1、 普通高等教育“十三五”规划教材 电子信息科学与工程类专业规划教材 单片机原理及应用（第 4 版）张 鑫 等编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 全书共 10 章，内容包括：绪论、MCS-51 单片机的结构与原理、指令系统与程序设计、内部资源及应用、系统扩展技术、输入/输出通道设计、交互通道配置与设计、应用系统设计，以及单片机调试/仿真常用软件 Keil C51与 Proteus 使用方法的介绍，最后一章为课程设计与创新实验题目。每章都配有习题，并免费提供包括电子课件、典型例题的动画与 Proteus 仿真、
2、习题参考答案在内的教学资源包。电子课件请登录华信教育资源网（）下载。用手机扫描书中的二维码可以播放仿真演示。本书以培养学生的工程实践能力为目标，突出多种典型常用集成电路芯片的介绍与应用，突出单片机外围接口芯片的扩展、单片机应用系统的设计与实现及单片机的典型应用；汇编语言与 C51 语言程序设计并重，注重新技术和新器件的引入，如 CPLD/FPGA、PSD、I2C 总线、时钟芯片、系统监控芯片、串行 A/D 转换器和 D/A转换器、片上系统（SoC）等；理论联系实际，系统实用。本书可作为高等学校自动化类、电气信息类、电子信息类及计算机类等专业相关课程教材，也可供相关领域工程技术人员参考。未经许可
3、，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 单片机原理及应用/张鑫等编著.4 版.北京：电子工业出版社，2018.10 电子信息科学与工程类专业规划教材 ISBN 978-7-121-35064-1 .单 .张 .单片微型计算机高等学校教材 .TP368.1 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2018）第 212833 号 责任编辑：冉 哲 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871092 1/16 印张：23.75 字数：632 千字 版 次：2005 年 8 月第 1
4、版 2018 年 10 月第 4 版 印 次：2018 年 10 月第 1 次印刷 定 价：59.80 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：。第 4 版前言 本书于 2005 年出版第 1 版，并分别于 2010 年、2014 年修订出版第 2、3 版，得到了广大读者和使用本书作为教材的高校师生的肯定。为了进一步完善本书，使之更适应高校课堂教学与实践教学需要，并展现单片机技术的最新发展，作者对本书再次进行了全面的
5、修改。本书面向应用，以培养学生分析问题和解决问题的能力为目的，循序渐进，深入浅出，尽量使“深者得其深，浅者得其浅”，注重学生的认知特点和教学规律，注重体系的完整性。在本书中，汇编语言与 C51 语言程序设计并重，硬件设计与软件设计的技巧性和方法并重，典型实例与 Proteus 仿真并重。在介绍单片机系统的组成时，详尽地介绍了多种典型、常用的集成电路芯片及其应用，提供了大量单片机外围接口芯片及相应的单片机应用系统。同时，注重新技术和新器件的引入，例如，可编程系统器件 PSD、可编程逻辑器件 PLD、I2C 总线、LCD显示、串行 A/D 转换器和 D/A 转换器、PWM 技术、片上系统（SoC）
6、等。本书还给出了单片机课程设计与创新实验题目供教师及读者参考。通过这些课程设计与创新实验，将有效地提高读者应用单片机解决实际工程问题的能力。第 4 版在第 3 版的基础上，删除了第 7 章单片机应用系统设计举例中的“单片机在里程、速度中的应用”，增加了目前应用较多的“单片机在直流电动机调速中的应用”，以期为大学生的智能车竞赛、运动控制奠定基础。对第 8 章的 Proteus 软件应用进行了全面升级，与软件发展同步。对全书的内容进行修改与完善，增加了一些目前比较先进和实用的单片机外围接口技术及应用系统设计实例，使得内容更加全面。全书章节结构更加合理，通用性、系统性、工程性和实用性更好。本书以 M
7、CS-51 系列单片机（简称为 MCS-51 单片机）为主，内容包括：绪论为单片机简介，第 1 章介绍单片机的结构与原理，第 2 章介绍指令系统与程序设计，第 3 章介绍单片机的内部资源及应用，第 46 章介绍单片机的外围接口技术，第 7 章介绍单片机应用系统设计，第8 章为 Keil C51 与 Proteus 简介，第 9 章为课程设计与创新实验题目。作者根据多年的教学经验积累，并依托山东省省级精品课“单片机原理及应用”，对教材的配套资源进行整合，形成了集理论教学、实践教学、课后习题及参考答案、CAI 课件及 Proteus仿真于一体的立体化教材。CAI 课件中配备了大量的动画，用以实现寻
8、址过程、指令与程序执行过程、硬软件设计过程、电路信号流向与信号变化、系统工作过程的动态表述。使用者可根据不同的教学与学习需求，从中选取相应的内容。本书参考学时为 4864 学时，教师可根据教学实际情况，对讲授内容进行取舍或补充。全书共 10 章。绪论、第 1 章、第 7 章和第 8 章由张鑫编写，第 2 章由张彩荣编写，第 3 章由华臻编写，第 4 章、第 9 章由张岩编写，第 5 章由陈书谦编写，第 6 章及各章习题、附录 AC 由元红妍编写。全书由张鑫统稿。本书在编写的过程中得到了各位参编教师所在学校的领导和同行们的支持与帮助。在校对过程中，冉哲编辑对本书提出了许多宝贵意见。对于上述同志及
9、参与本书出版的工作人员，在此表示诚挚的谢意！另外，向所有参考文献的作者致谢。作者学识有限，书中可能会存在某些错误与不妥之处，敬请读者批评指正，并请与作者联系（邮箱：）。立体化教学资源 为了满足不同读者的需求，本书免费提供以下教学资源：全部习题的参考答案；CAI 课件，登录华信教育资源网（）注册后免费下载；典型例题的动画与 Proteus 仿真，并在书中为部分典型例题添加二维码，用手机扫描二维码后可以直接播放相关仿真演示动画；教学所需的内容和图形。请联系本书责任编辑冉哲索取，电子邮件地址 。作 者 V 目 录 绪论1 习题 0 11 第 1 章 MCS-51 单片机的结构与原理 12 1.1 M
10、CS-51 单片机硬件结构及引脚 12 1.1.1 MCS-51 单片机内部结构 12 1.1.2 MCS-51 单片机外部引脚 20 1.1.3 AT89 单片机简介 22 1.1.4 STC 单片机简介 23 1.2 MCS-51 单片机的工作方式 25 1.2.1 复位方式 25 1.2.2 程序执行方式 26 1.2.3 节电方式 27 1.2.4 编程和校验方式 28 1.3 单片机的时序 28 1.3.1 MCS-51 单片机的时序单位 28 1.3.2 MCS-51 单片机指令的取指/执行时序 29 1.3.3 访问外部 ROM/RAM 指令的 时序 30 1.4 C8051F
11、片上系统（SoC）简介 31 1.4.1 概述 31 1.4.2 基本结构与特点 33 习题 1 35 第 2 章 MCS-51 单片机的指令系统与 程序设计 37 2.1 汇编语言概述 37 2.1.1 汇编语言指令格式与伪指令 37 2.1.2 指令的分类 41 2.1.3 指令中的常用符号 41 2.1.4 指令的字节数 42 2.2 MCS-51 单片机的寻址方式 42 2.2.1 立即寻址 43 2.2.2 直接寻址 43 2.2.3 寄存器寻址 44 2.2.4 寄存器间接寻址 45 2.2.5 变址寻址 46 2.2.6 相对寻址 46 2.2.7 位寻址 47 2.3 MCS-
12、51 单片机的指令系统 48 2.3.1 数据传送指令 48 2.3.2 算术运算指令 55 2.3.3 逻辑运算及移位指令 61 2.3.4 控制转移指令 65 2.3.5 位操作指令 73 2.4 MCS-51 单片机 C51 语言 76 2.4.1 C51 语言概述 76 2.4.2 C51 语言的程序结构、数据与 存储类型 77 2.4.3 C51 语言的头文件与库函数 82 2.4.4 C51 语言中绝对地址的访问 83 2.4.5 C51 语言与汇编语言混合 编程的方法 85 2.5 程序设计 87 2.5.1 汇编语言程序设计的步骤 87 2.5.2 顺序程序设计 88 2.5.
13、3 分支程序设计 89 2.5.4 循环程序设计 91 2.5.5 查表程序设计 98 2.5.6 子程序设计102 2.6 程序设计举例 105 2.6.1 多字节算术运算程序105 2.6.2 数制转换程序107 2.6.3 散转程序111 2.7 汇编语言的开发环境 114 VI 2.7.1 单片机开发系统114 2.7.2 汇编语言源程序的编辑与汇编115 2.7.3 汇编语言源程序的调试116 习题 2118 第 3 章 MCS-51 单片机的内部资源及 应用121 3.1 MCS-51 单片机的并行 I/O 接口121 3.1.1 并行 I/O 接口的内部结构 121 3.1.2
14、MCS-51 单片机并行 I/O 接口的 应用123 3.1.3 C51 语言中 MCS-51 单片机 并行 I/O 接口的定义方法 126 3.2 MCS-51 单片机的中断系统 126 3.2.1 中断的基本概念127 3.2.2 MCS-51 单片机中断系统简介128 3.2.3 软件设计135 3.2.4 MCS-51 单片机扩展外部中断 请求输入口136 3.3 MCS-51 单片机的定时器/计数器 139 3.3.1 定时器/计数器139 3.3.2 定时器/计数器的工作方式141 3.3.3 定时器/计数器的应用142 3.4 MCS-51 单片机的串行通信 147 3.4.1
15、概述147 3.4.2 MCS-51 单片机的串行口149 3.4.3 串行口的工作方式151 3.4.4 串行口的通信波特率153 3.4.5 串行口的初始化154 3.4.6 串行口的应用155 习题 3167 第 4 章 MCS-51 单片机的系统扩展 技术170 4.1 MCS-51 单片机系统扩展概述170 4.1.1 MCS-51 单片机的外部扩展 原理170 4.1.2 MCS-51 单片机系统地址 空间的分配171 4.2 存储器的扩展 173 4.2.1 程序存储器扩展174 4.2.2 数据存储器扩展177 4.2.3 MCS-51 单片机对外部存储器的 扩展179 4.2
16、.4 程序存储空间和数据存储空间的 混合179 4.3 并行 I/O 接口的扩展180 4.3.1 概述180 4.3.2 普通并行 I/O 接口扩展 181 4.3.3 可编程并行I/O接口芯片扩展183 4.3.4 可编程逻辑器件的扩展193 4.3.5 可编程系统器件的扩展196 4.4 时钟芯片的扩展 198 4.4.1 时钟芯片概述198 4.4.2 DS1302 的工作原理及应用199 4.5 系统监控芯片的扩展 210 4.5.1 概述210 4.5.2 MAX692A的工作原理及应用211 4.6 总线接口扩展 214 4.6.1 RS-232C总线标准与接口电路214 4.6.2 RS-422/RS-485 总线标准与 接口电路218 4.6.3 I2C 总线标准与接口电路221 4.6.4 其他常用总线标准225 习题 4227 第 5 章 MCS-51 单片机的输入/输出 通道设计229 5.1 输入/输出通道概述229 5.1.1 传感器229 5.1.2 单片机应用系统的输入/输出 通道229 5.2 D/A 转换器及其硬软件设计 232 5.2.1 D/A
