第一篇 51系列单片机基础
第1章 51系列单片机概述 35
本章主要介绍了单片机的发展历程、51系列单片机的简介和51系列单片机的应用领域；接着介绍了一下实际常用的一些主流半导体厂商的单片机型号，以供读者参考；最后，详细介绍了开发51系列单片机应用系统的整个流程及主要注意事项。
1.1 单片机的产生与发展 35
1.2 51系列单片机介绍 36
1.2.1 51系列单片机简介 36
1.2.2 51系列单片机的应用领域 36
1.3 最新51内核单片机介绍 37
1.3.1 Atmel单片机介绍 37
1.3.2 Cypress单片机介绍 37
1.3.3 Infineon单片机介绍 38
1.3.4 Silicon单片机介绍 38
1.3.5 Maxim单片机介绍 38
1.3.6 NXP单片机介绍 39
1.3.7 Winbond单片机介绍 39
1.3.8 Analog Devices单片机介绍 39
1.3.9 TI单片机介绍 40
1.3.10 其他单片机介绍 40
1.4 51系列单片机开发概述 40
1.4.1 分析测控系统 41
1.4.2 单片机选型 41
1.4.3 硬件资源分配 41
1.4.4 程序设计 42
1.4.5 仿真测试 42
1.4.6 实际硬件测试 42
1.5 小结 42
第2章 51系列单片机基本结构 43
本章详细介绍了51系列单片机的基本结构，包括单片机的内部结构、引脚功能、中央处理器CPU、存储器的结构、单片机的复位、单片机工作的时钟和时序、并行I/O端口的结构和性能，以及单片机系统的掉电保护和低功耗设计。最后，还给出了一个典型的单片机最小系统。本章在讲述的时候，不仅对基本的8051进行了介绍，还介绍了目前新推出的高性能单片机AT89S52。这样读者在学习基础知识的同时，还可以了解最新单片机的性能和使用。
2.1 51系列单片机的内部结构 43
2.1.1 内部结构的主要组成部分 43
2.1.2 单片机结构的类型 44
2.2 51系列单片机的引脚功能 45
2.2.1 51系列单片机的引脚封装 45
2.2.2 51系列单片机引脚功能 45
2.3 中央处理器（CPU） 47
2.3.1 算术逻辑部件（ALU） 47
2.3.2 控制器 47
2.3.3 通用寄存器 48
2.3.4 专用寄存器 48
2.4 存储器结构 50
2.4.1 程序存储器及其扩展 50
2.4.2 数据存储器及其扩展 51
2.5 51系列单片机的复位 55
2.5.1 单片机的复位状态 55
2.5.2 单片机的复位电路 55
2.6 51系列单片机的时钟和时序 56
2.6.1 振荡器和时钟电路 57
2.6.2 CPU的时序 58
2.6.3 指令执行的时序 58
2.6.4 访问外部ROM/RAM的操作时序 60
2.7 51系列单片机的并行I/O口 61
2.7.1 并行I/O口 61
2.7.2 并行I/O口的应用 64
2.7.3 并行I/O口的扩展 64
2.8 系统掉电保护和低功耗设计 66
2.8.1 掉电保护 66
2.8.2 低功耗设计 67
2.9 51系列单片机的最小系统 68
2.10 小结 69
第3章 Keil C51开发工具简介 70
本章详细介绍了Keil μVision3的集成开发环境μVision3，包括安装过程、项目管理窗口、菜单栏、工具栏，以及μVision3的管理配置和各种常用的窗口。μVision3是一个十分优秀的单片机开发软件，应用得十分广泛，熟练掌握μVision3集成开发环境的使用是单片机设计的基础。
3.1 Keil μVision3简介 70
3.2 μVision3安装 70
3.3 μVision3集成开发环境 71
3.3.1 μVision3项目管理窗口 72
3.3.2 μVision3的菜单栏 72
3.3.3 μVision3的工具栏 77
3.3.4 μVision3的管理配置 79
3.3.5 μVision3的各种常用窗口 81
3.4 小结 84
第二篇 编程篇——汇编语言
第4章 汇编语言程序设计 85
本章主要讲述了汇编语言的伪指令、汇编语言的程序格式及源程序的编译。本章最后还通过一个具体的实例，介绍了如何在Keil μVision3集成开发环境中进行单片机的汇编程序设计及仿真。汇编语言是最早应用于单片机开发的程序语言。相比其他程序设计语言，汇编语言指令的执行速度快、代码短小精悍，且具有确定的指令执行周期。熟练掌握本章内容是后续汇编语言程序学习的基础。
4.1 汇编语言程序概述 85
4.1.1 汇编语言简介 85
4.1.2 汇编语言程序设计步骤 86
4.1.3 汇编语言程序实例 86
4.2 伪指令 87
4.2.1 汇编程序起始伪指令ORG 87
4.2.2 汇编程序结束伪指令END 87
4.2.3 等值伪指令EQU（或=） 87
4.2.4 数据地址赋值伪指令DATA 88
4.2.5 定义字节伪指令DB 88
4.2.6 定义字伪指令DW 88
4.2.7 定义空间伪指令DS 89
4.2.8 位地址符号伪指令BIT 89
4.3 汇编语言程序的格式 89
4.4 源程序的汇编 90
4.5 Keil μVision3中运行汇编语言实例 90
4.5.1 创建项目 90
4.5.2 创建源文件 91
4.5.3 编译项目 92
4.5.4 仿真调试 92
4.6 小结 93
第5章 汇编语言程序结构 94
本章主要介绍了利用汇编语言进行单片机设计的各种程序结构，包括顺序结构、分支结构、循环结构和子程序结构。本章还介绍了两类比较常用的程序设计类型，即查表程序和运算类的程序。对于比较复杂的问题可以根据设计的要求，选用不同的程序结构来进行设计。因此，熟练掌握本章内容，对读者以后的设计工作会很有帮助。
5.1 顺序结构程序 94
5.2 分支结构程序 95
5.2.1 双分支结构 95
5.2.2 多分支结构 96
5.3 循环结构程序 97
5.3.1 循环程序的结构和组成 97
5.3.2 循环程序示例 98
5.3.3 多重循环程序结构 99
5.4 子程序结构 100
5.4.1 子程序的结构 100
5.4.2 子程序的调用与返回 100
5.4.3 子程序设计实例 101
5.5 查表结构程序 102
5.6 运算类程序 103
5.6.1 8位带符号整数的乘法子程序 103
5.6.2 8位带符号整数的除法子程序 104
5.7 小结 106
第三篇 编程篇——C51
第6章 单片机C语言程序设计基础 107
单片机C语言是现在单片机系统设计所广泛采用的程序语言。本章首先介绍了单片机C语言（C51语言）的特点，然后分别介绍了C51语言的标识符、关键字、数据类型、运算符和表达式等，并对每一个知识点都提供了完整详细的实例分析。本章是单片机C51语言的基础，熟练掌握本章知识，对以后章节的学习会有很大的帮助。
6.1 单片机C语言概述 107
6.1.1 单片机C语言和汇编语言对比 107
6.1.2 C51语言的主要特点 107
6.2 单片机C语言在Keil μVision3中应用实例 108
6.2.1 创建项目 108
6.2.2 创建源文件 109
6.2.3 编译项目 109
6.2.4 仿真调试 110
6.3 C51的标识符与关键字 111
6.3.1 标识符 111
6.3.2 关键字 111
6.4 C51的数据类型 113
6.4.1 常量与变量 114
6.4.2 整型数据 114
6.4.3 浮点型数据 115
6.4.4 字符型数据 116
6.4.5 指针型数据 119
6.4.6 无值型数据 120
6.5 C51的变量作用域 120
6.5.1 基本规则 120
6.5.2 自动变量 121
6.5.3 外部变量 122
6.5.4 静态变量 123
6.5.5 寄存器变量 123
6.6 分隔符与const修饰符 123
6.6.1 C51分隔符 123
6.6.2 const修饰符 124
6.7 运算符 125
6.7.1 算术运算符 125
6.7.2 逻辑运算符和关系运算符 126
6.7.3 位运算符 128
6.7.4 特殊运算符 130
6.7.5 运算符优先级和结合性 133
6.8 表达式 134
6.8.1 算术表达式 134
6.8.2 赋值表达式 135
6.8.3 逗号表达式 136
6.8.4 关系和逻辑表达式 137
6.9 小结 138
第7章 数组 139
本章首先介绍了C51语言中的数组的使用，主要包括数组类型的说明、数组元素的表示及初始化赋值。接着，本章分别对一维数组、二维数组及多维数组的使用进行了详细的讲解。数组是重要数据结构，广泛应用于C51语言的程序设计中。因此，熟练掌握本章内容是学习C51语言的基础。
7.1 数组类型说明 139
7.2 数组元素的表示 140
7.3 数组元素的初始化赋值 140
7.4 一维数组 141
7.4.1 一维数组声明 142
7.4.2 向函数传递一维数组 142
7.4.3 一维字符串数组 142
7.5 二维数组 143
7.5.1 二维数组声明 144
7.5.2 二维数组初始化 145
7.5.3 二维字符串数组 146
7.6 多维数组 147
7.7 小结 147
第8章 指针 148
本章首先介绍了C51语言中指针的使用，主要包括指针的概念、指针变量的声明和赋值。接着，本章详细讲解了指针变量的引用及运算规则。最后，本章还对几种特殊的指针进行了详细的介绍，主要包括数组指针、字符指针及指针数组。指针的概念来源于C语言，在程序设计中灵活使用指针可以优化程序设计。因此，熟练掌握本章内容是学习C51语言的基础，同时对读者以后的C51语言程序设计工作会大有帮助。
8.1 地址、指针和指针变量的概念 148
8.2 指针变量的声明 148
8.3 指针变量的赋值 149
8.3.1 初始化赋值 149
8.3.2 取地址赋值 149
8.3.3 指针之间赋值 149
8.3.4 数组赋值 150
8.3.5 字符串赋值 150
8.3.6 函数入口赋值 150
8.4 指针变量的引用 150
8.4.1 取地址运算符“&” 150
8.4.2 取内容运算符“*” 151
8.5 指针变量的运算 152
8.5.1 关系运算 152
8.5.2 算术运算 152
8.6 数组指针 153
8.6.1 指向一维数组的指针 153
8.6.2 指向二维数组的指针 154
8.6.3 指向一个由n个元素所组成的数组指针 156
8.6.4 指针和数组的关系 156
8.7 字符指针 157
8.8 指针数组 158
8.9 小结 159
第9章 结构 160
本章首先介绍了C51语言中的结构的使用，主要包括结构的定义、结构变量的定义和赋值。接着，本章详细讲解了结构数组及结构指针的使用。最后，本章还对几种特殊的指针进行了详细的介绍，主要包括嵌套结构和位结构。结构是C51语言中重要的数据类型，其和C语言中的结构非常类似。熟练掌握本章内容是学习C51语言的基础，同时对读者以后的C51程序设计工作会大有帮助。
9.1 结构的定义 160
9.2 结构变量的定义 161
9.2.1 先定义结构，再定义结构变量 161
9.2.2 在定义结构的同时，定义结构变量 161
9.2.3 直接说明结构变量 161
9.3 结构变量的使用 162
9.4 多重结构变量的赋值 163
9.5 结构变量的初始化 163
9.6 结构数组 164
9.6.1 结构数组的定义 164
9.6.2 结构数组的初始化赋值 165
9.7 结构指针 166
9.8 特殊结构 168
9.8.1 嵌套结构 168
9.8.2 位结构 169
9.9 小结 170
第10章 联合、枚举、类型说明和位域 171
本章主要介绍了几种特殊形式的聚合数据类型，包括联合类型、枚举类型，还介绍了类型说明及位域。这些特殊的数据类型是对基本数据类型的有效扩充。灵活运用这些特殊数据类型，可以方便单片机的程序设计。因此，熟练掌握本章内容是单片机程序设计的基础。
10.1 联合类型 171
10.1.1 联合和联合变量的定义 171
10.1.2 联合变量成员的引用 172
10.2 结构和联合的区别 174
10.3 枚举类型 175
10.3.1 枚举的定义 175
10.3.2 枚举变量的声明 175
10.3.3 枚举类型变量的赋值 176
10.4 类型说明 178
10.5 位域 179
10.5.1 位域的定义和位域变量的声明 179
10.5.2 位域变量的使用 180
10.6 小结 181
第11章 C51语言的函数 182
本章详细介绍了C51语言中函数的使用，包括函数的定义、形参和实参、函数的返回值、函数的调用、函数及其变量的作用域。本章还结合单片机程序设计的特点，介绍了C51程序中的main函数。函数是C51语言中的重要概念，灵活运用函数可以实现程序的模块化设计。因此，熟练掌握本章内容，是C51语言程序设计的基础。
11.1 函数的概念和分类 182
11.1.1 从函数定义角度 182
11.1.2 从有无返回值角度 183
11.1.3 从数据传送角度 183
11.2 函数的定义 183
11.3 函数的参数 185
11.3.1 形参和实参 185
11.3.2 数组作为函数参数 186
11.3.3 多维数组作为函数参数 188
11.3.4 指针作为函数参数 188
11.4 函数的返回值 189
11.5 函数调用 189
11.5.1 赋值调用与引用调用 190
11.5.2 递归调用 190
11.5.3 嵌套调用 192
11.6 函数及其变量的作用域 193
11.6.1 函数的作用域 193
11.6.2 函数的变量作用域 193
11.7 main函数 194
11.8 小结 194
第12章 C51语言的常用库函数详解 195
本章详细讲解了C51语言中常用的库函数，主要包括字符函数、字符串函数、I/O函数、数学函数、标准函数、内部函数、绝对地址访问函数、变量参数表函数、全程跳转函数及偏移量函数。这些库函数涵盖了常见的字符、字符串、数学计算、I/O控制等功能，读者在进行程序设计时可以直接调用使用。因此，熟练掌握和运用本章内容，可以大大减轻程序设计的负担，方便单片机的程序设计。
12.1 字符函数 195
12.1.1 检查英文字母函数 195
12.1.2 检查字母数字函数 196
12.1.3 检查控制字符函数 196
12.1.4 十进制数字检查函数 197
12.1.5 可打印字符检查函数 197
12.1.6 包含空格的可打印字符检查函数 198
12.1.7 格式字符检查函数 199
12.1.8 小写英文字母检查函数 199
12.1.9 大写英文字母检查函数 200
12.1.10 控制字符检查函数 200
12.1.11 十六进制数字检查函数 201
12.1.12 十六进制数字转换函数 202
12.1.13 大写字符转换函数 202
12.1.14 小写字符转换函数 203
12.1.15 ASCII字符转换函数 204
12.1.16 大写字符宏转换函数 204
12.1.17 小写字符宏转换函数 205
12.2 字符串函数 206
12.2.1 字符查找函数 206
12.2.2 指定长度的字符串比较函数 206
12.2.3 字符串复制函数 207
12.2.4 带终止字符的字符串复制函数 208
12.2.5 字符串移动函数 209
12.2.6 字符串填充函数 209
12.2.7 字符串追加函数 210
12.2.8 指定长度的字符串追加函数 210
12.2.9 字符串比较函数 211
12.2.10 包含结束符的字符串比较函数 212
12.2.11 字符串覆盖函数 213
12.2.12 指定长度的字符串覆盖函数 213
12.2.13 获取字符串个数函数 214
12.2.14 搜索字符串函数 214
12.2.15 搜索字符函数 215
12.2.16 返回位置值的字符搜索函数 216
12.2.17 字符包含函数 216
12.2.18 返回位置值的字符包含函数 217
12.2.19 在指定字符集中查找不包含字符函数 218
12.2.20 在指定字符集中查找包含字符函数 218
12.2.21 查找第一个包含字符函数 219
12.2.22 查找最后一个包含字符函数 219
12.3 I/O函数 220
12.3.1 字符读入函数 220
12.3.2 字符读入输出函数 221
12.3.3 字符串读入函数 222
12.3.4 字符回送函数 222
12.3.5 字符输出函数 223
12.3.6 格式化输出函数 223
12.3.7 格式化内存缓冲区输出函数 225
12.3.8 字符串输出函数 226
12.3.9 格式化输入函数 227
12.3.10 格式化内存缓冲区输入函数 228
12.3.11 字符串内存输出函数 229
12.3.12 指向缓冲区的输出函数 230
12.4 数学函数 231
12.4.1 绝对值函数 231
12.4.2 指数及对数函数 232
12.4.3 三角函数 232
12.4.4 取整函数 234
12.4.5 浮点型分离函数 234
12.4.6 幂函数 235
12.5 标准函数 235
12.5.1 字符串转换函数 236
12.5.2 带返回指针的字符串转换函数 237
12.5.3 随机函数 238
12.5.4 数组内存分配函数 238
12.5.5 释放内存函数 239
12.5.6 初始化内存函数 240
12.5.7 内存分配函数 240
12.5.8 调整内存大小函数 241
12.6 内部函数 242
12.6.1 循环左移函数 242
12.6.2 循环右移函数 243
12.6.3 延时函数 244
12.6.4 位测试函数 244
12.7 绝对地址访问函数 245
12.7.1 BYTE型存储空间访问函数 245
12.7.2 WORD型存储空间访问函数 245
12.7.3 far存储区访问函数 246
12.7.4 far存储区数组访问函数 247
12.8 变量参数表函数 247
12.9 全程跳转函数 248
12.10 计算结构体成员的偏移量函数 249
12.11 小结 250
第13章 C51语句和流程 251
本章详细讲述了单片机C51语言中的各种语句结构，包括说明语句、表达式语句、复合语句、循环语句、条件语句、开关语句、跳转语句、函数调用语句、空语句和返回语句。这些语句是C51语言程序的重要组成部分。灵活利用这些语句，可以实现不同的程序流程控制结构，如顺序结构、选择结构和循环结构等，以达到简化程序的目的。熟练掌握本章内容是进行C51语言程序设计的基础。
13.1 说明语句 251
13.2 表达式语句 251
13.3 复合语句 252
13.4 循环语句 253
13.4.1 while语句 253
13.4.2 do-while语句 254
13.4.3 for语句 254
13.5 条件语句 255
13.5.1 单分支结构 255
13.5.2 双分支结构 255
13.5.3 阶梯式if-else-if结构 256
13.6 开关语句 258
13.7 跳转语句 259
13.7.1 goto语句 259
13.7.2 break语句 260
13.7.3 continue 语句 260
13.8 函数调用语句 261
13.9 空语句 261
13.10 返回语句 262
13.11 C51语言的流程控制结构 263
13.12 小结 264
第14章 预处理及用户配置文件 265
本章详细介绍了C51语言所支持的各种预处理命令，包括宏定义指令、文件包含指令、条件编译指令和其他一些编译指令。然后还介绍了C51语言编译器的一些控制指令，这需要和具体的编译器相联系。最后还介绍了一下C51语言的用户配置文件。熟练掌握本章内容，对读者以后的单片机程序设计有很大帮助。
14.1 预处理命令概述 265
14.2 宏定义指令 265
14.2.1 #define命令 266
14.2.2 #undef命令 267
14.3 文件包含指令 268
14.4 条件编译指令 269
14.4.1 #if、#else、#endif命令 269
14.4.2 #elif命令 270
14.4.3 #ifdef、#ifndef命令 270
14.5 其他编译指令 271
14.5.1 #line命令 271
14.5.2 #error 272
14.5.3 #pragma 272
14.6 C51语言编译器的控制指令 273
14.6.1 源文件控制类 273
14.6.2 目标文件（Object）控制类 273
14.6.3 列表文件（Listing）控制类 273
14.7 C51语言的用户配置文件 274
14.7.1 C51语言启动代码文件 274
14.7.2 C51语言启动代码分析 277
14.7.3 变量初始化文件 279
14.7.4 基本I/O函数文件 279
14.7.5 分组配置文件 279
14.8 小结 280
第15章 C51语言的存储结构 281
本章详细讲述了C51语言的存储器结构、存储类型、存储模式及存储器指针等，后面还介绍了动态内存分配。数据的存储模式是单片机系统特有的概念，这里的内容涉及单片机的硬件资源比较多，读者应该对照着单片机的介绍来进行学习，这样可以加深理解。
15.1 存储器结构 281
15.1.1 51系列单片机的存储区域 281
15.1.2 片内数据存储器（RAM）的结构 281
15.2 存储类型 282
15.2.1 data存储类型 282
15.2.2 bdata存储类型 282
15.2.3 idata存储类型 283
15.2.4 pdata存储类型 283
15.2.5 xdata存储类型 283
15.2.6 code存储类型 284
15.3 扩展数据类型 284
15.3.1 sfr和sfr16 284
15.3.2 sbit 285
15.3.3 bit型变量 285
15.4 存储模式 285
15.4.1 Small模式 286
15.4.2 Compact模式 286
15.4.3 Large模式 286
15.4.4 存储模式的选择 286
15.5 C51语言的存储器指针 286
15.5.1 一般指针 286
15.5.2 存储器指针 287
15.5.3 指针存储类型与指针所指向的数据的存储类型的关系 288
15.6 动态内存分配 288
15.6.1 C51语言的动态分配函数 289
15.6.2 malloc和calloc函数 289
15.7 小结 289
第四篇 51系列单片机编程指南篇
第16章 51系列单片机的指令系统 290
本章详细讲解了51系列单片机的指令系统，包括指令的7种寻址方式，以及51系列单片机指令系统中的各类指令的书写格式、功能、使用方法及注意事项等。对于每一条指令，均给出了完整详细的实例来讲解如何在程序设计中应用。这一章的内容是读者学习使用单片机的基础必备知识，深刻地理解单片机指令系统，可以为接下来的学习打下良好的基础。
16.1 指令系统简介 290
16.1.1 指令格式 290
16.1.2 指令符号 291
16.2 寻址方式 292
16.2.1 立即寻址 292
16.2.2 直接寻址 293
16.2.3 寄存器寻址 295
16.2.4 寄存器间接寻址 295
16.2.5 变址寻址 297
16.2.6 相对寻址 298
16.2.7 位寻址 299
16.3 数据传送指令 300
16.3.1 内部RAM数据传送指令 300
16.3.2 外部RAM数据传送指令 304
16.3.3 程序存储器数据传送指令 305
16.3.4 数据交换指令 306
16.3.5 堆栈操作指令 308
16.4 算术运算指令 309
16.4.1 加法指令 309
16.4.2 带进位的加法指令 311
16.4.3 带借位的减法指令 312
16.4.4 加1指令 314
16.4.5 减1指令 315
16.4.6 乘除法指令 316
16.4.7 十进制调整指令 317
16.5 逻辑运算及移位指令 318
16.5.1 逻辑与指令 319
16.5.2 逻辑或指令 320
16.5.3 逻辑异或指令 321
16.5.4 累加器清零指令 322
16.5.5 累加器取反指令 323
16.5.6 组合逻辑电路的实现 324
16.5.7 循环移位指令 324
16.6 控制转移指令 326
16.6.1 无条件转移指令 326
16.6.2 条件转移指令 330
16.6.3 子程序调用及返回指令 334
16.7 位操作指令 337
16.7.1 位变量传送指令 337
16.7.2 置位与清零指令 338
16.7.3 位逻辑运算指令 339
16.7.4 位控制转移指令 340
16.8 空操作指令 342
16.9 51系列单片机指令汇总 343
16.10 小结 347
第17章 51系列单片机的定时器/计数器 348
本章详细讲述了51系列单片机的定时器/计数器的结构、控制寄存器及4种工作方式，并分别给出了详细的程序设计方法；本章还对52子系列的单片机定时器/计数器T2也进行了详细的介绍。定时器/计数器是单片机的一个非常有用的功能，熟练掌握本章内容，对读者以后的单片机设计有很大帮助。
17.1 定时器/计数器0和1 348
17.1.1 定时器/计数器的结构 348
17.1.2 定时器/计数器的功能 349
17.1.3 T0和T1的控制寄存器 349
17.2 定时器/计数器0和1的工作模式 352
17.2.1 工作模式0及其程序设计 352
17.2.2 工作模式1及其程序设计 354
17.2.3 工作模式2及其程序设计 356
17.2.4 工作模式3及其程序设计 358
17.3 定时器/计数器2 360
17.3.1 T2的控制寄存器T2CON和T2MOD及其程序访问 361
17.3.2 定时器/计数器2的工作模式 362
17.4 小结 367
第18章 51系列单片机中断系统及其程序设计 368
本章详细讲述了中断系统的基本概念，并重点介绍了51系列单片机的中断类型及中断的各种控制标准位；接着讲述了51系列单片机对中断的处理过程，并通过实例详细讲述了各种中断源的编程方式；最后还介绍了外部中断源的扩展方式及其程序设计。中断是51系列单片机重要的系统资源，合理使用中断系统，可以减轻CPU的负担，简化程序设计，实现对外部信号的实时处理。因此，熟练掌握本章内容是学习51系列单片机的基础。
18.1 中断系统概述 368
18.1.1 什么是中断 368
18.1.2 中断的用途 368
18.1.3 中断需要解决的问题 369
18.2 51系列单片机的中断类型 371
18.2.1 外部中断源 371
18.2.2 定时中断源 371
18.2.3 串行中断源 371
18.3 51系列单片机的中断系统 372
18.3.1 中断请求标志及其访问 372
18.3.2 中断允许标志及其访问 373
18.3.3 中断优先级标志及其访问 374
18.4 中断的处理过程 375
18.4.1 中断响应 375
18.4.2 中断处理 377
18.4.3 中断返回 378
18.4.4 中断请求的撤离 378
18.5 中断源的程序设计 378
18.5.1 外部中断源的程序设计 378
18.5.2 定时中断源的程序设计 380
18.5.3 串行中断源的程序设计 381
18.6 外部中断源的扩展 382
18.6.1 定时器/计数器扩展外部中断源 382
18.6.2 查询方式扩展外部中断源 385
18.7 小结 386
第19章 51系列单片机的串行接口 387
本章首先详细介绍了串行通信的基本方式，包括异步串行通信和同步串行通信，以及单工制式、半双工制式和全双工制式三种数据传送方式。51系列单片机集成了全双工的串行接口，本章详细介绍了单片机串行接口的内部结构、程序控制、4种工作模式及其程序设计等。最后介绍了单片机的串行接口在双机通信和多机通信方面的应用。单片机串行口的应用非常广泛，熟练掌握本章内容很重要。
19.1 串行通信概述 387
19.1.1 串行通信简介 387
19.1.2 串行通信的数据传送方式 389
19.2 51系列单片机的串行接口 390
19.2.1 单片机串行接口的内部结构 390
19.2.2 单片机串行接口的程序控制 391
19.2.3 波特率的程序设计 393
19.3 串行口的工作模式0 396
19.3.1 模式0的发送及扩展输出端口 396
19.3.2 模式0的接收及扩展输入端口 398
19.4 串行口的工作模式1 399
19.4.1 模式1的发送 400
19.4.2 模式1的接收 401
19.5 串行口的工作模式2 402
19.5.1 模式2的发送 402
19.5.2 模式2的接收 403
19.6 串行口的工作模式3 405
19.6.1 模式3的发送 405
19.6.2 模式3的接收 406
19.7 双机通信程序设计 407
19.7.1 查询方式 407
19.7.2 中断方式 408
19.8 多机通信程序设计 410
19.8.1 多机通信原理 411
19.8.2 多机通信协议约定 411
19.8.3 多机通信程序设计 411
19.9 小结 416
第20章 C51下的RTX-51实时多任务操作系统 417
本章详细介绍了运行于8051硬件平台的RTX-51实时多任务操作系统。RTX-51的程序不同于普通的单片机程序，这里对RTX-51的任务调度、系统函数、任务管理及RTX-51 Tiny的配置进行了详细的阐述。熟练掌握和运用本章内容，可以简化复杂的多任务单片机系统设计。
20.1 RTX-51实时多任务操作系统简介 417
20.1.1 RTX-51种类 417
20.1.2 RTX-51与单任务程序的比较 418
20.2 RTX-51的任务调度 419
20.2.1 RTX-51循环任务调度 420
20.2.2 RTX-51事件任务调度 420
20.2.3 RTX-51信号任务调度 421
20.2.4 优先级及抢先任务切换 421
20.2.5 RTX-51的其他特性 422
20.3 RTX-51 Tiny的系统函数 423
20.3.1 发送信号函数isr_send_signal 423
20.3.2 清除信号标志函数os_clear_signal 423
20.3.3 启动任务函数os_create_task 424
20.3.4 删除任务函数os_delete_task 424
20.3.5 当前任务号函数os_running_task_id 425
20.3.6 发送信号函数os_send_signal 425
20.3.7 等待函数os_wait 425
20.3.8 等待函数os_wait1 426
20.3.9 等待函数os_wait2 427
20.4 RTX-51 Tiny的任务管理 428
20.4.1 RTX-51 Tiny的任务状态 428
20.4.2 RTX-51 Tiny的事件 428
20.4.3 RTX-51 Tiny的任务切换 428
20.5 RTX-51 Tiny的配置文件 429
20.6 RTX-51 Tiny的要求及限定 431
20.6.1 使用RTX-51 Tiny的要求 431
20.6.2 RTX-51 Tiny的注意事项 432
20.7 RTX-51 FULL的系统函数及技术参数 433
20.7.1 RTX-51 FULL函数一览 433
20.7.2 RTX-51的技术参数 434
20.8 小结 435
第21章 Keil μVision3中的单片机硬件资源仿真 436
本章详细介绍了Keil μVision3集成开发环境中，对单片机各种常见的片上资源的仿真操作。主要包括并行I/O端口、定时器/计数器、串行接口、中断、看门狗定时器、A/D、D/A、寄存器及低功耗仿真。单片机的程序设计主要是对各种片上资源进行操作，Keil μVision3集成开发环境对各种片上资源均提供了完善的仿真支持。在程序设计时，通过仿真操作可以完美地模拟程序的执行情况，便于及时发现问题。这样便大大提高了程序开发的可靠性，加速了程序的开发速度。因此，读者应该熟练掌握本章内容。
21.1 仿真概述 436
21.2 并行I/O端口的仿真 436
21.3 定时器/计数器的仿真 438
21.3.1 定时器/计数器T0和T1的仿真界面 438
21.3.2 定时器/计数器T2的仿真界面 439
21.3.3 定时器/计数器的仿真操作 440
21.4 串行接口的仿真 442
21.4.1 串行接口的仿真界面 442
21.4.2 串行接口的仿真操作 443
21.4.3 字符串输入输出的仿真操作 444
21.5 中断仿真 446
21.5.1 中断系统的仿真界面 446
21.5.2 中断系统的仿真操作 447
21.6 看门狗定时器的仿真 448
21.6.1 看门狗定时器的仿真界面 448
21.6.2 看门狗定时器的仿真操作 448
21.7 A/D仿真 449
21.7.1 A/D转换器的仿真界面 450
21.7.2 A/D转换器的仿真操作 450
21.8 D/A仿真 452
21.8.1 D/A转换器的仿真界面 452
21.8.2 D/A转换器的仿真操作 453
21.9 寄存器仿真 455
21.9.1 寄存器的仿真界面 455
21.9.2 寄存器的仿真操作 455
21.10 低功耗仿真 456
21.11 小结 457
第22章 Keil μVision3中的程序调试 458
本章详细介绍了Keil μVision3集成开发环境的程序调试功能，包括性能分析器、代码覆盖分析器和断点等。本章还详细介绍了Keil μVision3编译器提供的调试命令，这些调试命令大大扩展了单片机程序的仿真调试。合理使用Keil μVision3的各种调试功能及调试命令，可以在程序设计和调试时达到事半功倍的效果。因此，熟练掌握本章内容有助于读者分析和优化单片机程序。
22.1 Keil μVision3的程序调试器概述 458
22.2 性能分析器 458
22.3 代码覆盖分析器 459
22.4 断点 460
22.5 Keil μVision3调试命令 461
22.5.1 通用命令 461
22.5.2 程序命令 465
22.5.3 断点命令 467
22.5.4 存储器命令 469
22.6 小结 471
第五篇 典型案例篇
第23章 键盘程序设计 472
本章详细讲述了键盘设计需要注意的一些问题，然后介绍了独立式按键和矩阵式键盘的工作方式。其中着重讲了矩阵式键盘的扫描法、线反转法和中断法的工作原理及程序设计。最后通过一个完整电路，实现了矩阵式键盘的扫描查询方式在程序中的应用。在实例中，还通过仿真分析了整个程序流程的正确性。矩阵式键盘应用十分广泛，熟练掌握它的使用是学习单片机应用系统的基础。
23.1 键盘接口概述 472
23.1.1 按键编码 472
23.1.2 输入的可靠性 472
23.1.3 程序检测及响应 473
23.2 独立式按键及其编程接口 473
23.2.1 独立式按键结构 473
23.2.2 独立式按键程序设计 474
23.3 4×4矩阵式键盘及其编程接口 475
23.3.1 扫描法及其程序设计 475
23.3.2 线反转法及其程序设计 477
23.3.3 中断法及其程序设计 479
23.4 矩阵式键盘的接口实例 480
23.4.1 电路图 480
23.4.2 程序设计 481
23.4.3 程序仿真 483
23.5 小结 485
第24章 LED数码管显示 486
本章详细介绍了LED数码管显示器件，包括7段共阳极LED数码管和7段共阴极LED数码管，然后介绍了LED的静态显示技术及其应用实例。本章还重点讲解了LED数码管的动态显示技术，包括静态驱动、动态驱动和LED驱动器驱动。最后通过一个具体的实例讲解了使用LED驱动器控制多个LED的显示。LED数码管显示是单片机系统中常用的显示接口，读者应该熟练掌握其使用方法。
24.1 LED数码管概述 486
24.1.1 7段共阳极LED结构及显示段码 486
24.1.2 7段共阴极LED结构及显示段码 487
24.2 单个LED驱动实例 488
24.2.1 电路图 488
24.2.2 程序设计 490
24.3 多个LED驱动方式 492
24.3.1 静态驱动显示 493
24.3.2 动态驱动显示 497
24.3.3 LED驱动器 499
24.4 多个LED驱动实例 503
24.4.1 LED驱动器电路图 503
24.4.2 程序设计 504
24.5 小结 508
第25章 LCD液晶显示模块 509
本章详细介绍了液晶和液晶显示模块的结构及原理，并对常用的LCD驱动控制器的指令和功能进行了介绍，其中给出了用于图形点阵式液晶读写的详细子函数。最后利用一款采用这个驱动器的液晶显示模块，来介绍如何控制其显示汉字和图形等。近年来，液晶显示模块应用越来越广泛。熟练掌握本章内容对读者以后的设计很有帮助。
25.1 LCD液晶显示概述 509
25.1.1 液晶的来源 509
25.1.2 LCD液晶显示器结构及原理 509
25.1.3 液晶显示模块的种类 510
25.1.4 液晶显示模块的优点 511
25.2 液晶显示模块控制接口 511
25.2.1 LCD控制驱动器ST7920概述 511
25.2.2 ST7920功能说明 512
25.2.3 ST7920基本指令集 516
25.2.4 ST7920扩充指令集 518
25.2.5 ST7920的操作方式 520
25.2.6 图形点阵式液晶显示模块 521
25.2.7 图形点阵式液晶读写子函数 522
25.3 汉字及图形显示实例 525
25.3.1 电路设计 525
25.3.2 建立项目 526
25.3.3 汉字显示实例 526
25.3.4 图形显示实例 528
25.3.5 任意位置图形显示实例 530
25.4 小结 532
第26章 D/A转换实例 533
本章首先详细介绍了D/A转换器的基本知识，包括D/A转换器的原理、D/A转换器的类型及技术参数，然后介绍了一个高速易使用的D/A转换芯片AD558。最后通过一个具体的实例，介绍了如何采用AD558在光通信领域中完成对光信号的相位精确调制。D/A转换器在测控领域有着广泛的应用，扩展了8051单片机处理模拟信号的能力，是现代电子设计中不可缺少的一部分。
26.1 D/A转换概述 533
26.1.1 D/A转换原理 533
26.1.2 D/A转换器的类型 534
26.1.3 D/A转换器的技术参数 535
26.2 高速D/A转换芯片AD558 536
26.2.1 AD558简介 536
26.2.2 AD558电压输出模式 537
26.2.3 AD558的数据锁存 538
26.3 光通信电压调制电路实例——电路部分 539
26.3.1 相位调制的原理 539
26.3.2 电压调制系统 540
26.3.3 电路图 541
26.4 光通信电压调制电路实例——程序部分 544
26.4.1 系统状态编码 544
26.4.2 建立项目 544
26.4.3 主程序 545
26.4.4 无调制模式函数 546
26.4.5 调制模式1函数 546
26.4.6 调制模式2函数 547
26.4.7 调制模式3函数 547
26.4.8 调制模式4函数 547
26.5 光通信电压调制电路实例——仿真部分 547
26.5.1 程序仿真 548
26.5.2 运行效果 548
26.6 小结 548
第27章 可编程逻辑器件CPLD 549
本章首先介绍了可编程逻辑器件的发展，以及CPLD和FPGA的结构及逻辑实现。可编程逻辑器件一般采用VHDL语言进行设计，本章对VHDL语言进行了简要的介绍。本章对常用的CPLD芯片EPM7128SLC84进行展开讲解，提供了Altera公司的CPLD下载电路。本章实例部分，使用CPLD配合AT89S52来扩展了8051单片机的并行I/O端口。单片机和可编程逻辑器件内部结构不同，各有优势，实际系统中经常需要将两者结合使用。
27.1 可编程逻辑器件概述 549
27.1.1 可编程逻辑器件的发展 549
27.1.2 CPLD的结构及其逻辑实现 549
27.1.3 FPGA的结构及其逻辑实现 551
27.2 硬件描述语言简述 552
27.2.1 硬件描述语言VHDL概述 553
27.2.2 VHDL程序结构 553
27.3 Altera常用CPLD芯片介绍 555
27.4 使用CPLD扩展51单片机I/O接口 557
27.4.1 CPLD扩展单片机I/O接口原理 558
27.4.2 电路图 558
27.5 单片机程序设计 559
27.5.1 项目建立 559
27.5.2 主程序 560
27.6 VHDL程序设计 560
27.6.1 项目建立 560
27.6.2 程序设计 561
27.7 程序仿真 563
27.7.1 设计CPLD引脚 563
27.7.2 仿真操作 564
27.8 程序下载 565
27.9 小结 567
第28章 51系列单片机读写I2C总线 568
本章详细介绍了I2C串行总线的工作原理、结构及寻址方式等，并对I2C串行总线的数据传输进行了详细的介绍。本章还给出了采用普通的51系列单片机模拟读写I2C串行总线的汇编语言和C语言的代码。最后通过一个具体的实例，讲解了单片机读写I2C总线外围器件的电路设计及程序设计。I2C串行总线具有接口简单，体积小等优点，在实际电路设计中经常使用。熟练掌握本章内容，可以控制大部分的I2C总线外围器件，从而大大扩展了51系列单片机的使用范围。
28.1 I2C总线概述 568
28.1.1 I2C总线工作原理 568
28.1.2 I2C总线的电气结构和负载能力 569
28.1.3 I2C总线器件的寻址方式 569
28.2 I2C总线数据传输协议及其程序详解 570
28.2.1 起始信号 570
28.2.2 终止信号 571
28.2.3 应答信号 571
28.2.4 非应答信号 572
28.2.5 应答位检查 573
28.2.6 总线数据位 573
28.2.7 写数据 573
28.2.8 读数据 576
28.3 51单片机读写EEPROM 579
28.3.1 串行EEPROM存储器简介 579
28.3.2 电路设计 580
28.3.3 程序设计 581
28.3.4 仿真分析 582
28.4 小结 583
第29章 单片机音乐播放 584
本章详细讲述了音乐学中音调和节拍的概念，以及如何使用单片机来实现音调和节拍的演奏。本章还给出了一些音乐片段的示例代码。最后通过一个具体的实例，讲解了如何使用单片机播放音乐。单片机的功能强大，成本低廉，对于需要简单音乐播放的场合，可以选择使用单片机控制扬声器来实现。
29.1 单片机发音概述 584
29.1.1 音调 584
29.1.2 节拍 586
29.1.3 单片机音乐播放的方法及音乐示例 586
29.2 单片机音乐播放实例——电路图 589
29.3 单片机音乐播放实例——程序设计 590
29.3.1 建立项目 590
29.3.2 程序设计 591
29.4 小结 593
第30章 实时时钟芯片应用 594
本章详细介绍了实时时钟芯片DS1302的命令字节和数据格式，并介绍了两种数据传输方式，即单字节传输方式和多字节突发传输方式。本章通过一个具体的实例，讲解了如何使用8051单片机来实现对DS1302的控制，在该实例中分别采用了单字节传输方式和多字节传输方式来对DS1302的时钟寄存器及RAM进行操作。实时时钟常用于需要时间设定和显示的场合，在单片机应用系统中很常见，读者熟练掌握本章内容，可以轻松实现单片机的时钟显示扩展。
30.1 实时时钟芯片DS1302概述 594
30.1.1 实时时钟芯片DS1302概述 594
30.1.2 实时时钟芯片DS1302命令字节 595
30.1.3 实时时钟芯片DS1302数据格式 595
30.1.4 实时时钟芯片DS1302数据传输方式 597
30.2 单片机读写实时时钟芯片实例 598
30.2.1 电路图 598
30.2.2 建立项目 598
30.2.3 主程序 599
30.2.4 复位函数 601
30.2.5 字节读取函数 602
30.2.6 字节写入函数 602
30.2.7 初始化函数 602
30.2.8 时钟字节写入函数 603
30.2.9 RAM字节写入函数 604
30.2.10 时钟寄存器内容显示函数 604
30.2.11 多字节突发方式读取RAM函数 605
30.2.12 多字节突发方式写入RAM函数 605
30.3 小结 606
第31章 静态RAM存储器应用 607
本章详细讲述了RAM存储器的种类和特点，并重点讲解了应用最为广泛的静态RAM存储器。本章还对一款常用的静态RAM存储器HM628128进行了详细介绍。最后，通过一个综合的实例介绍了静态RAM存储器的读写。实例中使用了计算机的串行通信接口，以及单片机的串行接口设计。通过本章的讲解，读者可以掌握单片机系统中静态RAM存储器的读写及计算机串行的应用。
31.1 静态RAM存储器概述 607
31.1.1 RAM存储器概述 607
31.1.2 静态RAM芯片HM628128 608
31.1.3 静态RAM芯片HM628128的读写 608
31.2 静态RAM存储器读写实例 609
31.2.1 系统原理 610
31.2.2 串行通信接口概述 610
31.2.3 单片机与RS-232C的接口 615
31.2.4 系统电路原理图 616
31.2.5 建立项目 617
31.2.6 主程序设计 618
31.2.7 系统运行 620
31.3 小结 622
第32章 道路交通灯控制系统 623
本章详细讲述了道路交通灯的运行原理，以及如何使用RTX-51 Tiny程序来实现道路交通灯的控制模拟。本章给出了详细的电路图，以及RTX-51 Tiny的多任务程序。通过本章的学习，可以掌握实时多任务操作系统的设计，尤其是基于8051单片机的RTX-51 Tiny的程序设计。
32.1 交通灯控制系统概述 623
32.1.1 道路交通灯概述 623
32.1.2 交通灯控制系统 623
32.2 交通灯控制系统原理图 624
32.3 多任务交通灯控制系统程序 625
32.3.1 建立项目 625
32.3.2 多任务划分及程序设计 626
32.3.3 串行通信函数 632
32.3.4 获取命令函数 635
32.4 小结 636
第33章 单总线温度传感器DS18S20 637
本章介绍了1-Wire单总线的工作原理，并结合1-Wire总线接口温度传感器DS18S20，详细讲解了其供电方式及数据操作命令。最后通过一个完整的实例介绍了如何使用51系列单片机模拟1-Wire总线数据传输，从而实现DS18S20的控制。1-Wire单总线是一种结构简单的接口协议，其最大化地减少了I/O引脚数目，在实际电路中有着广泛的应用。
33.1 单总线概述 637
33.2 单总线温度传感器DS18S20 638
33.2.1 温度传感器DS18S20概述 638
33.2.2 DS18S20的供电方式 639
33.2.3 DS18S20的数据操作 639
33.3 单片机读写温度传感器DS18S20实例 642
33.3.1 电路图 642
33.3.2 建立项目 643
33.3.3 DS18S20读写子函数 643
33.3.4 主函数 649
33.3.5 程序仿真 651
33.4 小结 651
第34章 Microware串行总线EEPROM的应用 652
本章详细讲解了三线制Microware串行总线，并通过Microware串行总线的EEPROM介绍了Microware串行总线的操作指令及其操作时序。本章最后通过一个具体的实例，介绍了如何使用标准的51系列单片机来在软件上仿真模拟Microware串行总线。其中给出了Microware串行总线读写的子函数及一个完整的实例。三线制Microware串行总线减少了I/O引脚的使用，在实际电路设计中具有广泛的应用，读者应该熟练掌握。
34.1 三线制Microware串行总线概述 652
34.2 Microware串行总线接口的EEPROM 653
34.2.1 Microware串行总线接口EEPROM概述 653
34.2.2 Microware串行总线接口EEPROM的指令 653
34.2.3 Microware串行总线接口EEPROM的指令时序 654
34.3 51系列单片机读写三线制EEPROM实例 657
34.3.1 电路图 657
34.3.2 建立项目 657
34.3.3 三线制Microware串行总线读写子函数 658
34.3.4 主程序 660
34.3.5 Microware串行总线仿真 662
34.4 小结 663
第35章 单片机控制打印机实例 664
本章详细讲述了LASER PP40微型四色描绘式打印机，包括其接口、工作时序、文本模式和图形模式等。本章最后还通过一个具体的实例，介绍了如何使用51系列单片机控制LASER PP40微型打印机打印输出。LASER PP40微型打印机接口简单、控制方便，十分适合作为单片机系统的智能输出扩展。因此，熟练掌握本章内容对读者以后的单片机系统设计工作很有帮助。
35.1 打印机概述 664
35.1.1 LASER PP40打印机概述 664
35.1.2 LASER PP40的文本模式 665
35.1.3 LASER PP40的图形模式 666
35.2 51系列单片机控制打印机实例 667
35.2.1 电路图 667
35.2.2 建立项目 668
35.2.3 程序设计 668
35.3 小结 669
第36章 A/D转换实例 670
本章首先详细介绍了A/D转换的原理、A/D转换器的技术参数及A/D转换器的选用原则。接着，本章介绍了一个高性能的8通道A/D转换器MAX197。其中，详细讲解了MAX197的特性、引脚功能，以及接口、控制和时序逻辑等。最后，本章通过一个完整的实例介绍了A/D转换器MAX197与单片机的接口。A/D转换在测控领域，特别是模拟信号的数据采集系统中有着广泛的应用，读者应熟练掌握A/D转换的相关知识及A/D转换器的使用。
36.1 A/D转换概述 670
36.1.1 A/D转换原理 670
36.1.2 A/D转换器的技术参数 672
36.1.3 A/D转换器的选择原则 673
36.2 8通道A/D转换器MAX197 673
36.2.1 MAX197的特性及引脚功能 674
36.2.2 MAX197的接口、控制字及时序 675
36.3 单片机读写A/D转换器实例 677
36.3.1 电路图 677
36.3.2 建立项目 679
36.3.3 程序设计 679
36.3.4 程序仿真 682
36.4 小结 682
第37章 单片机读写智能IC卡 683
本章主要介绍了智能IC卡的相关知识。其中对目前市场上广泛使用的AT45DB041D接触式IC卡芯片进行了详细介绍，包括芯片的功能、内存空间和指令。本章还通过一个具体的实例，介绍了如何使用单片机对IC卡芯片进行读写操作。由于IC卡芯片采用SPI串行数据接口，这里使用了带有SPI接口的AT89S8253单片机进行读写操作。智能IC卡目前得到广泛的使用，读者应该熟练掌握本章内容。
37.1 智能IC卡概述 683
37.1.1 智能IC卡分类 683
37.1.2 接触式IC卡 684
37.1.3 非接触式IC卡 684
37.2 智能IC卡芯片 684
37.2.1 IC卡芯片AT45DB041简介 684
37.2.2 AT45DB041D的内存空间及其读写 685
37.2.3 AT45DB041D的指令 686
37.3 单片机读写智能IC卡实例 687
37.3.1 电路图 687
37.3.2 SPI接口单片机AT89S8253简介 688
37.3.3 建立项目 689
37.3.4 IC卡芯片AT45DB041D读写子函数 690
37.3.5 主程序 692
37.4 小结 694
第38章 单片机智能锂电池充电管理 695
本章首先介绍了广泛使用的锂电池，以及锂电池的充电要求。接着介绍了MAXIM公司的一款高性能的智能充电管理芯片MAX1898，包括MAX1898引脚功能及其充电工作原理。最后，本章通过一个具体的实例，介绍了如何使用51系列单片机控制MAX1898来实现单节锂电池的智能充电过程。锂电池及其充电器广泛应用于生活中，因此，熟练掌握本章内容具有极大的实际意义。
38.1 锂电池及其充电概述 695
38.1.1 锂电池概述 695
38.1.2 锂电池充电概述 696
38.2 智能充电管理芯片MAX1898 696
38.2.1 智能充电管理芯片MAX1898概述 696
38.2.2 MAX1898充电工作原理 697
38.3 单片机智能控制锂电池充电实例 698
38.3.1 电路图 699
38.3.2 智能充电器的功能 700
38.3.3 建立项目 700
38.3.4 程序设计 701
38.4 小结 702
51单片机与串口通信代码
基于51单片机电子时钟设计
51单片机C语言开发与应用技术案例详解内容简介