本书以MCS-51系列单片机原理和应用为主线，重点介绍单片机的结构、C51程序设计、内部标准功能单元、系统扩展等内容，并精心设计了大量例题和多种解题思路。本书教学重点突出，叙述准确精练，完全可以满足教师课堂教学和学生课程学习之需要。 全书结构规范、系统性强、实例丰富，既注重基础知识的讲解和逻辑思维的训练，又突出工程实践和实际应用。为了方便教师教学和学生自学，随书提供PPT、C语言程序源代码等辅助学习资料，需要的读者可从华信教育资源网下载。 本书既可作为普通高等院校通信工程、电子信息、自动化、电气工程、机电一体化、测控技术和仪器仪表等专业的教材，又可作为电子设计、开发爱好者的参考书。

张春光，2014.7-至今，大连交通大学副教授。《工业过程控制》辽宁省一流本科课程负责人（2022年），《单片机原理与接口技术》辽宁省一流本科课程团队成员（2020年）。

第1章 单片机基础知识 1
1.1　单片机概述 1
1.1.1 单片机的基本概念 1
1.1.2 单片机的特点 2
1.1.3 单片机系统 2
1.1.4 单片机程序设计语言 3
1.2　单片机的发展历史和趋势 4
1.2.1 单片机的发展历史 4
1.2.2 单片机的发展趋势 5
1.3　典型单片机简介 6
1.3.1 MCS-51系列单片机 6
1.3.2 AT89系列单片机 7
1.3.3 PIC系列单片机 7
1.3.4 MSP430系列单片机 8
1.4　单片机的应用 9
1.4.1 单片机的应用特点 9
1.4.2 单片机的应用领域 9
思考与练习 10
第2章 单片机基本结构和工作原理 11
2.1　单片机的组成和内部结构 11
2.1.1 单片机的组成 11
2.1.2 单片机的内部逻辑结构 12
2.1.3 CPU的内部结构 13
2.1.4 单片机其他结构模块 14
2.2　单片机的外部引脚及功能 15
2.2.1 I/O引脚 15
2.2.2 控制引脚 15
2.2.3 电源与晶振引脚 16
2.3　单片机的存储器结构 16
2.3.1 程序存储器 16
2.3.2 数据存储器 18
2.3.3 特殊功能寄存器 20
2.4　单片机的I/O口 23
2.4.1 P0口 23
2.4.2 P1口 24
2.4.3 P2口 25
2.4.4 P3口 26
2.5　单片机辅助电路 27
2.5.1 时钟电路 27
2.5.2 复位方式和复位电路 28
2.5.3 单片机最小系统 30
2.6　单片机的工作时序和工作方式 30
2.6.1 时序的基本概念 31
2.6.2 单片机的工作时序 31
2.6.3 单片机的工作方式 32
思考与练习 34
第3章 C51程序设计基础 35
3.1　C51的概述 35
3.1.1 C51程序结构概述 35
3.1.2 C51对标准C语言的扩展 36
3.2 C51的编译和编译预处理 37
3.2.1 编译 37
3.2.2 编译预处理 38
3.3　C51的基本语法 39
3.3.1 常量 39
3.3.2 变量 40
3.3.3 常用运算符与表达式 45
3.4　C51的程序结构 48
3.4.1 分支语句 48
3.4.2 循环语句 52
3.5　C51的函数 56
3.5.1 函数的定义和分类 56
3.5.2 函数的调用 58
3.5.3 中断服务函数 59
3.6　C51的数组 60
3.6.1 数组的定义 60
3.6.2 数组的应用 61
?
3.7　C51的指针 62
3.7.1 指针与地址 62
3.7.2 指针变量的定义 63
3.7.3 指针的引用 64
3.8　读写I/O口的C51编程 64
思考与练习 68
第4章 中断系统 70
4.1　中断系统的基本概念和基本结构 70
4.1.1 中断的基本概念 70
4.1.2 中断系统的基本结构 71
4.2　中断系统的控制与实现 72
4.2.1 中断请求控制 72
4.2.2 中断允许控制 74
4.2.3 中断优先级控制 74
4.3　中断处理过程 75
4.3.1 中断响应 76
4.3.2 中断处理 78
4.3.3 中断返回 78
4.3.4 中断请求的深入理解 78
4.4　中断系统的应用 79
4.4.1 中断服务函数 79
4.4.2 中断程序的内容 80
4.4.3 外部中断源的应用程序 81
4.4.4 外部中断源的扩展及应用 83
思考与练习 85
第5章 定时器/计数器 87
5.1　定时器/计数器的基本结构和工作原理 87
5.1.1 定时器/计数器的基本结构 87
5.1.2 定时器/计数器的工作原理 88
5.1.3 定时器/计数器的控制 88
5.2　定时器/计数器的工作方式 90
5.2.1 方式0 90
5.2.2 方式1 90
5.2.3 方式2 91
5.2.4 方式3 92
?
5.3　定时器/计数器的应用 92
5.3.1 定时器/计数器初值计算和初始化 92
5.3.2 计数应用 94
5.3.3 定时应用 96
5.3.4 门控位的应用 100
5.3.5 扩展外部中断源 101
思考与练习 101
第6章 串行口 103
6.1 串行通信的基本概念 103
6.1.1 串行通信的分类 104
6.1.2 串行通信的数据传输方式 105
6.2　串行口的内部结构和工作原理 106
6.2.1 串行口的内部结构 106
6.2.2 串行口的工作原理 107
6.2.3 串行口的控制与状态 107
6.2.4 串行口的工作方式 108
6.3　串行通信的应用 110
6.3.1 串行口波特率的确定和初始化 110
6.3.2 串行口用于扩展并行I/O口 112
6.3.3 双机通信 115
6.3.4 多机通信 120
6.3.5 单片机与计算机之间的通信 123
思考与练习 129
第7章 单片机并行扩展技术 130
7.1 单片机的最小系统 130
7.1.1 80C51/89C51最小应用系统 130
7.1.2 8031最小应用系统 130
7.2 总线扩展及编址方法 131
7.2.1 单片机的外总线结构 131
7.2.2 单片机的扩展能力 132
7.2.3 地址译码方法 132
7.3 存储器的扩展 135
7.3.1 EPROM程序存储器的扩展 135
7.3.2 E2PROM程序存储器的扩展 137
7.3.3 数据存储器及其扩展 138
?
7.4　并行I/O口的扩展 141
7.4.1 简单I/O口的扩展 142
7.4.2 LED数码管显示接口 143
7.4.3 键盘接口 148
7.5 A/D转换器、D/A转换器及其应用 154
7.5.1 A/D转换器 155
7.5.2 D/A转换器 161
思考与练习 167
第8章 单片机串行扩展技术 168
8.1 串行总线概述 168
8.2　单总线接口及其扩展 168
8.2.1 单总线的基础知识 168
8.2.2 单总线的数据传输时序 169
8.2.3 数字温度传感器DS18B20 171
8.3　I2C总线接口及其扩展 176
8.3.1 I2C总线的基础知识 176
8.3.2 I2C总线的数据传输时序 177
8.3.3 I2C总线的时序模拟 179
8.3.4 串行程序存储器AT24C04 180
8.4　SPI总线接口及其扩展 187
8.4.1 SPI总线的基础知识 187
8.4.2 SPI总线的数据传输时序 188
8.4.3 A/D转换器TLC549 189
思考与练习 191
第9章 单片机开发入门知识 193
9.1 单片机系统开发技术 193
9.1.1 单片机系统的开发过程 193
9.1.2 单片机开发调试工具 195
9.2 Keil μVision4集成开发平台 198
9.2.1 应用程序的创建 199
9.2.2 应用程序的编辑、编译和链接 203
9.2.3 应用程序的仿真和调试 205
9.2.4 应用程序调试的常用窗口 208
9.3 Proteus 8仿真平台简介 210
9.3.1 主窗口 211
9.3.2 原理图窗口 216
9.3.3 原理图设计 221
9.3.4 VSM Studio仿真 227
9.3.5 仿真调试工具简介 235
思考与练习 243
第10章 单片机学习板及其功能模块 244
10.1　单片机学习板的用途和特点 244
10.2 单片机学习板的整体设计 245
10.3　STC-ISP烧录软件的使用方法 245
10.4　单片机学习板的功能模块 247
10.4.1 流水灯控制单元 247
10.4.2 数码管显示单元 249
10.4.3 蜂鸣器单元 251
10.4.4 独立按键单元 253
10.4.5 矩阵键盘单元 254
10.4.6 液晶显示单元 256
10.4.7 I2C总线单元 263
10.4.8 A/D和D/A单元 264
10.4.9 温度测量单元 270
10.4.10 串行口通信单元 273
附录A ASCII码表 275
附录B MCS-51指令表 279
附录C 单片机学习板MD-100的原理图 282
参考文献 283