址寻址
3．2．6 位寻址
3．2．7 相对寻址
3．2．8 寻址方式总结
3．3 数据传送类指令
3．3．1 内部数据传送指令
3．3．2 外部数据传送指令
3．3．3 查表指令
3．3．4 堆栈操作指令
3．3．5 数据交换指令
3．4 算术逻辑运算类指令
3．4．1 算术运算指令
3．4．2 逻辑运算指令
3．4．3 移位指令
3，4．4 累加器清零指令
3．4．5 累加器内容取反指令
3．5 位操作指令
3．5．1 位传送指令
3．5．2 位修改指令
3．5．3 位运算指令
3．5．4 位控制转移指令
3．6 流程控制类指令
3．6．1 无条件转移指令
3．6．2 条件转移指令
3．6．3 减1不为零转移指令
3．6．4 子程序调用与返回指令
3．6．5 空操作指令
3．7 案例实训一一简单程序设计
小结
习题

第4章 MCS-51汇编语言程序设计
4．1 汇编语言概述
4．1．1 程序设计语言
4．1．2 汇编语言程序的开发过程
4．2 汇编语言格式
4．2．1 汇编语言程序示例
4．2．2 程序语句格式
4．2．3 表达式
4．2．4 伪指令语句
4．2．5 通用的转移和调用语句
4．2．6 条件汇编
4，2．7 程序结构
4．3 汇编程序的工作过程
4．3．1 手工汇编过程
4．3．2 机器汇编过程
4．3．3 InteIHEX文件
4．4 汇编语言程序设计
4．4．1 顺序结构
4．4．2 分支结构
4．4．3 循环结构
4．4．4 子程序设计
4．5 案例实训——HEX格式文件处理
小结
习题

第5章 MCS-51 C语言程序设计
5．1 C语言与MCS-51单片机
5．1．1 C语言程序开发过程
5．1．2 C语言的特点
5．1．3 单片机C语言的移植
5．2 单片机C语言的扩充
5．2．1 数据类型
5．2．2 存储器类型
5．2．3 存储模式
5．2．4 硬件资源访问
5．2．5 指针
5．3 C语言程序结构
5．3．1 函数
5．3．2 流程控制
5．3．3 输入与输出
5．3．4 程序的入口
5．4 C语言与汇编语言的混合编程
5．5 案例实训——单片机系统命令
接口
小结
习题

第6章 并行接口及应用
6．1 MCS-51的并行接口
6．1．1 P0口
6．1．2 P1口
6．1．3 P2口
……
第7章 中断系统及应用
第8章 定时器/计数器及应用
第9章 串行接口与串行通信
第10章 模拟量接口
第11章 单片机应用系统设计
第12章 单片机应用系统设计实践
附录A 各章习题提示与参考答案
附录B MCS-51指令速查表
附录C MCS-51指令（按功能顺序）
参考文献

　　单片微型计算机是指在一块大规模或超大规模集成电路芯片上制成的微型计算机，简称单片机。单芯片形式所具有的体积小、功耗低、性价比高、应用灵活等优点，使其可以作为一个部件嵌入到各种装置和产品中，广泛应用于家用电器、办公设备、工业控制、仪器仪表、汽车电子等领域，单片机因此又被称为微控制器或嵌入式微控制器。
　　Intel公司的MCS-51系列8位单片机，以其完善的结构、丰富的功能、开放的体系，盛行30年而不衰。众多半导体厂商（如Atmel、Microchip、Motorola、Philips等）获得Intel公司的授权后，融合各自先进技术，针对市场需求，在兼容产品的设计中有所取舍，使这一单片机家族一直保持着旺盛的生命力。本书选择MCS-51系列单片机作为主讲机型，系统全面地介绍MCS-51单片机内部的功能结构、软硬件资源的原理与应用，以及使用外部电路进行功能扩展的方法。书中提供的应用实例，大多具有工程背景；各章的实训案例演示了应用系统的开发步骤，可作为相关专业学生进行毕业设计和工程技术人员的参考资料。
　　作为“高等学校应用型特色规划教材”丛书之一，本书力求在内容选择、编排顺序和教学方法上有所创新和突破，让学生能够快速理解单片机内部各功能模块的应用特点，掌握控制电路设计和程序开发的基本工具和方法，树立从元件到系统、从指令到软件、从思路到产品的整体设计思想，进而提高综合运用计算机软硬件知识解决实际问题的能力。
　　本书内容
　　本书共12章，各章的主要内容简述如下。
　　第1章和第2章分别介绍单片机的基本知识和MCS-51单片机的内部结构、组织形式。这两章为单片机应用的硬件基础。
　　第3章介绍MCS-51的指令系统，第4章和第5章介绍汇编语言和C语言程序设计知识，以及单片机软件系统开发工具和手段。这三章为单片机应用的软件基础。
　　第6章介绍并行接口和并行设备的扩展，包括并行接口的扩展、键盘和显示接口、并行存储器的扩展等；第7章介绍中断系统结构、应用以及中断源的扩展方法；第8章介绍定时器/计数器的原理与应用，包括单片机内部的定时器/计数器，以及监视定时器、日历时钟芯片的用法；第9章介绍串行接口与串行通信，内容包括内部串行口的结构与应用、串行总线接口SPI和I2C的结构与用法；第10章介绍模拟量接口技术。这五章的重点内容是单片机内部硬件资源和外部接口的特性，以及在实际应用中连接、控制各种接口部件的方法。
　　第11章介绍单片机应用系统设计技术，主要内容包括应用系统设计过程以及硬件、软件设计中的具体问题，从系统设计的角度综合运用前十章的内容。
　　第12章介绍一个实际的单片机应用系统的设计过程，作为单片机知识应用的总结。
　　本书特点
　　（1）结构清晰，知识完整。全书按“从CPU到外设，再到系统”，外设接口部分按“从片内资源到片外扩展、相关应用，再到案例实训”的顺序组织，由浅入深、循序渐进，方便学生自学，也便于教师根据教学对象、学时进行删减。
　　（2）取材均衡，内容全面。本书从介绍芯片功能讲解如何发挥电路作用入手，将单片机应用中的软硬件设计过程合为一体，适于不同专业基础的学生学习；在详解单片机经典技术的同时，对近年成功应用于单片机领域的新技术、新器件，如Flash存储器、日历时钟芯片、串行总线扩展等也给出了具体应用。
　　（3）实例丰富，面向应用。书中提供了大量实例，描述了问题求解过程的框架和细节，硬件电路、程序代码完整，解析得当，突出了各知识点的应用特性。绝大部分可以作为设计“定式”，稍加修改即可重复使用。
　　（4）举一反三，对比优化。多数实例中分析了不同的求解思路，并采用汇编语言和C语言对照编程的方式进行介绍。对于大部分硬件电路和软件代码，进行了结构、效率、精度、可靠性等方面的对比，而且讨论了所采用手段的可扩展性。
　　（5）学以致用，注重能力。各章后面的实训案例均来自实际项目，案例说明、电路设计、软件设计对应于项目开发过程中的分析、设计、实现阶段的任务，便于学生树立工程思想、提高综合素质。
　　（6）本书提供了“单片机多功能控制板”，适合学生做多层次的简单电机实验。既可以实现单片机课程的综合课程设计，又可以实现电机相关课程设计。使学生既能掌握单片机的使用，又能提高综合应用能力。
　　本书由王贤勇、赵传申主编，由东南大学自动化学院郝立老师主审。全书框架由何光明、王珊珊拟定，参与本书编写、资料整理、校对、电路和程序调试的还有杨华庆、薛凌燕、魏茂雪、王明合、李海、吴婷、陈玉旺、陈海燕、陈智、赵梨花等，在此一并表示谢意。
　　本书可用作高等院校计算机、控制、电子、电工、通信等专业单片机原理与应用课程的教学用书，也可供从事相关专业的技术人员参考。
　　由于编者水平有限，疏漏与不足之处在所难免，恳请读者批评指正。