MCS-51系列单片机原理及系统设计

《MCS-51系列单片机原理及系统设计》系统地介绍了MCS-51单片机的组成结构、工作原理、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时器/计数器及串行接口等内容，并在键盘及显示接口、模数与数模转换接口及常用传感器接口方面也做了较为详细的介绍。本书最后简要地介绍了单片机系统可靠性方面的知识和常用的处理手段。本书在较为重要的知识点上都配有应用系统实例，且每章都配有一定量的习题与思考题，可帮助读者更好地理解和消化所讲授的内容。

原理篇
第1章 微型计算机基础
1.1 计算机中的数制
1.1.1 计算机中常用的数制
1.1.2 各种数制之间的转换
1.2 计算机中的码制和编码
1.2.1 有符号数的表述方法
1.2.2 小数的表示方法
1.2.3 微型计算机中常用的信息编码
1.2.4 数据在计算机内部的存储模式
1.3 微型计算机硬件基础
1.3.1 微型计算机硬件的基本结构
1.3.2 计算机的基本工作原理
1.3.3 数据的输入/输出
1.4 单片微型计算机
1.4.1 单片机的概念
1.4.2 单片机的分类
1.4.3 单片机产品简介
习题与思考题
第2章 51系列单片机的硬件结构
2.1 51系列单片机的内部结构
2.2 51单片机的引脚功能
2.2.1 电源引脚及时钟引脚
2.2.2 控制引脚
2.2.3 端口（I/O）引脚
2.3 51单片机的存储器结构
2.3.1 存储器地址分配
2.3.2 程序存储器
2.3.3 数据存储器
2.3.4 特殊功能寄存器区
2.4 51单片机并行接口结构
2.4.1 P0三态双向口
2.4.2 P1准双向口
2.4.3 P2准双向口
2.4.4 P3多功能口
2.5 51单片机的时序与复位
2.5.1 时钟电路
2.5.2 时钟周期、机器周期和指令周期
2.5.3 CPU时序
2.5.4 复位电路
习题与思考题
第3章 51系列单片机的指令系统
3.1 计算机编程语言概述
3.2 51单片机指令系统的基础
3.2.1 指令系统的分类
3.2.2 指令的格式
3.2.3 常用的描述符号
3.3 51单片机指令的寻址方式
3.3.1 立即寻址（Immediate Addressing）
3.3.2 直接寻址（Direct Addressing）
3.3.3 寄存器寻址（Register Addressing）
3.3.4 寄存器间接寻址（Register Indirect Addressing）
3.3.5 变址寻址（Indexed Addressing）
3.3.6 相对寻址（Relative Addressing）
3.3.7 位寻址（Bit Addressing）
3.3.8 寄存器隐含寻址（Register Implicit Addressing）
3.4 数据传送类指令
3.4.1 内部数据传送指令
3.4.2 累加器A与外部数据存储器传送指令
3.4.3 查表指令
3.4.4 堆栈操作指令
3.4.5 交换指令
3.5 算术运算类指令
3.5.1 不带进位加法指令
3.5.2 带进位加法指令
3.5.3 带借位减法指令
3.5.4 乘法指令
3.5.5 除法指令
3.5.6 加1和减1指令
3.5.7 十进制调整指令
3.6 逻辑运算指令
3.6.1 清零指令
3.6.2 求反指令
3.6.3 循环移位指令
3.6.4 逻辑“与”操作指令
3.6.5 逻辑“或”操作指令
3.6.6 逻辑“异或”操作指令
3.7 控制转移类指令
3.7.1 无条件转移指令
3.7.2 条件转移指令
3.7.3 子程序调用及返回指令
3.7.4 空操作指令
3.8 位操作指令
习题与思考题
第4章 汇编语言程序设计
4.1 汇编语言程序设计概述
4.1.1 汇编语言的概念
4.1.2 汇编语言的特点
4.2 汇编语言的伪指令与汇编
4.2.1 常用伪指令语句
4.2.2 汇编语言的运算符
4.2.3 汇编语言的汇编
4.3 汇编语言程序设计方法
4.4 汇编语言程序的基本结构
4.4.1 顺序程序设计
4.4.2 分支程序设计
4.4.3 循环程序设计
4.4.4 子程序设计
4.5 汇编语言程序设计举例
4.5.1 算术运算程序
4.5.2 数制转换程序
4.5.3 定时程序
4.5.4 多分支及查表程序
4.5.5 数值比较排序程序
习题与思考题
第5章 51系列单片机中断系统
5.1 中断概述
5.1.1 中断的基本概念
5.1.2 中断系统的功能
5.2 51系列单片机中断系统结构
5.2.1 中断系统结构
5.2.2 中断的控制
5.3 中断的响应
5.3.1 中断响应条件
5.3.2 中断的响应及中断处理
5.3.3 系统的复位
5.4 中断系统的应用
5.4.1 中断程序的初始化
5.4.2 外部中断编程举例
习题与思考题
第6章 51单片机的定时器/计数器
6.1 定时器/计数器的结构及控制字
6.1.1 定时器/计数器的结构
6.1.2 定时器/计数器的控制字
6.2 定时器/计数器的工作模式
6.2.1 模式0
6.2.2 模式1
6.2.3 模式2
6.2.4 模式3
6.3 定时器/计数器应用举例
6.3.1 模式0及模式1的应用
6.3.2 模式2的应用
6.3.3 门控位GATE的使用
6.3.4 定时器/计数器中断响应延迟的处理
习题与思考题
第7章 51单片机的串行接口
7.1 串行通信基本知识
7.1.1 通信的概念
7.1.2 通信的传送方式
7.1.3 异步通信和同步通信
7.1.4 波特率和发送接收时钟
7.1.5 常用的串行通信协议
7.2 51单片机串行口结构
7.2.1 基本结构
7.2.2 控制寄存器
7.3 串行口工作方式
7.3.1 方式0
7.3.2 方式1
7.3.3 方式2和方式3
7.4 串行通信波特率的设置
7.4.1 方式0的波特率
7.4.2 方式2的波特率
7.4.3 方式1和方式3的波特率
7.5 串行通信应用举例
7.5.1 串行口方式0的应用
7.5.2 串行口方式1的应用
7.5.3 串行口方式2、方式3的应用
习题与思考题
第8章 单片机系统的扩展
8.1 51单片机的外部三总线
8.1.1 系统总线
8.1.2 P0口地址信息的锁存
8.1.3 地址译码方式
8.2 外部存储器的扩展
8.2.1 外部数据存储器的扩展
8.2.2 外部程序存储器的扩展
8.3 并行I/O接口的扩展
8.3.1 并行I/O接口的简单扩展
8.3.2 可编程并行I/O接口芯片8155
习题与思考题
第9章 C51简介
9.1 C51程序结构
9.2 C51的数据
9.2.1 C51的数据类型
9.2.2 C51的数据存储
9.3 C51的函数
9.4 C51的指针
9.4.1 指针的基本概念
9.4.2 C51指针变量的定义
9.5 C51编程举例
习题与思考题
应用篇
第10章 键盘及显示接口
10.1 键盘接口
10.1.1 键盘接线的两种形式及其识别
10.1.2 键盘管理的几个问题
10.1.3 键盘识别程序举例
10.2 LED数码管显示接口
10.2.1 静态数码管显示
10.2.2 动态数码管显示
10.2.3 数码管显示中小数点的处理
10.2.4 多位数码管动态显示编程
10.3 点阵显示接口
10.4 液晶显示接口
10.4.1 液晶显示工作原理简介
10.4.2 液晶显示器的应用
10.5 键盘管理程序设计举例
10.5.1 通用键盘管理程序流程图
10.5.2 简易计算器键盘管理程序设计举例
习题与思考题
第11章 单片机模拟接口技术
11.1 数模转换接口技术
11.1.1 数模转换原理
11.1.2 单片机与8位D/A转换器DAC0832的接口
11.1.3 单片机与12位D/A转换器接口
11.2 模数转换器接口技术
11.2.1 模数转换器简介
11.2.2 8位A/D转换器与单片机的接口
11.2.3 12位A/D转换器AD574/674A与单片机的接口
习题与思考题
第12章 定
……

与半个世纪前相比，当今社会无论是在工业生产还是日常生活方面都发生了巨大的变化，而带来这一变化的众多因素之一便是计算机技术。功能强大的计算机系统使信息处理进入智能化时代，这让工业控制更加精准，使人们的日常生活更加便捷。作为计算机的一个重要分支——单片机在这场变化中发挥了重要作用。由于单片机具有成本低、体积小、功能强等特点，使其在生产生活的方方面面得到了广泛的应用。在嵌入式系统中，单片机发挥着极其重要的作用。在工业生产装置、办公自动化设备和家用电器等领域，随处可见单片机的身影。单片机已经成为智能装置的核心部件。
随着微电子技术的飞速发展，单片机的各项性能指标得到了极大的提高。Intel公司第一代单片机MCS-8048使用6MHz晶振，具有16位通用I/O和1KBROM，以及64BRAM。今天的单片机，其晶振已经达到几十兆赫兹，通用I/O达到六七十位。有些厂家生产的单片机还集成了高速高精度A/D和D/A转换器、可编程放大器及包括USB接口在内的各种通信接口。
目前的单片机市场林林总总，性能价格各不相同，但MCS-51系列兼容机型仍然占有相当大的市场。尽管单片机的变化非常大，但是其结构和原理万变不离其宗。考虑到读者理解程度及单片机课时的限制，本书仍选择结构较为简单的MCS-51单片机芯片作为样机来介绍51系列单片机的结构及工作原理、汇编语言程序设计及常用接口电路等。对于初学者来讲，MCS-51仍是一个非常好的教学模型，而且学好MCS-51可以达到举一反三、触类旁通的效果。
本书分为两篇，原理篇主要讲述单片机原理，应用篇主要介绍单片机相关的接口及应用技术。为了能使读者快速入门，本书专门设置了微型计算机基础一章来介绍计算机相关的基本概念和基础知识，以降低初学者的学习难度。书中每章都附有例题及习题与思考题，特别是在应用篇，尽量安排实际系统加以分析讲解，以帮助读者尽快进入系统学习。目前国内很多高校的信息与控制类专业对单片机技术非常重视，除单片机原理课程以外，很多学校还辅以独立设置的单片机实验及单片机课程设计，以强化学生对该技术的掌握。为满足各种教学环节的需求，除了单片机原理和汇编语言部分以外，本书利用一定的篇幅较为详细地介绍了单片机系统的应用，以满足实验和课程设计等实践环节的教学需求。本书适合作为大专院校电气信息类专业单片机课程的教科书及课程设计参考书，同时对于那些对单片机技术感兴趣的自学读者也是一本很好的参考教材。
本书共15章。第1章由李绍民和刘忠富编写，第2章由李厚杰编写，第3、4章由张秀峰编写，第5章由郭金来编写，第6章由刘忠富编写，第7章由陈晓云编写，第8章由付立军编写，第9、10章由刘岩川编写，第11章由韩志敏编写，第12章由赵凤强编写，第13章由丁继峰编写，第14章由董玉华和刘忠富编写，第15章由谢春利编写。全书由刘岩川统稿。
由于作者水平有限，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正。
作者