国防特色教材·职业教育：MCS-单片机原理与应用

《MCS-51单片机原理与应用》以Atmel公司51内核AT89C51单片机应用系统为主线，介绍MCS—51单片机应用中所需的基础知识和基本技能。从实用的角度出发结合完整的单片机系统应用实例分析，在实用中指导读者学习开发和使用单片机。全书共分为12章，主要内容包括：微型计算机中数与码的运算基础，MCS—51单片机的硬件结构和指令系统，汇编语言程序设计基础，中断系统与定时/计数器，串行通信及应用，存储器扩展和I/O接口扩展，MCS—51单片机与A/D、D/A接口设计，单片机应用系统的设计与开发，综合应用设计实例及单片机系统抗干扰技术等知识。
《MCS-51单片机原理与应用》可作为高职高专和成人教育的电子信息类、机电类及其相关专业单片机技术课程的理论与实践教材，也可供从事单片机应用工作的工程技术人员参考。

第1章 微型计算机中数与码的运算基础
1.1 进位计数制及各计数制间的转换
1.1.1 进位计数制
1.1.2 各种进制数间的相互转换
1.2 二进制数的运算
1.2.1 二进制数的算术运算
1.2.2 二进制数的逻辑运算
1.3 带符号数的表示方法——原码、反码和补码
1.3.1 机器数与真值
1.3.2 原码、反码与补码
1.3.3 补码的运算规则与溢出判别
1.4 定点数与浮点数
1.4.1 数的定点表示法
14.2 数的浮点表示法
1.5 BCD码与ASCII码
1.5.1 BCD码运算与调整
1.5.2 ASCII码与奇偶校验
习题与思考题

第2章 MCS-5l单片机系统结构
2.1 概述
2.1.1 单片机的发展历程及趋势
2.1.2 单片机系列产品简介及应用特点
2.2 单片机的基本结构
2.2.1 内部结构框图
2.2.2 引脚定义及功能
2.3 单片机的存储器结构
2.3.1 程序存储器
2.3.2 数据存储器
2.4 单片机的并行输入／输出口
2.4.1 PO～P3口的功能
2.4.2 P0～P3口的特点
2.5 单片机的复位电路与时序
2.5.1 复位电路与复位状态
2.5.2 CPU的时钟电路与时序
实训AT89C51单片机系统硬件电路结构简介
习题与思考题

第3章 单片机的指令系统
3.1 指令系统概述
3.1.1 指令分类.
3.1.2 指令格式
3.1.3 指令字长与指令周期
3.2 寻址方式
3.2.1 直接寻址
3.2.2 立即寻址
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 相对寻址
3.2.7 位寻址
3.3 指令功能简介
3.3.1 数据传送类指令
3.3.2 算术运算类指令
3.3.3 逻辑运算类指令
3.3.4 控制转移类指令
3.3.5 位操作类指令
3.3.6 伪指令
习题与思考题

第4章 汇编语言程序设计基础
4.1 汇编语言概述
4.1.1 汇编语言程序设计过程
4.1.2 汇编语言的语句格式
4.2 汇编程序设计
4.2.1 顺序结构的程序设计
4.2.2 分支结构的程序设计
4.2.3 循环结构的程序设计
4.2.4 查表程序设计
4.2.5 子程序设计与参数传递
4.2.6 典型程序设计实例
实训二 Keil C51集成仿真开发环境的使用
习题与思考题

第5章 单片机的中断系统与定时／计数器
5.1 中断系统
5.1.1 中断的概述
5.1.2 中断源
5.1.3 中断控制
5.1.4 中断响应
5.1.5 中断的嵌套
5.2 单片机的定时／计数器
5.2.1 定时／计数器的结构
5.2.2 定时／计数器的控制方式
5.2.3 定时／计数器的工作方式
5.3 外部中断源的扩展
5.3.1 利用定时／计数器溢出中断扩展外部中断源
5.3.2 使用硬件申请和软件查询法扩展外部中断源
5.3.3 利用串行口扩展外部中断源
5.3.4 使用中断控制器8259扩展外部中断源
实训三 外部中断的应用
实训四 定时／计数器定时功能的应用
习题与思考题

第6章 单片机的串行通信及应用
6.1 串行通信的概念
6.1.1 通信数据的传输方式
6.1.2 串行通信的方式
6.2 MCS-51单片机串行口的结构及工作方式
6.2.1 串行口的结构及串行口的控制寄存器
6.2.2 串行口的四种工作方式
6.2.3 串行通信的波特率
6.3 串行口的扩展
6.3.1 用74LSl65扩展并行输入口
6.3.2 用74LSl64扩展并行输出口
实训五 串行口扩展的显示器
实训六 串行口扩展的键盘
实训七 双机通信
习题与思考题

第7章 MCS-51单片机的存储器扩展
7.1 系统扩展概述
7.1.1 系统扩展的内容与方法
7.1.2 最小应用系统
7.2 系统扩展中常用的数字集成逻辑器件
7.2.1 8D锁存器74L$373和8D触发器74L$273
7.2.2 3-8译码器74LS138
7.3 存储器的扩展
7.3.1 存储器扩展概述
7.3.2 程序存储器扩展
7.3.3 数据存储器扩展
7.3.4 串行存储器扩展
习题与思考题

第8章 I／O接口扩展设计及应用
实训八 P1口的应用实例
实训九 PO口的扩展应用实例
实训十 8255A的应用实例
实训十一 8155的应用实例
实训十二 8279的接口电路与应用实例
第9章 MCS-51单片机与A/D、D/A接口设计
第10章 单片机应用系统的设计与开发
第11章 MCS-51单片机综合应用设计
第12章 单片机系统的抗干扰技术
附录 MCS-51单片机指令表与ASCII字符表
参考文献

Atmel公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种。这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简后形成的精简版。AT89C2051取掉了P0口和P2口，内部的程序FLASH存储器也小到2 KB，封装形式也由AT89C51的40脚改为20脚，相应的价格也低一些，特别适合在一些智能玩具，手持仪器等程序不大的电路环境下应用；AT89C1051在AT89C2051的基础上，再次精简掉了串口功能等，程序FLASH存储器再次减小到1KB，当然价格也更低。
AT89C2051和AT89C1051片内都集成了一个精密比较器，为测量一些模拟信号提供了极大的方便，在外加几个电阻和电容的情况下，就可以测量电压、温度等日常需要的量。这对很多日用电器的设计是很宝贵的资源。
单片机的特点：
①采用三总线结构，抗干扰能力强，可靠性高。
②具有较高的集成度，其应用系统结构简单，体积小，功能全，电源单一，功耗低。
③具有判断与处理能力，可直接对I／O口进行操作，运算速度高，实时控制功能强。
④具有功能强、价格便宜、体积小、插接件少、安装调试简单等特点，在单片机应用系统中其性能价格比较高。单片机开发工具多，软硬件调试方便，研制周期短，易于产品化。
由于单片机的以上特点，使其在工业（机、电、化工及轻纺）、智能仪器仪表和民用家电中得到广泛应用。
①智能仪器仪表单片机简化了仪器仪表的硬件结构，增强了控制功能，提高了测试速度与精确度，尤其适合野外仪器仪表。
②机电一体化集机械、电子、自动化技术及计算机技术于一身，是机械工业的发展方向，单片机的应用将使机器的自动化、智能化提高。
③实时控制 单片机广泛应用于工业温度、湿度和流量等的实时控制系统中。
④分布式监控系统 单片机可以作为分布式控制系统中的处理单元。
⑤工业过程控制 单片机I／O口线较多，具有位操作功能，适用于工业过程控制。

　　单片机作为计算机的-个重要分支，具有普通计算机所不具备的-系列优点。其体积小，功能强，可靠性高，价格低，性能稳定，被广泛应用于智能仪器仪表、自动控制、通信系统、家用电器和计算机外围设备等。此外，单片机嵌入式系统还在农业、化工、军事、航空航天等领域得到广泛应用。因此，单片机的学习、开发与应用将造就-批计算机应用与智能化控制的工程技术人员。了解单片机的知识并掌握其应用技术具有重要的意义。
　　目前，单片机的种类繁多，虽然近十年来开发出了16位和32位产品，但是，8位单片机己能满足控制领域中多数场合的要求，在目前乃至今后相当长的时间内，仍将以8位机为主。其中，Atmel公司的51内核系列单片机与Intel公司的MCS-51单片机在结构体系、指令系统方面完全兼容，而且MCS～51系列8位单片机教学内容稳定，实验设备成熟。因此，本书以基于51内核的AT89C51单片机为主，介绍单片机应用中所需的基础知识和基本技能。
　　全书共分12章。第1章介绍微型计算机中数与码的运算；第2章介绍MCS-51单片机系统结构；第3章介绍单片机的指令系统；第4章介绍汇编语言程序设计；第5章介绍单片机的中断系统与定时／计数器；第6章介绍单片机的串行通信及应用；第7章介绍.MCS～51单片机的存储器扩展；第8章介绍I／O接口扩展设计及应用；第9章介绍MCS-51单片机与A／D、D／A接口设计；第10章介绍单片机应用系统的设计与开发；第11章介绍MCS-51单片机综合应用设计；第12章介绍单片机系统抗干扰技术。教材中有※标记的章节为选修内容，可根据教学需求选择使用。
　　本书采用教、学、做相结合的教学模式，系统、全面、深入浅出地介绍MCS-51单片机应用中所需的基础知识和基本技能，并通过应用实例分析，将复杂的原理变为直观易懂的内容，以指导读者学习、开发和使用单片机。