本书从实用性和先进性出发，遵循由浅入深、循序渐进的原则，较全面地讲解了51单片机的知识体系。全书主要内容包括：51单片机的硬件结构与工作原理、内部资源及应用、指令系统及C51程序设计、信息的显示与输入/输出、定时器/计数器、中断、串行口通信、系统扩展、接口电路的设计与拓展等。本书在讲解单片机开发的必要理论知识的同时，结合了各种应用及经典的设计案例。此外，本书还介绍了C51程序设计的开发工具Keil μVision5及嵌入式仿真工具Proteus的使用方法。本书以培养学生51单片机的应用能力为目标，理论知识与系统设计并重，并引入51单片机的新技术，理论联系实际，既可作为高等学校自动化、电气工程、电子信息类等专业的基础教材，也可作为相关工程技术人员学习的参考书。

赵亮，博士，大连理工大学控制科学与工程学院副教授，硕士生导师。从事工业互联网、智能控制及建筑能源系统信息化等方面的研究，IEC国际标委会委员，辽宁省优秀博士学位论文获得者，英国Staffordshire University访问学者。负责国家自然科学基金项目1项、国家工信部绿色制造系统集成项目1项、辽宁省科技创新重大专项项目1项，负责企业委托开发项目多项，参与国家863重点项目、国家科技支撑项目1项、国家自然科学基金项目等多项，获日内瓦国际发明金奖1项、辽宁省科技进步三等奖1项，获得专利2项，软件著作权登记5项，发表论文50余篇。

目 录

第1章 概述 1
1.1 什么是单片机 1
1.1.1 单片机的发展过程 1
1.1.2 单片机的特点 2
1.2 单片机的应用领域 3
1.3 单片机的发展趋势 4
1.4 STC系列单片机介绍 5
1.5 感受单片机第一个实例 6
第2章 硬件基础知识介绍 9
2.1 STC系列8051单片机片内
硬件结构 9
2.1.1 8051单片机的
硬件结构 11
2.1.2 8051单片机
存储器的结构 13
2.1.3 8051单片机引脚功能 17
2.1.4 单片机内部时序 20
2.2 常用电子元器件 21
2.2.1 电阻 21
2.2.2 电容 23
2.2.3 电感 25
2.2.4 二极管 25
2.2.5 三极管 27
2.2.6 场效应管 28
2.2.7 光电耦合器 29
2.2.8 蜂鸣器 30
2.2.9 继电器 31
2.2.10 晶闸管 32
2.2.11 常用保护元件 33
2.3 基本逻辑门电路 34
2.3.1 三种基本逻辑门电路 34
2.3.2 组合逻辑电路 36
第3章 C语言基础知识 40
3.1 数进制转换 40
3.1.1 数进制介绍 40
3.1.2 数进制之间的转换 41
3.2 C51语言的格式与特点 43
3.2.1 C51语言简介与特点 43
3.2.2 C51语言的格式 43
3.3 C51语言的数据类型与表达 45
3.3.1 C51语言的变量 45
3.3.2 C51语言的数据类型 48
3.3.3 C51语言的变量名 50
3.3.4 C51语言的数组 52
3.4 C51语言的运算符与表达式 54
3.4.1 赋值运算符及
赋值表达式 54
3.4.2 算术运算符及
算术表达式 55
3.4.3 关系运算符及
关系表达式 56
3.4.4 逻辑运算符及
逻辑表达式 56
3.4.5 位操作运算符及
位操作表达式 57
3.5 C51语言的语句结构 60
3.5.1 if选择语句 60
3.5.2 switch开关语句 63
3.5.3 for循环语句 66
3.5.4 while循环语句 68
3.5.5 do…while循环语句 69
3.6 C51语言的函数与预处理 70
3.6.1 函数的定义 70
3.6.2 函数的调用 72
3.6.3 变量的作用域 75
3.6.4 C51程序的预处理 77
3.7 C51语言的模块化编程 79
第4章 单片机最小系统设计 83
4.1 最小系统原理图绘制 83
4.2 最小系统PCB设计 92
4.3 软件平台Keil使用 104
4.3.1 Keil μVision5下载
与安装 104
4.3.2 Keil μVision5
建立工程 105
4.3.3 程序编译与调试 109
4.4 单片机应用—I/O操作 112
4.4.1 51单片机I/O口
原理介绍 112
4.4.2 端口输入与输出程序 118
4.4.3 最小系统的软件验证 119
4.4.4 最小系统的硬件调试 122
4.4.5 程序的烧写与验证 123
第5章 定时器/计数器与中断 128
5.1 中断系统 128
5.1.1 中断概述 128
5.1.2 中断系统的结构 129
5.1.3 中断控制 130
5.1.4 中断响应的处理过程 133
5.1.5 中断请求的撤销 134
5.2 定时器/计数器 135
5.2.1 定时器/计数器概述 135
5.2.2 定时器/计数器的结构 135
5.2.3 TMOD和TCON 136
5.2.4 定时器/计数器的
工作方式 137
5.3 中断系统软件设计 140
5.3.1 中断系统软件
设计概述 140
5.3.2 中断函数 141
5.3.3 中断系统的应用 141
5.3.4 外部中断输入口扩充 148
5.4 定时器/计数器软件设计 149
5.4.1 定时器/计数器概述 149
5.4.2 定时器/计数器
初始化 149
5.4.3 定时器/计数器的
应用 150
第6章 串行通信 155
6.1 串行通信原理 155
6.1.1 通信概述 155
6.1.2 串行口的结构 158
6.1.3 串行口控制 159
6.1.4 单片机串行口的
工作方式0 160
6.1.5 单片机串行口的
工作方式1 161
6.1.6 单片机串行口的工作
方式2与工作方式3 162
6.1.7 串行口波特率 163
6.2 串行口程序设计基础 164
6.2.1 串行口程序设计
理论基础 164
6.2.2 串行口的应用及
程序设计 166
6.3 串行口调试工具的使用 178
第7章 单总线接口技术 181
7.1 单总线接口技术原理 181
7.1.1 单总线介绍 181
7.1.2 单总线通信时序 182
7.1.3 单总线I/O模拟 183
7.1.4 CRC校验简介 185
7.2 单总线实现唯一序列号 186
7.2.1 DS2401芯片简介 186
7.2.2 DS2401电路设计与
功能函数 187
7.2.3 DS2401操作原理 188
7.3 单总线实现温度测量 189
7.3.1 DS18B20芯片简介 189
7.3.2 DS18B20电路设计与
功能函数 190
7.3.3 DS18B20操作原理 191
7.4 单总线实现电池监控 195
7.4.1 DS2438芯片简介 195
7.4.2 DS2438电路设计与
功能函数 196
7.4.3 DS2438操作原理 198
7.5 单总线实现数据存储 206
7.5.1 DS2431芯片简介 206
7.5.2 DS2431电路设计与
功能函数 207
7.5.3 DS2431操作原理 209
7.6 本章小结与拓展 213
7.7 本章习题 214
第8章 IIC总线接口技术 215
8.1 IIC总线接口技术原理 215
8.1.1 IIC总线介绍 215
8.1.2 IIC总线通信时序 216
8.1.3 IIC总线I/O模拟 220
8.2 IIC总线实现数据存储 222
8.2.1 AT24C02芯片简介 222
8.2.2 AT24C02电路设计与
功能函数 223
8.2.3 AT24C02操作原理 225
8.3 IIC总线实现实时时钟 227
8.3.1 PCF8563芯片简介 227
8.3.2 PCF8563电路设计与
功能函数 228
8.3.3 PCF8563操作原理 230
8.4 IIC总线实现A/D转换 232
8.4.1 ADS1115芯片简介 232
8.4.2 ADS1115电路设计与
功能函数 232
8.4.3 ADS1115操作原理 234
8.5 IIC总线实现D/A转换 236
8.5.1 DAC8571芯片简介 236
8.5.2 DAC8571电路设计与
功能函数 237
8.5.3 DAC8571操作原理 238
8.6 IIC总线实现温度测量 241
8.6.1 TMP101芯片简介 241
8.6.2 TMP101电路设计与
功能函数 242
8.6.3 TMP101操作原理 244
8.7 本章小结与拓展 245
8.8 本章习题 245
第9章 SPI总线技术 247
9.1 SPI总线技术原理 247
9.1.1 SPI总线介绍 247
9.1.2 SPI总线通信时序 249
9.1.3 SPI总线I/O模拟 250
9.2 SPI总线实现数据存储 251
9.2.1 AT93C46芯片简介 251
9.2.2 AT93C46电路设计与
功能函数 251
9.2.3 AT93C46操作原理 254
9.3 SPI总线实现实时时钟 255
9.3.1 DS1302芯片简介 255
9.3.2 DS1302电路设计与
功能函数 256
9.3.3 DS1302操作原理 258
9.4 SPI总线实现A/D转换 262
9.4.1 TLC2543芯片简介 262
9.4.2 TLC2543电路设计与
功能函数 263
9.4.3 TLC2543操作原理 264
9.5 SPI总线实现D/A转换 266
9.5.1 TLC5618芯片简介 266
9.5.2 TLC5618电路设计与
功能函数 267
9.5.3 TLC5618操作原理 268
9.6 SPI总线实现温度测量 269
9.6.1 TMP122芯片简介 269
9.6.2 TMP122电路设计与
功能函数 270
9.6.3 TMP122操作原理 271
9.7 本章小结与拓展 273
9.8 本章习题 274
第10章 单片机外部总线扩展 275
10.1 单片机外部总线扩展原理 275
10.1.1 系统总线结构 275
10.1.2 系统总线具体实现 277
10.1.3 总线上的地址译码 279
10.1.4 总线地址读写 280
10.2 外部总线实现人机接口 281
10.2.1 总线扩展电路设计 281
10.2.2 发光二极管与
数码管驱动 282
10.2.3 LCD1602驱动 283
10.2.4 矩阵键盘驱动 286
10.3 外部总线实现A/D转换 289
10.3.1 ADC0809芯片简介 289
10.3.2 ADC0809电路设计
与功能函数 289
10.3.3 ADC0809操作原理 291
10.4 外部总线实现D/A转换 292
10.4.1 DAC0832芯片简介 292
10.4.2 DAC0832电路设计
与功能函数 292
10.4.3 DAC0832操作原理 293
10.5 外部总线实现实时时钟 294
10.5.1 DS12887芯片简介 294
10.5.2 DS12887电路设计
与功能函数 295
10.5.3 DS12887操作原理 297
10.6 本章小结与拓展 300
10.7 本章习题 301
第11章 单片机相关片上资源 302
11.1 内部看门狗 302
11.1.1 看门狗技术简介 302
11.1.2 内部看门狗
功能函数 302
11.1.3 内部看门狗
操作原理 304
11.2 内部存储器 305
11.2.1 内部存储器简介 305
11.2.2 内部存储器
功能函数 306
11.2.3 内部存储器
操作原理 308
11.3 内部SPI 312
11.3.1 内部SPI简介 312
11.3.2 内部SPI功能函数 312
11.3.3 内部SPI操作原理 313
11.4 内部A/D转换器 322
11.4.1 内部A/D转换器
简介 322
11.4.2 内部A/D功能函数 322
11.4.3 内部A/D操作原理 325
11.5 内部PCA/PWM 331
11.5.1 内部PCA/PWM
简介 331
11.5.2 内部PCA/PWM
功能函数 331
11.5.3 内部PCA/PWM
操作原理 333
11.6 本章小结与拓展 341
11.7 本章习题 341
参考文献 342