本书基于51单片机基本型进行编写，共12讲和两个附录，依次介绍了单片机基础知识、MCS-51单片机结构与原理、MCS-51单片机汇编指令系统、汇编程序设计、51单片机C语言程序设计、单片机应用系统开发、MCS-51单片机中断系统、MCS-51单片机定时/计数器、单片机存储器与并行口的扩展、单片机串行接口与通信、MCS-51单片机接口技术和综合实例等内容。全书主要章节以“实例·模仿→内容讲解→实例·操作→实例·练习”为表述方式，通过适量的典型实例操作和重点知识相结合的方法对51单片机的使用进行了详细讲解。

本书在讲解过程中，一方面以精练的语言针对基础以及原理性知识进行较为全面的阐述，帮助读者了解和掌握51单片机工作的来龙去脉；另一方面针对关键性的知识进行细致讲解，并配合实例演示，帮助读者学习和掌握51单片机的使用方法。本书的实例介绍采用汇编语言和C语言相结合的方法，读者可以通过对比汇编语言和C语言编程实现的异同，加深对两种语言使用的认识。本书实例还采用proteus硬件仿真和keil软件仿真相结合的方法进行阐述，通过硬件仿真一方面可以加深读者对程序功能的认识，同时也为读者使用单片机完成功能打下基础。

本书语言简练、功能全面且层次递进，同时配有全程操作视频，包括相关寄存器的使用及程序的编写，读者可以通过观看视频来学习。

本书可作为51单片机初学者入门和提高的学习宝典，也可作为各大中专院校、培训机构的专业教材，还可作为从事单片机开发领域的专业人员的实用参考书。

第1讲 单片机基础知识 1

1.1 单片机概述 1

1.1.1 有关单片机的几个概念 1

1.1.2 单片机的发展历史 2

1.1.3 单片机的基本组成与特点 3

1.1.4 单片机的应用 7

1.1.5 单片机的发展趋势 8

1.2 单片机中的预备知识 8

1.2.1 数制及其转换 9

1.2.2 计算机中的常用编码 11

1.2.3 计算机中的运算 14

1.3 习题 17

第2讲 MCS-51单片机结构与原理 18

2.1 MCS-51单片机的类型与结构 18

2.1.1 MCS-51单片机的基本类型 18

2.1.2 MCS-51单片机的基本结构 20

2.1.3 MCS-51单片机的封装与引脚 24

2.2 MCS-51单片机存储器 27

2.2.1 单片机存储器组织结构 27

2.2.2 程序存储器 28

2.2.3 片外数据存储器 28

2.2.4 片内数据存储器 29

2.2.5 特殊功能寄存器 30

2.3 MCS-51单片机并行I/O口 31

2.3.1 P0口 31

2.3.2 P1口 32

2.3.3 P2口 33

2.3.4 P3口 33

2.3.5 并行口数据的读取 34

2.4 MCS-51单片机时序 35

2.4.1 时钟信号的产生 35

2.4.2 时序定时单位 36

2.4.3 单片机基本指令时序 37

2.5 MCS-51单片机工作方式 38

2.5.1 复位方式 38

2.5.2 程序执行方式 39

2.5.3 节电方式 40

2.6 习题 41

第3讲 MCS-51单片机汇编指令系统 42

3.1 实例·模仿--数据运算与转移 42

3.2 MCS-51单片机汇编指令概述 42

3.2.1 指令与指令系统 43

3.2.2 51单片机汇编指令 43

3.2.3 51汇编指令格式及常用符号解释 44

3.3 7种寻址方式 45

3.3.1 寄存器寻址 45

3.3.2 寄存器间接寻址 45

3.3.3 立即寻址 46

3.3.4 直接寻址 46

3.3.5 变址寻址 47

3.3.6 相对寻址 47

3.3.7 位寻址 48

3.4 51单片机指令系统 48

3.4.1 数据传送指令（29条） 48

3.4.2 算术运算指令（24条） 53

3.4.3 逻辑运算指令 56

3.4.4 移位指令 59

3.4.5 控制转移指令（17条） 59

3.4.6 位操作指令 63

3.5 实例·操作--BCD加减法实现 64

3.6 实例·练习--条件转移指令的

使用 65

3.7 习题 66

第4讲 汇编程序设计 68

4.1 实例·模仿--寄存器数据交换 68

4.2 汇编语言格式 68

4.3 常用伪指令 70

4.4 汇编程序的结构及常用子程序设计 73

4.4.1 顺序结构 73

4.4.2 分支结构 74

4.4.3 循环结构 75

4.4.4 子程序结构 76

4.4.5 查表程序 77

4.4.6 延时程序 78

4.5 实例·操作--数据排列和计数 78

4.6 实例·练习--并串行数据转换 80

4.7 习题 81

第5讲 51单片机C语言程序设计 82

5.1 实例·模仿--数值的循环累加 82

5.2 51单片机C语言编程概述 83

5.2.1 C语言特点 83

5.2.2 51单片机的C语言编程 84

5.2.3 C51与标准C语言编程的异同 84

5.3 C51的基本语法 85

5.3.1 基本数据类型 85

5.3.2 常量与变量 86

5.3.3 C51存储模式和地址访问 90

5.3.4 运算符及表达式 91

5.4 指针和数组 94

5.4.1 指针 94

5.4.2 数组 95

5.5 C51常用的编程控制语句 96

5.5.1 选择控制语句 96

5.5.2 循环控制语句 100

5.6 函数 101

5.7 实例·操作--多种结构类型程序

设计 103

5.8 实例·练习--数值判断及数学

运算 107

5.9 习题 109

第6讲 单片机应用系统开发 111

6.1 实例·模仿--keil及proteus

使用 111

6.2 单片机系统开发工具与过程 113

6.2.1 单片机的开发环境 113

6.2.2 单片机的开发过程 114

6.3 Keil仿真软件 114

6.3.1 keil软件简介 115

6.3.2 工程创建 115

6.3.3 添加程序代码 117

6.3.4 代码编译及调试 118

6.4 proteus仿真软件 120

6.4.1 proteus软件简介 120

6.4.2 利用proteus绘制电路图 120

6.4.3 proteus仿真 123

6.4.4 keil和proteus联调 124

6.5 实例·操作--并行口的读写 126

6.6 实例·练习--跑马灯程序 128

6.7 习题 131

第7讲 MCS-51单片机中断系统 132

7.1 实例·模仿--中断的使用 132

7.2 中断的概念 135

7.2.1 输入/输出数据传送方式 135

7.2.2 中断的定义 136

7.3 MCS-51中断控制系统 136

7.3.1 中断系统结构 136

7.3.2 中断源 137

7.3.3 中断控制寄存器 138

7.3.4 中断优先级结构和中断嵌套 140

7.4 MCS-51中断过程 142

7.4.1 中断响应条件 142

7.4.2 中断处理过程 143

7.4.3 中断响应时间 144

7.4.4 中断响应撤销 145

7.5 MCS-51单片机外部中断源的扩展 146

7.5.1 定时/计数器溢出扩展法 146

7.5.2 硬件申请软件查询扩展法 147

7.6 实例·操作--中断扩展 148

7.7 实例·练习--跑马灯的中断控制 152

7.8 习题 155

第8讲 MCS-51单片机定时/计数器 157

8.1 实例·模仿--定时器的使用 157

8.2 定时/计数器工作原理 160

8.3 定时/计数器控制 161

8.3.1 工作模式寄存器TMOD（89H） 161

8.3.2 控制寄存器TCON 162

8.4 定时/计数器工作方式 163

8.4.1 工作方式0 163

8.4.2 工作方式1 164

8.4.3 工作方式2 164

8.4.4 工作方式3 165

8.5 定时/计数器的初始化 166

8.5.1 初始化的步骤 166

8.5.2 计数器初值的计算 166

8.5.3 定时器初值的计算 167

8.6 实例·操作--方式2的应用 167

8.7 实例·练习--定时时间的扩展 169

8.8 习题 176

第9讲 单片机存储器与并行口的扩展 177

9.1 实例·模仿--8031最小系统实现 177

9.2 系统扩展概述 178

9.2.1 单片机最小系统 178

9.2.2 片外三总线结构 179

9.2.3 系统扩展的几个方面 180

9.2.4 几种常用的扩展器件介绍 180

9.3 存储器扩展 182

9.3.1 单片机存储器扩展概述 182

9.3.2 程序存储器的扩展 183

9.3.3 数据存储器的扩展 187

9.4 并行I/O口的扩展 189

9.4.1 并行口扩展概述 189

9.4.2 TTL芯片扩展I/O口 190

9.4.3 8255芯片扩展I/O口 192

9.4.4 8155芯片扩展I/O口 199

9.5 实例·操作--存储器的扩展 202

9.6 实例·练习--8255的扩展 203

9.7 习题 205

第10讲 单片机串行接口与通信 206

10.1 实例·模仿--串行口I/O扩展 206

10.2 串行通信基础知识 209

10.2.1 两种基本通信方式 209

10.2.2 串行通信制式 209

10.2.3 串行通信两种基本方式 210

10.2.4 串行通信基本电路 212

10.3 51单片机串口通信原理 215

10.3.1 51单片机串口电路 215

10.3.2 串口控制寄存器（SCON和

PCON） 216

10.4 串行口的工作方式 217

10.4.1 方式0 217

10.4.2 方式1 218

10.4.3 方式2和方式3 218

10.5 波特率的指定 219

10.6 异步串行通信接口电路 220

10.6.1 TTL电平直接传输 221

10.6.2 RS232接口传输 221

10.6.3 RS422和RS485接口 223

10.7 单片机多机通信 224

10.8 实例·操作--串行通信实现 225

10.9 实例·练习--多机通信 229

10.10 习题 236

第11讲 MCS-51单片机接口技术 238

11.1 实例·模仿--LED显示器的使用 238

11.2 单片机与显示器接口技术 242

11.2.1 常用显示器功能概述 243

11.2.2 7段LED显示器的工作方法 245

11.2.3 LCD显示器的工作方法 248

11.3 单片机与键盘接口技术 251

11.3.1 按键状态的输入与检测 251

11.3.2 独立式键盘 253

11.3.3 矩阵式键盘 254

11.4 单片机与D/A转换器接口技术 255

11.4.1 D/A转换技术概述 256

11.4.2 DAC0832基本结构 256

11.4.3 DAC0832与单片机接口 258

11.5 单片机与A/D转换器接口技术 260

11.5.1 A/D转换技术概述 260

11.5.2 ADC0809基本结构 260

11.5.3 ADC0809与单片机接口 262

11.6 实例·操作--LCD及数据采集 263

11.7 实例·练习--数据采集系统 268

11.8 习题 272

第12讲 综合实例 274

12.1 步进电机控制 274

12.1.1 步进电机的工作原理 274

12.1.2 51单片机的步进电机控制 275

12.2 键盘输入和LCD显示 286

附录A 51单片机指令表 299

附录B 习题答案 303

51单片机原理与程序设计

作者：王欣飞 谢龙汉 谢锋然

定价：46元

印次：1-1

ISBN：9787302343707

出版日期：2014.02.01

印刷日期：2014.01.15

出版社：清华大学出版社

《51系列单片机及C51程序设计》首先详细介绍了51系列单片机的结构原理和系统设计，然后介绍了单片机调试软件KEIL51的应用及其调试技巧，目的在于使读者能够边学边用，为以后的使用奠定必要的基础。同时《51系列单片机及C51程序设计》还讲述了C51程序设计的基本语法、函数、数组和指针、结构、联合及枚举等内容，并给出大量例题，便于读者学习。

第1章绪论 1

1.1单片机概论 1

1.1.1微处理器、微型计算机与单片机 1

1.1.2单片机的分类和指标 3

1.1.3单片机的内部结构 3

1.1.4单片机的应用领域及趋势 4

1.1.5单片机的编程语言概述 7

1.1.6如何学习单片机这门技术 8

1.2常用的51单片机 9

1.2.1Intel公司系列单片机 9

1.2.2Atmel公司系列单片机 9

1.2.3Philips公司系列单片机 10

1.2.4STC公司系列单片机 10

1.3本章小结 10

习题 11

第2章单片机硬件基础 12

2.1单片机内部结构 12

2.1.1中央处理器(CPU) 12

2.1.2存储器结构 15

2.1.3I/O端口结构 22

2.1.4定时器/计数器结构 25

2.1.5中断系统 25

2.2单片机引脚功能 26

2.2.1芯片封装 26

2.2.2芯片引脚及功能 27

2.3单片机工作时序 29

2.3.1时钟电路 29

2.3.2时序定时单位 30

2.3.3指令的执行时序 30

2.4单片机的工作方式 31

2.4.1复位工作方式 31

2.4.2程序执行方式 32

2.4.3低功耗工作方式 32

2.4.4其他工作方式 33

2.5单片机的最小系统 33

2.6本章小结 34

习题 35

第3章单片机的指令系统 37

3.1单片机的指令系统概述 37

3.1.1指令格式 37

3.1.2符号说明 37

3.2单片机的寻址方式 38

3.2.1立即寻址 38

3.2.2直接寻址 39

3.2.3寄存器寻址 39

3.2.4间接寻址(寄存器间接寻址) 39

3.2.5变址寻址 40

3.2.6相对寻址 40

3.2.7位寻址 40

3.2.8寻址方式总汇 41

3.3单片机的指令说明 42

3.3.1数据传送类指令 42

3.3.2算术运算类指令 46

3.3.3逻辑运算类指令 50

3.3.4控制转移类指令 52

3.3.5位操作指令 55

3.3.6单片机的伪指令 56

3.4汇编程序设计 59

3.5本章小结 62

习题 63

第4章单片机的KeilμVision4软件开发环境 66

4.1Keil开发工具 66

4.1.1集成环境 66

4.1.2启动程序 68

4.1.3工作环境 69

4.2单片机软件开发流程 74

4.2.1建立工程 74

4.2.2建立源代码文件 76

4.2.3工程设置 78

4.2.4软件编译与连接 83

4.2.5硬件编程 84

4.2.6程序下载 85

4.3软件调试 85

4.3.1调试窗口 86

4.3.2调试命令 91

4.4本章小结 94

习题 94

第5章C51程序设计基础及

实例剖析 96

5.1C程序的基本概念 96

5.1.1主函数 97

5.1.2标识符和关键字 97

5.1.3数据的基本类型 99

5.1.4常量和变量 100

5.1.5运算符与表达式 103

5.1.6函数 109

5.2基本的程序设计结构 113

5.2.1顺序结构 113

5.2.2选择结构 115

5.2.3循环结构 119

5.3C51构造数据类型 126

5.3.1数组 126

5.3.2指针 129

5.3.3结构 134

5.3.4联合 139

5.3.5枚举 140

5.4本章小结 141

实验与设计 142

实验5-1用*号输出字母C51的图案 142

实验5-2用自增自减运算控制P1口流水花样 144

实验5-3用不同数据类型控制灯闪烁的时间 146

实验5-4灯的左移右移程序 148

习题 149

第6章C51语言的进阶应用 152

6.1程序设计及编程方法 152

6.1.1单片机程序的编制过程 152

6.1.2单片机程序设计技巧 152

6.2KeilC51的预处理器 155

6.2.1宏定义 155

6.2.2文件包含 161

6.2.3条件编译 162

6.3KeilC51常用库函数 164

6.3.1内部函数intrins.h 165

6.3.2输入/输出流函数stdio.h 165

6.3.3动态内存分配函数stdlib.h 167

6.3.4字符函数ctype.h 167

6.3.5缓冲区和字符串操作函数string.h 168

6.3.6绝对地址访问absacc.h 169

6.3.7访问SFR和SFR_bit地址regxx.h 169

6.4在KeilμVision中编写用户自己的库函数 169

6.4.1用户库函数的建立步骤 170

6.4.2用户库函数的引用步骤 170

6.4.3一个用户库函数的应用实例 170

6.5C51语言的编译常见报警错误以及解决办法 172

6.5.1变量未被使用警告(Warning280) 173

6.5.2函数未被声明警告(WarningC206) 173

6.5.3头文件无法打开错误(ErrorC318) 173

6.5.4函数名称重复定义错误(ErrorC237) 174

6.5.5函数未被调用警告 174

6.5.6内存空间溢出错误 174

6.5.7函数重入警告 174

6.5.8常见编译器错误列表 175

6.6本章小结 179

实验与设计 180

实验6-1处理代码段中未被使用的变量 180

实验6-2内存空间溢出错误处理 180

习题 181

第7章51单片机的内部资源 182

7.1输入/输出控制 182

7.2中断系统 183

7.2.1中断的基本概念 184

7.2.2中断源及其中断的入口地址 184

7.2.3中断控制相关的寄存器 185

7.2.4中断响应过程 187

7.2.5C51中断的程序设计 188

7.3定时/计数器 192

7.3.1定时/计数器的结构和工作方式 192

7.3.2定时/计数器的寄存器 194

7.3.3定时/计数器的工作方式 196

7.3.4定时/计数器的程序设计 199

7.4本章小结 202

实验与设计 203

实验7-1设计报警器 203

实验7-2统计外中断1的中断次数 204

实验7-3定时/计数器T0作定时应用实验 206

习题 208

第8章51单片机的系统扩展 210

8.1单片机外部扩展资源和扩展编址技术概述 210

8.1.1单片机外部扩展资源简介 210

8.1.2单片机系统扩展原理 211

8.1.3存储器扩展的编址技术 214

8.2程序存储器的扩展 215

8.2.1程序存储器的典型芯片 215

8.2.2EEPROM与单片机的连接 216

8.3数据存储器的扩展 217

8.3.1单片机RAM的读写时序 217

8.3.2RAM与单片机的连接 218

8.4并行I/O口的扩展 219

8.4.1采用TTL电路扩展I/O接口 220

8.4.2采用8255芯片扩展I/O接口 220

8.5可编程外围定时/计数器8253 224

8.5.18253的结构和引脚 224

8.5.28253的工作方式和控制字 226

8.5.38253与C51单片机的接口 226

8.6外部中断的扩展 229

8.6.1采用定时/计数器溢出中断扩展外部中断源 229

8.6.2采用串行通信接口扩展外部中断源 230

8.6.3采用中断源查询法扩展外部中断源 230

8.6.4用优先权编码器扩展中断源 231

8.7I2C接口芯片AT24CXX 233

8.7.1I2C总线的特点 233

8.7.2I2C总线通信技术 234

8.7.3AT24C系列与C51的接口 235

8.8SPI接口芯片X5045 240

8.8.1SPI总线的组成 241

8.8.2X5045简介 241

8.8.3X5045芯片与C51单片机的连接 243

8.9本章小结 247

实验与设计 248

实验8-18255并口扩展实验 248

实验8-2I2C总线实验 249

习题 253

第9章51单片机的串行通信接口 256

9.1串行通信方式 256

9.1.1串行通信分类 256

9.1.2数据的传输模式 257

9.1.3波特率 257

9.2串口结构 258

9.2.151单片机串行口的硬件结构 258

9.2.2数据缓冲寄存器SBUF 260

9.2.3串行口控制寄存器SCON 260

9.2.4特殊功能寄存器PCON 261

9.3MCS-51串口工作方式 261

9.3.1方式0 262

9.3.2方式1 262

9.3.3方式2和方式3 262

9.3.4各方式下波特率的计算 263

9.4串行通信接口标准RS-232 263

9.4.1RS-232C标准 264

9.4.2单片机串行通信的连接 266

9.5串行通信接口标准RS-422和

RS-485 266

9.5.1RS-422通信协议 267

9.5.2RS-485通信协议 269

9.6本章小结 271

实验与设计 271

习题 273

第10章51单片机的A/D与D/A转换 276

10.1数/模转换 276

10.1.1D/A转换器 276

10.1.2D/A转换芯片DAC0832 278

10.1.3DAC0832应用实例 280

10.2模/数转换 282

10.2.1A/D转换器 282

10.2.2A/D转换芯片ADC0809 284

10.2.3MCS-51单片机与ADC0809接口 286

10.3本章小结 289

实验与设计 289

实验10-1简易直流电源的设计 289

实验10-2简单数字电压表的设计 290

习题 293

第11章输入设备 296

11.1输入设备的分类及结构 296

11.1.1开关和按键 296

11.1.2按键去抖动 296

11.1.3非编码独立式键盘 297

11.1.4非编码矩阵式键盘 298

11.1.5编码键盘 298

11.2键盘与单片机的接口 298

11.2.1独立式键盘与单片机的接口 299

11.2.2矩阵式键盘与单片机的接口 300

11.3本章小结 304

实验与设计 304

习题 306

第12章输出设备 310

12.1输出设备的种类及结构 310

12.1.1发光二极管 310

12.1.2数码管 310

12.1.3液晶显示模块 312

12.2输出设备的接口及其编程 312

12.2.1LED指示灯功能的程序实现 313

12.2.2数码管与单片机接口的程序实现 314

12.3本章小结 317

实验与设计 318

习题 320

第13章51单片机系统开发基础 322

13.1单片机系统的基本开发过程 322

13.1.1系统开发概述 322

13.1.2总体方案设计 323

13.1.3硬件设计 325

13.1.4软件设计 326

13.1.5系统调试 327

13.2系统的优化设计 329

13.2.1系统的可靠性设计 329

13.2.2系统自诊断 332

13.3本章小结 334

习题 334

第14章单片机系统综合实例——投票系统 336

14.1实例需求说明 336

14.2实例设计 336

14.2.1总体设计 336

14.2.2投票系统中心端硬件设计 337

14.2.3投票系统终端硬件设计 338

14.2.4通信协议设计 340

14.3应用代码设计 340

14.3.1投票系统中心端应用代码设计 340

14.3.2中心端应用代码综合 348

14.3.3投票系统终端应用代码设计 351

14.3.4终端应用代码综合 357

实验与设计 359

实验14-1呼吸灯 359

实验14-2跑步机启停/速度

控制模块 360

实验14-3简易电子琴 361

实验14-4手机拨号模块 362

实验14-5简易频率计 364

实验14-6天车控制系统 365

实验14-7PC中控系统 366

实验14-8负载平衡监控系统 366

实验14-9电子抽奖系统 368

实验14-10简易波形发生器 369

单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展也很快。尽管单片机种类繁多，但其中最为典型、应用最广泛的仍当属Intel公司的51系列单片机。本书介绍了单片机技术、C语言使用和应用系统开发等相关知识，内容包括单片机的内部结构、指令系统、C语言及编译器Keil μVision4的使用、内部各模块的开发、接口编程和扩展技术，以及单片机应用系统的开发。