单片机原理及应用"
本书以培养学生智能化电气电子部件或产品的工程应用设计基本（初步）能力为出发点，以80C51内核单片机为核心，以目前广泛应用的AT89S51为范例展开讨论。全书共9章，内容包括概述、单片机体系结构、80C51单片机指令系统及程序设计、80C51单片机中断系统、定时器/计数器及串行通信应用、并行接口技术、串行总线接口技术、单片机应用系统设计和PSoC 3单片机原理及简单应用等。
本书可作为电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、电子科学与技术、计算机等专业本科或高职教材，也可供相关领域工程技术人员参考。
“单片机原理及应用”既是一门专业基础课，也是一门专业课，是电气、电子及信息类本科专业的一门主干课程，是培养从事智能化电子产品设计技术人员的一门基础课程，为相关人员深入学习嵌入式系统奠定基础。基于此，本书从应用角度出发，围绕当前单片机应用系统最典型的应用产品，进行深入浅出的分析和介绍，达到课程教学的目标。
本书是国家精品资源共享课资助项目的配套教材，作者基于“任务驱动”教学改革模式，提出了“典型项目分合”的教学改革思路，即用一个典型单片机应用系统实例作为课程导引，让学生建立完整的单片机典型应用系统的概念，然后将此典型应用系统实例分解成相关功能模块，再将每个模块分散到相应的章节中介绍，最后将这些模块有机地整合成为一个完整的应用系统设计实例。这样做的目的是让学生掌握完整的单片机应用系统工作原理和设计要点，充分体现应用型本科专业课程“够用为本”的教学理念。
在此基础上，作者设计制作了适合本课程教学的便携式实验教学装置(详见网站： www.elecgeek.com)； 同时，作为“单片机快速开发专项能力”考证平台，并开发了单片机考证题库。作者在多年的教学实践过程中自编讲义，并不断更新教学内容，为正式出版教材奠定了坚实的基础。
与本书配套的教学资源包括全部讲课视频、题库、仿真实例等已陆续上网共享，请查阅“爱课程”网站。
本书内容安排如下：
第1章为“概述”，主要讲述单片机的概念及其发展、单片机的特点及分类、单片机中常用的计数方法等。本章介绍了一个典型单片机应用系统——水温控制系统的组成及其简要工作原理与过程，说明学习单片机的重要性。
第2章为“单片机体系结构”，主要讲述单片机的结构与引脚、存储器、特殊功能寄存器SFR、并行输入/输出端口、单片机的工作原理与时序、工作方式等。本章选用“Proteus应用简介”作为阅读材料。
第3章为“80C51单片机指令系统及程序设计”，主要讲述80C51单片机指令的概念及寻址方式、指令分类、汇编语言程序设计、C51语言程序设计基础。本章选用“Keil μVision 2应用简介”作为阅读材料。本章还包括任务模块一： 水温控制系统显示数码拆分程序设计。
第4章为“80C51单片机中断系统”，主要讲述80C51单片机中断系统基本知识、中断的处理过程、中断系统的应用及C51编程实例等。
第5章为“定时器/计数器及串行通信应用”，主要讲述定时器/计数器的基础知识、AT89S52的定时器/计数器T2、串行通信口UART、定时器/计数器和串行通信功能的C51编程等。本章选用“红外遥控解码器设计”作为阅读材料。本章包括任务模块二： 水温控制系统定时中断程序设计。
第6章为“并行接口技术”，主要讲述显示器接口、键盘接口、A/D和D/A转换及其与单片机的接口、开关量I/O接口电路。本章选用“字符型LCD显示器应用”作为阅读材料。本章包括两个任务模块，即任务模块三： 水温控制系统温度显示子系统设计，任务模块四： 水温控制系统加热控制子系统设计。
第7章为“串行总线接口技术”，主要讲述SPI总线接口及应用、I2C总线及应用、单总线1Wire及应用、RS232C与RS485总线及应用。本章选用“CAN总线与USB总线简介”作为阅读材料。
第8章为“单片机应用系统设计”，主要讲述单片机应用系统的设计过程，典型实例——水温控制系统设计，以及水温控制系统的C51程序设计。
第9章为“PSoC 3单片机原理及简单应用”，主要讲述PSoC 3的基本特性、系统构成、常用外部设备及基本应用实例。
本书主要特色如下所述：
(1) 结构紧凑，条理性强，覆盖面广，将传统、经典的教学内容与新知识、新技术相结合，相得益彰，既保证基础知识与技能学习的需要，也为学习嵌入式系统等课程奠定基础，如接口芯片选型、总线技术等新器件介绍。
(2) 注重知识拓展。考虑教材内容不可能包罗万象，因此要保证内容的系统性，故在各章结尾提供阅读材料，其内容是与本章具有高度相关性的知识延伸，如Keil μVision 2应用、Proteus应用简介等，确保既能满足学习单片机的入门知识的需要，又能最大限度地发挥读者的学习潜能。
(3) 将具有80C51内核的片上系统PSoC3引入教材，并从单片机汇编语言或C51编程角度进行应用介绍，较好地处理了单片机和嵌入式系统的内在联系，使得后续学习嵌入式系统能够无缝衔接。
本书讲授课时为56~72学时，教师可根据培养方案自行调整或取舍内容。
全书由肖伸平、凌云、何小宁、曾红兵等编写。肖伸平编写了第1、第2、第9章，并担任主编，负责对全书统稿； 凌云编写了第5、第6、第7章，并负责全书的程序设计与验证工作； 何小宁编写了第3、第4章，并负责全书的习题统编工作； 曾红兵编写第8章。本书在编写过程中还得到了周金峰、范绍成、殷理杰等人的协助，特别是范绍成、殷理杰为第9章的编写收集了大量资料，并完成了程序设计验证工作，在此表示衷心的感谢！
编者
2016年3月
第1章概述
1.1单片机概念及其主要发展阶段
1.1.1单片机的概念
1.1.2单片机的发展历程
1.1.3单片机的发展趋势
1.2单片机的特点及分类
1.2.1单片机的特点
1.2.2单片机的分类
1.2.3常用单片机系列介绍
1.2.4控制系统实例： 单片机水温控制系统
1.3单片机中常用的计数方法
1.3.1常用数制
1.3.2计算机中数的表示及运算
1.3.3常用代码
习题1
第2章单片机体系结构
2.1单片机的结构与引脚
2.1.1单片机的基本组成与内部结构
2.1.2单片机的引脚功能
2.2存储器
2.2.1存储器的分类
2.2.2存储单元与存储单元地址
2.2.3存储器结构与地址空间
2.2.4程序存储器
2.2.5数据存储器
2.3特殊功能寄存器SFR
2.3.180C51系列单片机的SFR
2.3.2SFR的功能与作用
2.4并行输入/输出端口
2.4.1P0端口
2.4.2P1端口
2.4.3P2端口
2.4.4P3端口
2.4.54个I/O端口的异同点
2.5单片机的工作原理与时序
2.5.1CPU的结构
2.5.2单片机执行程序的过程
2.5.3时序的概念
2.5.480C51的指令时序
2.5.5振荡器和时钟电路
2.6单片机的工作方式
2.6.1复位方式与复位电路
2.6.2低功耗方式
2.7阅读材料： Proteus应用简介
2.7.1Proteus概述
2.7.2Proteus电路设计
2.7.3Proteus仿真
习题2
第3章80C51单片机指令系统及程序设计
3.180C51单片机指令概念及寻址方式
3.1.1指令的表示
3.1.2指令分类
3.1.3寻址方式
3.280C51单片机指令分类介绍
3.2.1数据传送类指令
3.2.2算术运算类指令
3.2.3逻辑运算及移位类指令
3.2.4控制转移类指令
3.2.5位操作类指令
3.2.6伪指令
3.3汇编语言程序设计
3.3.1程序编制的基本知识
3.3.2基本程序结构
3.3.3循环程序结构
3.3.4子程序结构
3.3.5模块一： 水温控制系统显示数码拆分程序设计
3.4C51语言程序设计基础
3.4.1C51中常用的数据类型
3.4.2C51数据的存储类型与8051单片机存储器的对应关系
3.4.3C51中常用的头文件
3.4.4C51语言程序的基本结构
3.5阅读材料： Keil μVision 2应用简介
3.5.1建立Keil μVision 2工程
3.5.2Keil程序调试
3.5.3Keil程序调试窗口
3.5.4Proteus和Keil的联调
习题3
第4章80C51单片机中断系统
4.180C51单片机中断系统基本知识
4.1.1中断系统的概念及结构
4.1.2中断系统的控制
4.2中断的处理过程
4.2.1中断响应
4.2.2中断服务
4.3中断系统的应用及C51编程实例
4.3.1中断程序编制的一般方法
4.3.2中断应用实例
习题4
第5章定时器/计数器及串行通信应用
5.1定时器/计数器
5.1.1定时器/计数器的定时和计数功能
5.1.2定时器/计数器的控制
5.1.3定时器/计数器的工作方式
5.1.4定时器/计数器应用举例
5.1.5模块二： 水温控制系统定时中断程序设计
5.2AT89S52的定时器/计数器T2
5.2.1AT89S52单片机简介
5.2.2AT89S52定时器/计数器T2
5.3串行通信口UART
5.3.1串行通信概述
5.3.2串行接口与工作方式
5.3.3串行口应用实例
5.4定时器/计数器和串行通信功能的C51编程
5.5阅读材料： 红外遥控解码器设计
5.5.1红外接收硬件电路
5.5.2红外发射模块及其编码
5.5.3红外接收软件解码程序设计
习题5
第6章并行接口技术
6.1显示器接口
6.1.1独立LED与单片机的接口
6.1.2LED数码管与单片机接口
6.1.3模块三： 水温控制系统温度显示子系统设计
6.2键盘接口
6.2.1键盘工作原理
6.2.2独立式键盘与单片机接口
6.2.3行列式键盘与单片机接口
6.2.4模块四： 水温控制系统键盘子系统设计
6.3A/D、D/A转换及其与单片机的接口
6.3.1A/D、D/A转换概述
6.3.2双缓冲8位并行D/A转换器AD7801及其与单片机的接口
6.3.3并行12位A/D转换器ADS574及其与单片机的接口
6.4开关量I/O接口电路
6.4.1开关量输入接口
6.4.2开关量输出驱动与隔离接口
6.4.3模块五： 水温控制系统加热控制子系统设计
6.5阅读材料： 字符型LCD显示器应用
6.5.1字符型液晶显示器1602A概述
6.5.2液晶显示器1602A指令
6.5.31602A C51参考程序代码
习题6
第7章串行总线接口技术
7.1SPI总线接口及应用
7.1.1SPI总线概述
7.1.2SPI模块的接口信号及时序要求
7.1.3三总线接口Microwire简介
7.1.4SPI总线接口编程
7.1.5单片机P89LPC93x的SPI接口及应用
7.2I2C总线及应用
7.2.1I2C总线特点
7.2.2I2C总线协议
7.2.3I2C总线模拟编程
7.2.4I2C总线EEPROM器件AT24C02的应用
7.2.5串行A/D与D/A转换器PCF8591及其与单片机接口
7.2.6P89C66x系列单片机I2C总线编程规范
7.3单总线1Wire及应用
7.3.1单总线工作原理
7.3.2单总线通信的初始化
7.3.3单总线的读、写时隙
7.3.4模块六： 水温控制系统温度采样程序设计
7.4RS232C与RS485总线及其应用
7.4.1RS232C总线及其应用
7.4.2单片机与PC通信
7.4.3RS485总线简介
7.5阅读材料： CAN总线与USB总线简介
7.5.1CAN总线简介
7.5.2USB总线简介
习题7
第8章单片机应用系统设计
8.1单片机应用系统的设计过程
8.1.1概述
8.1.2应用系统的总体设计
8.1.3硬件设计
8.1.4软件设计
8.1.5可靠性设计
8.1.6单片机应用系统的调试与测试
8.2水温控制系统
8.2.1任务分析
8.2.2硬件设计
8.2.3软件设计
8.3水温控制系统的C51程序设计
8.3.1软件设计任务分析
8.3.2温度采样程序设计
8.3.3键盘扫描程序设计
8.3.4显示程序设计
8.3.5温度采样与控制程序设计
习题8
第9章PSoC 3单片机原理及简单应用
9.1PSoC 3基本特性
9.2PSoC 3系统构成
9.2.18051 CPU子系统
9.2.2时钟系统
9.2.3供电系统
9.2.4I/O系统
9.2.5复位系统
9.2.6数字子系统
9.2.7模拟子系统
9.2.8编程、调试接口
9.3PSoC 3常用外设
9.3.1定时器/计数器/PWM控制器
9.3.2I2C控制器
9.4基本应用实例
9.4.1点亮LED的汇编工程示例
9.4.2中断按键控制LED灯C语言工程示例
9.5结语
习题9
参考文献
本书以培养从事智能化电气电子部件或产品的工程应用设计基本（初步）能力为出发点，以80C51内核单片机为核心，以AT89S51为范例，全书分9章，内容包括单片机概念及其发展、单片机体系结构、指令系统及程序设计、中断系统、定时/计数器及串行通信应用、并行接口技术、串行总线接口技术、应用系统设计及PSOC3单片机原理及简单应用等。 《单片机原理与应用》： （1）经典的教学内容与新知识、新技术相得益彰。 （2）注重知识拓展，开辟阅读材料，确保技术延伸。 （3）引入PSOC 3，为后续嵌入式系统学习实现无缝衔接。 （4）“典型项目分合”编写思路，体现了应用型本科专业课程“够用为本”的教学理念。 （5）提供便携式实验教学装置，可作为“单片机快速开发专项能力”考证平台。 （6）完善的配套教学资源，包括讲课视频、题库、仿真实例等。
本书以培养从事智能化电气电子部件或产品的工程应用设计基本（初步）能力为出发点，以80C51内核单片机为核心，以AT89S51为范例，全书分9章，内容包括单片机概念及其发展、单片机体系结构、指令系统及程序设计、中断系统、定时/计数器及串行通信应用、并行接口技术、串行总线接口技术、应用系统设计及PSOC3单片机原理及简单应用等。 《单片机原理与应用》编辑推荐： （1）经典的教学内容与新知识、新技术相得益彰。 （2）注重知识拓展，开辟阅读材料，确保技术延伸。 （3）引入PSOC 3，为后续嵌入式系统学习实现无缝衔接。 （4）“典型项目分合”编写思路，体现了应用型本科专业课程“够用为本”的教学理念。 （5）提供便携式实验教学装置，可作为“单片机快速开发专项能力”考证平台。 （6）完善的配套教学资源，包括讲课视频、题库、仿真实例等。
