本书以89S51 为典型机,主要论述单片机的基本结构与工作原理,以及单片机应用系统的设计与开发方法。全书内容分为13 章,内容包括概述、单片机的结构和工作原理、指令系统、单片机C51 语言程序设计基础、中断系统、定时器/计数器、单片机的串行口UART、单片机常用并行接口技术、串行总线接口技术、单片机应用系统开发环境、基于嵌入式实时操作系统的单片机程序设计方法、基于RTX51的乐曲编辑器和发生器设计、数控电流源设计。书后附录给出了18 个单片机课程设计课题,以及单片机89S51 的指令系统。本书从工程应用出发,突出单片机应用技术的新颖性和实用性;此外,本书为任课教师免费提供电子课件。

第1章 概述1 1.1 单片机概念与发展过程1 1.1.1 单片机概念1 1.1.2 单片机技术发展过程1 1.1.3 单片机技术发展方向3 1.1.4 常用数制与编码4 1.2 单片机应用领域与嵌入式系统概念5 1.2.1 单片机应用领域6 1.2.2 嵌入式系统概念6 1.3 单片机应用系统开发过程简述8 1.3.1 单片机编程语言8 1.3.2 单片机应用系统结构9 1.3.3 单片机应用模式10 1.3.4 单片机应用系统开发过程简介11 1.4 本书特点与教材使用建议12 1.4.1 本书编写指导思想13 1.4.2 本书特点15 1.4.3 教材使用建议16 1.5 本章小结18 1.6 思考题与习题19 第2章 单片机的结构和工作原理20 2.1 MCS-51系列单片机概述20 2.2 89S51单片机引脚功能说明21 2.2.1 89S51的引脚图与封装21 2.2.2 89S51的引脚功能说明22 2.2.3 89S51的引脚应用特性23 2.3 89S51单片机内部结构24 2.3.1 89S51的基本组成24 2.3.2 89S51的CPU26 2.4 89S51单片机的存储器28 2.4.1 程序存储器29 2.4.2 数据存储器29 2.5 89S51单片机的时钟电路与时序32 2.5.1 时钟电路32 2.5.2 基本时序单位33 2.6 89S51单片机的工作方式35 2.6.1 复位工作方式和复位电路35 2.6.2 低功耗工作方式36 2.6.3 串行ISP编程方式37 2.7 89S51单片机的输入/输出端口38 2.7.1 P0端口38 2.7.2 P1端口39 2.7.3 P2端口40 2.7.4 P3端口40 2.8 本章小结41 2.9 思考题与习题42 第3章 指令系统*43 3.1 MCS-51单片机指令概述43 3.1.1 指令格式43 3.1.2 符号说明44 3.2 寻址方式45 3.2.1 寄存器寻址方式45 3.2.2 直接寻址方式45 3.2.3 寄存器间接寻址方式46 3.2.4 立即寻址方式46 3.2.5 变址寻址方式46 3.2.6 相对寻址方式47 3.2.7 位寻址方式47 3.3 89S51单片机的指令系统47 3.3.1 数据传送类指令47 3.3.2 算术运算类指令50 3.3.3 逻辑运算及移位类指令53 3.3.4 控制转移类指令54 3.3.5 位操作类指令56 3.4 单片机汇编语言简介58 3.4.1 汇编语言的语句格式58 3.4.2 伪指令59 3.4.3 单片机汇编语言程序设计60 3.5 本章小结63 3.6 思考题与习题63 第4章 单片机C51语言程序设计基础65 4.1 单片机C51语言概述65 4.1.1 C51语言在单片机应用系统开发中的优势65 4.1.2 C51语言与标准C语言的比较65 4.1.3 编写C51语言程序的基本原则66 4.2 C51语言关键字与数据类型67 4.2.1 标识符67 4.2.2 关键字68 4.2.3 数据类型69 4.3 C51语言数据71 4.3.1 常量71 4.3.2 变量72 4.3.3 存储器类型和存储器模式72 4.3.4 数组74 4.3.5 指针75 4.4 C51语言对单片机硬件资源的控制76 4.4.1 特殊功能寄存器(SFR)的定义76 4.4.2 位变量的定义77 4.4.3 存储器和外接I/O端口的**地址访问78 4.5 C51语言运算符和表达式79 4.5.1 运算符79 4.5.2 表达式81 4.6 C51语言流程控制语句81 4.6.1 语句的概念和分类81 4.6.2 判断分支(if、switch语句)82 4.6.3 循环控制(for、while语句)84 4.6.4 break、continue、return、goto语句85 4.7 C51语言函数86 4.7.1 函数的定义87 4.7.2 函数的调用88 4.7.3 C51语言中断函数89 4.8 C51语言预处理命令90 4.8.1 文件包含90 4.8.2 宏定义90 4.8.3 条件编译91 4.9 C51语言与汇编语言混合编程方法91 4.9.1 C51语言程序嵌入汇编语句92 4.9.2 C51语言程序调用汇编语言子程序93 4.10 本章小结94 4.11 思考题与习题95 第5章 中断系统96 5.1 中断96 5.1.1 中断的概念96 5.1.2 中断的条件和中断响应过程97 5.2 89S51中断系统结构与控制98 5.2.1 89S51的中断源和中断入口地址98 5.2.2 89S51的中断系统结构99 5.2.3 中断控制100 5.3 中断应用举例105 5.3.1 单外部中断源系统的设计105 5.3.2 多外部中断源系统的设计106 5.4 本章小结107 5.5 思考题与习题108 第6章 定时器/计数器109 6.1 定时器/计数器的结构与控制109 6.1.1 89S51定时器/计数器的结构109 6.1.2 定时器/计数器的控制110 6.2 定时器/计数器的4种工作方式111 6.2.1 工作方式1111 6.2.2 工作方式2112 6.2.3 工作方式3113 6.2.4 工作方式0115 6.3 定时器/计数器的应用举例115 6.3.1 脉冲信号的产生115 6.3.2 脉冲宽度的测量116 6.4 本章小结117 6.5 思考题与习题117 第7章 单片机的串行口UART119 7.1 串行通信概述119 7.1.1 串行通信与并行通信119 7.1.2 串行通信的分类119 7.1.3 串行通信的数据传送方式121 7.2 89S51串行口UART的结构与控制122 7.2.1 串行口UART的结构122 7.2.2 串行口UART的工作方式124 7.2.3 串行口UART的波特率计算126 7.3 串行口UART的编程及应用实例128 7.3.1 串行口UART的编程步骤128 7.3.2 串行口UART应用实例128 7.4 本章小结131 7.5 思考题与习题131 第8章 单片机常用并行接口技术133 8.1 键盘接口133 8.1.1 独立按键134 8.1.2 矩阵键盘136 8.2 LED显示器接口141 8.2.1 LED数码管141 8.2.2 LED数码管静态显示接口142 8.2.3 LED数码管动态显示接口144 8.3 DAC接口147 8.3.1 DAC0832芯片介绍147 8.3.2 DAC0832与89S51的接口电路148 8.3.3 利用DAC0832输出各种电压波形149 8.4 ADC接口151 8.4.1 ADC0809芯片介绍151 8.4.2 ADC0809与89S51的接口电路153 8.4.3 ADC0809应用举例154 8.5 液晶显示模块LCD1602的接口155 8.5.1 LCD1602介绍155 8.5.2 LCD1602与89S51的接口电路160 8.5.3 LCD1602应用举例161 8.6 外部并行三总线接口164 8.7 大功率器件驱动接口165 8.7.1 光耦接口166 8.7.2 继电器接口166 8.7.3 双向晶闸管输出接口167 8.7.4 固态继电器输出接口168 8.8 本章小结169 8.9 思考题与习题169 第9章 串行总线接口技术170 9.1 EIA系列总线标准及其接口170 9.1.1 RS-232C总线170 9.1.2 RS-485总线172 9.1.3 单片机与PC之间的通信174 9.2 SPI总线176 9.2.1 SPI总线简介176 9.2.2 SPI总线通信协议177 9.2.3 E2PROM存储器AT93C46及其应用177 9.3 I2C总线180 9.3.1 I2C总线简介180 9.3.2 I2C总线通信协议181 9.3.3 I2C接口存储器AT24C02及其应用183 9.4 1-Wire单总线191 9.4.1 1-Wire单总线简介191 9.4.2 温度传感器DS18B20及其应用193 9.5 USB总线198 9.5.1 USB总线原理198 9.5.2 USB总线通信接口设计实例200 9.6 CAN总线202 9.6.1 CAN总线简介203 9.6.2 CAN总线控制器204 9.6.3 CAN总线通信接口设计实例204 9.7 本章小结205 9.8 思考题与习题206 第10章 单片机应用系统开发环境207 10.1 单片机应用系统的调试方法207 10.1.1 硬件调试方法207 10.1.2 软件仿真调试方法209 10.2 Keil μVision4集成开发环境210 10.2.1 Keil μVision4的主要特性210 10.2.2 Keil μVision4集成开发环境设置方法211 10.2.3 Keil μVision4工程应用216 10.2.4 Keil C51主要头文件介绍226 10.3 Proteus 8仿真软件228 10.3.1 Proteus 8主界面介绍228 10.3.2 Proteus 8绘制电路原理图230 10.3.3 Proteus 8仿真调试232 10.4 单片机应用系统开发小工具233 10.4.1 波特率初值计算工具233 10.4.2 数码管编码器233 10.4.3 定时器计算工具234 10.4.4 串口调试助手234 10.5 本章小结235 10.6 思考题与习题236 第11章 基于嵌入式实时操作系统的单片机程序设计方法237 11.1 嵌入式实时操作系统的概念237 11.1.1 嵌入式系统的特征237 11.1.2 嵌入式实时操作系统的概念238 11.2 在电子系统设计中引入RTOS的意义238 11.2.1 两种软件开发模式的比较239 11.2.2 嵌入式应用中使用嵌入式RTOS的必要性239 11.2.3 嵌入式操作系统环境下的应用软件设计240 11.2.4 嵌入式操作系统环境下的应用软件调试241 11.3 嵌入式实时操作系统RTX51的介绍241 11.3.1 RTX51的技术参数241 11.3.2 几个概念242 11.3.3 RTX Tiny内核分析245 11.3.4 RTX Tiny内核源代码249 11.4 基于RTX51的单片机程序设计方法251 11.4.1 目标系统需求251 11.4.2 软件设计指导方针251 11.4.3 任务划分的原则252 11.4.4 应用程序架构254 11.5 本章小结256 11.6 思考题与习题256 第12章 基于RTX51的乐曲编辑器和发生器设计257 12.1 设计任务257 12.2 方案设计与论证257 12.2.1 以FPGA为核心的实现方案257 12.2.2 以MCU为核心的实现方案257 12.3 系统硬件设计258 12.3.1 系统硬件电路原理图258 12.3.2 人机交互界面259 12.4 基于RTX51的系统软件设计260 12.4.1 乐曲的表示方法260 12.4.2 编辑乐曲的软件实现方法261 12.4.3 播放乐曲的软件实现方法262 12.4.4 系统软件流程框图264 12.5 系统源程序清单265 12.5.1 C51语言主程序265 12.5.2 读AT24C02汇编语言子程序276 12.5.3 写AT24C02汇编语言子程序279 12.5.4