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第1章 单片机概述1

1.1单片机简介1

1.2单片机的发展历史2

1.3单片机的特点2

1.4单片机的应用3

1.5单片机的发展趋势4

1.6MCS-51系列与AT89S5×系列单片机5

1.6.1MCS-51系列单片机5

1.6.2AT89S5×系列单片机简介6

1.7各种衍生品种的8051单片机8

1.7.1STC系列单片机8

1.7.2C8051F×××单片机9

1.7.3ADμC812单片机10

1.7.4华邦W77系列、W78系列单片机10

1.8PIC系列单片机与AVR系列单片机10

1.8.1PIC系列单片机11

1.8.2AVR系列单片机11

1.9其他的嵌入式处理器简介12

1.9.1嵌入式DSP处理器12

1.9.2嵌入式微处理器13

思考题及习题114

第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构16

2.1AT89S52单片机的硬件组成16

2.2AT89S52单片机的引脚功能17

2.2.1电源及时钟引脚19

2.2.2控制引脚19

2.2.3并行I/O口引脚20

2.3AT89S52单片机的CPU22

2.3.1运算器22

2.3.2控制器23

2.4AT89S52单片机的存储器结构24

2.4.1程序存储器空间25

2.4.2数据存储器空间26

2.4.3特殊功能寄存器27

2.4.4位地址空间30

2.4.5存储器结构总结31

2.5AT89S52单片机的并行I/O端口32

2.5.1P0口32

2.5.2P1口33

2.5.3P2口34

2.5.4P3口35

2.6时钟电路与时序35

2.6.1时钟电路设计36

2.6.2时钟周期、机器周期、指令周期与指令时序37

2.7复位操作和复位电路38

2.7.1复位操作38

2.7.2复位电路设计39

2.8AT89S52单片机的最小应用系统39

2.9看门狗定时器（WDT）功能简介40

2.10低功耗节电模式40

2.10.1空闲模式41

2.10.2掉电运行模式41

思考题及习题242

第3章 8051指令系统与编程基础44

3.1指令系统概述44

3.2指令格式44

3.3指令系统的寻址方式45

3.4 8051指令系统分类介绍48

3.4.1数据传送类指令48

3.4.2算术运算类指令52

3.4.3逻辑操作类指令56

3.4.4控制跳转类指令58

3.4.5位操作类指令61

3.5 8051指令系统汇总62

3.6某些指令的说明67

3.7 8051汇编语言程序设计基础68

3.7.1编程语言概述69

3.7.2汇编语言语句和格式69

3.7.3伪指令71

3.7.4汇编语言源程序的汇编73

3.8 8051汇编语言程序设计举例74

3.8.1子程序的设计74

3.8.2查表程序设计75

3.8.3分支转移程序设计77

3.8.4循环程序设计80

思考题及习题383

第4章 AT89S52单片机的中断系统87

4.1单片机中断技术概述87

4.2AT89S52单片机的中断系统结构88

4.2.1中断请求源88

4.2.2中断请求标志寄存器89

4.3中断允许与中断优先级的控制90

4.3.1中断允许寄存器IE90

4.3.2中断优先级寄存器IP92

4.4响应中断请求的条件94

4.5外部中断的响应时间95

4.6外部中断的触发方式选择96

4.6.1电平触发方式96

4.6.2跳沿触发方式96

4.7中断请求的撤销96

4.8中断服务子程序的应用设计98

4.9多外部中断源系统设计100

4.9.1定时器/计数器作为外部中断源的使用方法100

4.9.2中断和查询结合的方法101

4.9.3用优先权编码器扩展外部中断源102

思考题及习题4105

第5章 AT89S52单片机的定时器/计数器107

5.1定时器/计数器T0与T1的结构107

5.1.1工作方式控制寄存器TMOD108

5.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON109

5.2定时器/计数器T0与T1的4种工作方式109

5.2.1方式0109

5.2.2方式1110

5.2.3方式2111

5.2.4方式3111

5.3定时器/计数器T2的结构与工作方式113

5.3.1T2的特殊功能寄存器T2MOD和T2CON113

5.3.2T2的3种工作模式115

5.4对外部输入的计数信号的要求117

5.5定时器/计数器的编程和应用118

5.5.1T1、T0的方式1应用118

5.5.2T1、T0的方式2应用121

5.5.3T1、T0的方式3应用123

5.5.4T1、T0的门控制位GATEx的应用——测量脉冲宽度124

5.5.5使用T1、T0的实时时钟设计125

5.5.6T2实现1秒定时127

5.5.7使用T2测量脉冲的周期128

思考题及习题5130

第6章 AT89S52单片机的串行口132

6.1串行通信基础132

6.1.1并行通信与串行通信132

6.1.2同步通信与异步通信133

6.1.3串行通信的传输模式134

6.1.4串行通信的错误校验135

6.2串行口的结构135

6.2.1串行口控制寄存器SCON136

6.2.2特殊功能寄存器PCON137

6.3串行口的4种工作方式137

6.3.1方式0137

6.3.2方式1140

6.3.3方式2141

6.3.4方式3143

6.4多机通信144

6.4.1多机通信的工作原理144

6.4.2多机通信设计举例145

6.5波特率的制定方法147

6.5.1波特率的定义147

6.5.2定时器T1产生波特率的计算147

6.5.3定时器/计数器T2作为波特率发生器148

6.5.4定时器/计数器T2的可编程时钟输出150

6.6串行通信接口标准151

6.6.1RS-232C双机通信接口151

6.6.2RS-422A双机通信接口152

6.6.3RS-485双机通信接口153

6.6.4 20rnA电流环串行接口154

6.6.5各种串行接口性能比较155

6.7串行口的应用设计举例155

6.7.1串行通信设计需要考虑的问题155

6.7.2双机串行通信软件编程156

6.7.3PC机与单片机的点对点串行通信接口设计161

6.7.4PC机与多个单片机的串行通信接口设计163

思考题及习题6165

第7章 显示、开关/键盘及微型打印机接口设计167

7.1单片机控制发光二极管的显示167

7.1.1单片机与发光二极管的连接167

7.1.2单片机I/O端口控制发光二极管的编程168

7.2开关状态检测169

7.3单片机控制LED数码管的显示170

7.3.1LED数码管显示原理170

7.3.2LED数码管的显示方式173

7.3.3LED数码管静态显示设计174

7.3.4LED数码管动态显示设计175

7.4单片机控制LED点阵显示器显示177

7.4.1LED点阵显示器结构与显示原理177

7.4.2控制16×16LED点阵显示屏的设计179

7.5单片机控制LCD1602液晶显示器的显示182

7.5.1LCD1602液晶显示模块简介182

7.5.2单片机控制字符型LCD1602的显示案例187

7.6键盘接口设计190

7.6.1键盘接口设计应解决的问题190

7.6.2独立式键盘的设计192

7.6.3矩阵式键盘的设计195

7.6.4单片机与专用键盘/显示器芯片HD7279的接口设计199

7.7AT89S52单片机与微型打印机TPμP-40A/16A的接口210

7.7.1TPμP-40A/16A微型打印机简介210

7.7.2AT89S52单片机与TPμP-40A/16A微型打印机的接口设计213

7.8单片机与BCD码拨盘的接口设计214

思考题及习题7216

第8章 AT89S52单片机外部存储器的并行扩展218

8.1系统并行扩展结构218

8.2地址空间分配和外部地址锁存器219

8.2.1存储器地址空间分配220

8.2.2外部地址锁存器223

8.3静态数据存储器RAM的并行扩展225

8.3.1常用的静态RAM（SRAM）芯片225

8.3.2外扩数据存储器的读/写操作时序226

8.3.3AT89S52单片机与RAM的接口设计与软件编程227

8.4片内Flash存储器的编程230

8.4.1使用通用编程器的程序写入232

8.4.2使用下载线的ISP编程232

8.5E2PROM的并行扩展233

8.5.1并行E2PROM芯片简介233

8.5.2E2PROM的工作方式234

8.5.3AT89S52单片机扩展E2PROM AT2864的设计235

思考题及习题8237

第9章 AT89S52单片机的I/O扩展239

9.1I/O接口扩展概述239

9.1.1扩展的I/O接口功能239

9.1.2I/O端口的编址240

9.1.3I/O数据的传送方式240

9.1.4I/O接口电路241

9.2AT89S52扩展I/O接口芯片82C55的设计241

9.2.1 82C55芯片简介241

9.2.2工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字243

9.2.3 82C55芯片的3种T工作方式244

9.2.4单片机扩展82C55芯片的接口设计248

9.2.5AT89S52单片机扩展82C55芯片的应用举例250

9.3利用74LSTTL电路扩展并行I/O口251

9.4用AT89S52单片机的串行口扩展并行口253

9.4.1用74LS165芯片扩展并行输入口253

9.4.2用74LS164芯片扩展并行输出口254

9.5用I/O口控制的声音报警接口255

9.5.1蜂鸣音报警接口255

9.5.2音乐报警接口256

思考题及习题9256

第10章 AT89S52单片机与DAC、ADC的接口258

10.1单片机扩展D/A转换器概述258

10.2单片机扩展并行8位DAC0832的设计259

10.2.1DAC0832芯片简介259

10.2.2单片机与8位D/A转换器0832的接口设计261

10.3AT89S52单片机与12位D/A转换器AD667的接口设计265

10.3.1 12位D/A转换器AD667简介266

10.3.2AD667芯片与AT89S52单片机的接口设计267

10.3.3AD667芯片使用中的技术细节268

10.4AT89S52与串行输入的12位D/A转换器AD7543的接口设计271

10.4.1AD7543芯片简介271

10.4.2单片机扩展AD7543芯片的接口设计272

10.5单片机扩展A/D转换器概述273

10.6单片机扩展并行8位A/D转换器ADC0809274

10.6.1ADC0809芯片简介274

10.6.2单片机与ADC0809芯片的接口设计276

10.7AT89S52单片机扩展12位串行ADC-TLC2543芯片的设计278

10.7.1TLC2543芯片的特性及工作原理278

10.7.2单片机扩展TLC2543芯片的设计280

10.8AT89S52单片机与双积分型A/D转换器MC14433的接口282

10.8.1MC14433A/D转换器简介283

10.8.2单片机与MC14433芯片的接口设计284

10.9AT89S52单片机与V/F转换器的接口286

10.9.1用V/F转换器实现A/D转换的原理287

10.9.2常用V/F转换器LMX31简介287

10.9.3V/F转换器与单片机的接口设计288

10.9.4V/F转换的应用设计289

思考题及习题10290

第11章 单片机应用系统的串行扩展292

11.1单总线串行扩展292

11.1.1单总线系统的典型应用——DS18B20的温度测量系统292

11.1.2单总线DS18B20温度测量系统的设计295

11.2SPI总线串行扩展300

11.3I2C总线的串行扩展301

11.3.1I2C串行总线系统的基本结构301

11.3.2I2C总线的数据传送规定302

11.3.3AT89S52的12C总线系统扩展305

11.3.4I2C总线数据传送的模拟306

11.3.5利用I2C总线扩展E2PROM AT24C02的IC卡设计308

思考题及习题11313

第12章 其他应用接口设计315

12.1步进电机的控制315

12.1.1控制步进电机的工作原理315

12.1.2控制步进电机的设计案例316

12.2直流电机的控制318

12.2.1控制直流电机的工作原理318

12.2.2控制直流电机的设计案例319

12.3基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计320

12.3.1DS1302芯片的工工作原理320

12.3.2DS1302芯片的应用设计案例323

思考题及习题12330

第13章 功率接口设计331

13.1单片机与外围集成数字驱动电路的接口331

13.2单片机与光电耦合器的接口333

13.2.1晶体管输出型光电耦合器驱动接口333

13.2.2晶闸管输出型光电耦合器驱动接口336

13.3单片机与继电器的接口337

13.3.1单片机与直流电磁式继电器功率接口337

13.3.2单片机与交流电磁式接触器的接口338

13.4单片机与晶闸管的接口338

13.4.1单向晶闸管338

13.4.2双向晶闸管339

13.4.3光耦合双向晶闸管驱动器339

13.5单片机与集成功率电子开关输出接口341

13.5.1集成功率电子开关TWH8751简介342

13.5.2集成功率电子开关TWH8751的典型应用343

13.6单片机与固态继电器的接口343

13.6.1固态继电器的特性与分类344

13.6.2固态继电器的应用344

13.7低压开关量信号输出技术347

思考题及习题13348

第14章 单片机应用系统抗干扰与可靠性设计349

14.1干扰的来源349

14.2供电系统干扰及其抗干扰措施350

14.2.1电源噪声来源、种类及危害350

14.2.2供电系统的抗干扰设计351

14.3过程通道干扰的抑制措施——隔离352

14.3.1光电隔离的基本配置352

14.3.2光电隔离的实现352

14.4空间干扰及抗干扰措施354

14.4.1接地技术354

14.4.2屏蔽技术356

14.5反电势干扰的抑制356

14.6印制电路板的抗干扰设计357

14.6.1地线及电源线设计358

14.6.2去耦电容的配置358

14.6.3印制电路板的布线的抗干扰设计359

14.7软件抗干扰措施359

14.7.1软件抗干扰的一般方法359

14.7.2指令冗余和软件陷阱360

14.7.3软件滤波362

14.7.4开关量输入/输出软件抗干扰设计366

14.8看门狗定时器的使用367

思考题及习题14367

第15章 单片机应用系统的设计与调试369

15.1单片机应用系统的设计步骤369

15.2单片机应用系统设计370

15.2.1硬件设计应考虑的问题370

15.2.2典型的单片机应用系统371

15.2.3系统设计中的总线驱动372

15.2.4软件设计考虑的问题374

15.2.5软件的总体框架设计375

15.3单片机应用系统的仿真开发与调试376

思考题及习题15381

附录A 基础实验题目383

附录B 课程设计题目389

参考文献397