单片机原理与应用设计（C51编程+Proteus仿真）（第2版）

思考题及习题1 12
第2章 AT89S51单片机的片内硬件结构 13
2.1 AT89S51单片机的硬件组成 13
2.2 AT89S51的引脚功能 14
2.2.1 电源及时钟引脚 15
2.2.2 控制引脚 15
2.2.3 并行I/O口引脚 16
2.3 AT89S51的CPU 17
2.3.1 运算器 17
2.3.2 控制器 18
2.4 AT89S51单片机存储器的结构 18
2.4.1 程序存储器空间 19
2.4.2 数据存储器空间 20
2.4.3 特殊功能寄存器 20
2.4.4 位地址空间 23
2.5 AT89S51单片机的并行I/O端口 24
2.5.1 P0口 24
2.5.2 P1口 26
2.5.3 P2口 26
2.5.4 P3口 27
2.6 时钟电路与时序 28
2.6.1 时钟电路设计 28
2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序 29
2.7 复位操作和复位电路 30
2.7.1 复位操作 30
2.7.2 复位电路设计 30
2.8 看门狗定时器（WDT）的使用 31
2.9 低功耗节电模式 32
2.9.1 空闲模式 33
2.9.2 掉电运行模式 33
2.9.3 掉电模式和空闲模式下的WDT 33
思考题及习题2 34
第3章 C51语言编程基础与Keil Vision3开发平台 36
3.1 C51编程语言概述 36
3.1.1 C51语言与8051汇编语言的比较 36
3.1.2 C51语言与标准C语言的比较 36
3.2 C51语言程序设计基础 37
3.2.1 C51语言中的数据类型与存储类型 37
3.2.2 C51语言的特殊功能寄存器及位变量定义 41
3.2.3 C51语言的绝对地址访问 43
3.2.4 C51语言的基本运算 45
3.2.5 C51语言的分支与循环程序结构 47
3.2.6 C51语言的数组 53
3.2.7 C51语言的指针 55
3.3 C51语言的函数 55
3.3.1 函数的分类 56
3.3.2 函数的参数与返回值 57
3.3.3 函数的调用 57
3.3.4 中断服务函数 58
3.3.5 变量及存储方式 59
3.3.6 宏定义与文件包含 59
3.3.7 库函数 60
3.4 Keil Vision3环境下的C51语言程序开发 60
3.4.1 KeilVision3的基本操作 60
3.4.2 添加用户源程序文件 62
3.4.3 程序的编译与调试 64
3.4.4 工程的设置 66
思考题及习题3 68
第4章 虚拟仿真平台Proteus的使用 69
4.1 Proteus功能概述 69
4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真 70
4.3 Proteus ISIS环境简介 71
4.3.1 ISIS各窗口简介 71
4.3.2 主菜单栏 72
4.3.3 主工具栏 75
4.3.4 工具箱 75
4.3.5 仿真工具栏 77
4.3.6 元件列表 77
4.3.7 预览窗口 77
4.3.8 原理图编辑窗口 78
4.4 Proteus ISIS的编辑环境设置 78
4.4.1 选择模板 78
4.4.2 选择图纸 79
4.4.3 设置文本编辑器 79
4.4.4 网格开关与格点间距设置 79
4.5 Proteus ISIS的系统运行环境设置 79
4.6 单片机系统的原理电路设计与虚拟仿真 80
4.6.1 原理电路设计与虚拟仿真的步骤 80
4.6.2 新建或打开一个设计文件 81
4.6.3 选择需要的元件到元件列表 82
4.6.4 放置元件并连接电路 83
4.6.5 加载目标代码文件、设置时钟频率及仿真运行 87
4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具 88
4.7.1 虚拟信号源 88
4.7.2 虚拟仪器 93
4.7.3 虚拟仪器的图表仿真 102
4.7.4 诊断模式的设定 105
4.7.5 硬件断点的设置 105
第5章 单片机开关检测、键盘输入与显示接口设计 108
5.1 单片机控制发光二极管显示 108
5.1.1 单片机与发光二极管的连接 108
5.1.2 I/O端口的编程控制 109
5.2 开关状态检测 112
5.2.1 开关检测实例1 112
5.2.2 开关检测实例2 113
5.3 单片机控制LED数码管的显示 114
5.3.1 LED数码管的显示原理 114
5.3.2 LED数码管的静态显示与动态显示 116
5.4 单片机控制LED点阵显示器显示 119
5.4.1 LED点阵显示器的结构与显示原理 120
5.4.2 控制16×16 LED点阵显示屏的实例 121
5.5 单片机控制LCD 1602液晶显示器的显示 123
5.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介 123
5.5.2 单片机控制字符型LCD 1602显示实例 129
5.5 键盘接口设计 132
5.5.1 键盘接口设计需解决的问题 132
5.5.2 独立式键盘接口设计实例 133
5.5.3 矩阵式键盘的接口设计实例 140
5.5.4 非编码键盘扫描方式的选择 143
5.5.5 单片机与专用键盘/显示器芯片HD7279A的接口设计 143
思考题及习题5 153
第6章 中断系统的工作原理及应用 155
6.1 AT89S51中断技术概述 155
6.2 AT89S51中断系统结构 155
6.2.1 中断请求源 155
6.2.2 中断请求标志寄存器 156
6.3 中断允许与中断优先级的控制 157
6.3.1 中断允许寄存器IE 157
6.3.2 中断优先级寄存器IP 158
6.4 响应中断请求的条件 159
6.5 外部中断的响应时间 160
6.6 外部中断的触发方式选择 160
6.6.1 电平触发方式 160
6.6.2 跳沿触发方式 161
6.7 中断请求的撤销 161
6.8 中断函数 162
6.9 中断系统应用举例 163
6.9.1 单一外中断的应用 163
6.9.2 两个外中断的应用 164
6.9.3 中断嵌套的应用 166
思考题及习题6 167
第7章 定时器/计数器的工作原理及应用 168
7.1 定时器/计数器的结构 168
7.1.1 工作方式控制寄存器TMOD 168
7.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON 169
7.2 定时器/计数器的4种工作方式 169
7.2.1 方式0 169
7.2.2 方式1 170
7.2.3 方式2 171
7.2.4 方式3 171
7.3 对外部输入的计数信号的要求 173
7.4 定时器/计数器的编程和应用 173
7.4.1 用P1口控制8只LED每0.5s闪亮一次 173
7.4.2 计数器的应用 174
7.4.3 控制P1.0引脚产生周期为2ms的方波 176
7.4.4 利用T1控制发出1kHz的音频信号 177
7.4.5 LED数码管秒表的制作 179
7.4.6 测量脉冲宽度——门控位GATEx的应用 181
7.4.7 LCD时钟的设计 183
思考题及习题7 185
第8章 串行口的工作原理及应用 187
8.1 串行口的结构 187
8.1.1 串行口控制寄存器SCON 187
8.1.2 特殊功能寄存器PCON 188
8.2 串行口的4种工作方式 189
8.2.1 方式0 189
8.2.2 方式1 193
8.2.3 方式2 194
8.2.4 方式3 195
8.3 多机通信 195
8.4 波特率的制定方法 197
8.4.1 波特率的定义 197
8.4.2 计算定时器T1产生的波特率 197
8.5 串行口应用设计实例 198
8.5.1 串行通信标准接口RS-232C、RS-422A与RS-485简介 199
8.5.2 方式1的应用设计实例 201
8.5.3 方式2和方式3的应用设计 208
8.5.4 多机通信的应用设计实例 210
8.5.5 单片机与PC机串行通信的设计实例 216
8.5.6 PC机与单片机或与多个单片机的串行通信 220
思考题及习题8 221
第9章 单片机系统的并行扩展 223
9.1 系统并行扩展技术 223
9.1.1 系统并行扩展结构 223
9.1.2 地址空间分配 224
9.1.3 外部地址锁存器 226
9.2 外部数据存储器的并行扩展 228
9.2.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 228
9.2.2 读/写片外RAM的操作时序 229
9.2.3 并行扩展数据存储器的设计 230
9.2.4 单片机外扩数据存储器RAM 6264的设计实例 232
9.3 片内Flash存储器的编程 233
9.3.1 使用通用编程器写入程序 234
9.3.2 使用下载线的ISP编程 234
9.4 E2PROM的并行扩展 235
9.4.1 并行E2PROM芯片简介 235
9.4.2 AT89S51单片机扩展E2PROM 2864A芯片的设计 236
9.5 AT89S51单片机扩展并行I/O接口芯片82C55的设计 237
9.5.1 I/O接口扩展概述 237
9.5.2 并行I/O接口芯片82C55简介 238
9.5.3 82C55的3种工作方式 241
9.5.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计 245
9.6 利用74LSTTL电路扩展并行I/O接口设计实例 247
9.7 用AT89S51单片机的串行口扩展并行输入/输出接口设计实例 248
9.7.1 用74LS165扩展并行输入接口实例 248
9.7.2 用74LS164扩展并行输出接口实例 249
思考题及习题9 250
第10章 AT89S51单片机系统的串行扩展 252
10.1 单总线串行扩展 252
10.1.1 单总线扩展的典型应用——DS18B20的温度测量系统 252
10.1.2 设计实例——单总线DS18B20温度测量系统 255
10.2 SPI总线串行扩展 258
10.3 I2C总线的串行扩展 259
10.3.1 I2C串行总线系统的基本结构 259
10.3.2 I2C总线的数据传送规定 260
10.3.3 AT89S51单片机的I2C总线扩展系统 262
10.3.4 I2C总线数据传送的模拟 263
10.3.5 利用I2C总线扩展E2PROM AT24C02的IC卡设计实例 266
思考题及习题10 272
第11章 AT89S51单片机与DAC、ADC的接口 273
11.1 单片机扩展DAC概述 273
11.2 单片机扩展并行8位DAC0832芯片的设计 274
11.2.1 DAC0832芯片简介 274
11.2.2 设计实例1——单片机扩展DAC0832的程控电压源 275
11.2.3 设计实例2——波形发生器的制作 276
11.3 单片机扩展串行10位DAC-TLC5615 281
11.3.1 串行DAC-TLC5615简介 281
11.3.2 设计实例——单片机扩展串行DAC-TLC5615的设计 282
11.4 单片机扩展ADC概述 284
11.5 单片机并行扩展8位A/D转换器ADC0809 286
11.5.1 设计实例——单片机控制ADC0809进行A/D转换 287
11.5.2 设计实例——两路输入的数字电压表的设计 288
11.6 单片机扩展串行8位A/D转换器TLC549 291
11.6.1 TLC549芯片的特性及工作原理 292
11.6.2 设计实例——单片机扩展TLC549的设计 293
11.7 单片机扩展串行12位ADC-TLC2543的设计 295
11.7.1 TLC2543芯片的特性及工作原理 295
11.7.2 设计实例——单片机扩展TLC2543的设计 297
思考题及习题11 299
第12章 AT89S51单片机的应用系统设计 301
12.1 单片机应用系统的设计步骤 301
12.2 单片机应用系统设计应当考虑的问题 302
12.2.1 硬件设计应考虑的问题 302
12.2.2 典型的单片机应用系统组成 303
12.2.3 系统设计中的总线驱动 304
12.2.4 AT89S51单片机的最小应用系统 305
12.3 单片机应用系统的仿真开发与调试 306
12.4 单片机应用系统设计实例 309
12.4.1 设计实例1——单片机控制步进电机的设计 309
12.4.2 设计实例2——单片机控制直流电机的设计 311
12.4.3 设计实例3——频率计的制作 313
12.4.4 设计实例4——模拟电话拨号的设计 316
12.4.5 设计实例5——8位竞赛抢答器设计 321
12.4.6 设计实例6——基于时钟/日历芯片DS1302的电子钟设计 326
思考题及习题12 332
附录A 实验与课程设计题目 333
题目1 单片机I/O口实验——LED流水灯 333
题目2 单个外部中断实验 333
题目3 中断嵌套实验 334
题目4 定时器/计数器的定时实验 334
题目5 定时器/计数器的计数实验 335
题目6 串行口方式0扩展并行输出口实验 335
题目7 串行口方式0扩展并行输入口实验 335
题目8 双单片机串行通信 336
题目9 单片机与PC之间串行通信实验 336
题目10 扩展82C55并行I/O接口实验 337
题目11 独立式键盘实验 337
题目12 矩阵式键盘扫描实验 338
题目13 单片机驱动1602液晶显示模块 338
题目14 DAC0832的D/A转换实验 339
题目15 ADC0809的A/D转换实验 339
题目16 I2C总线串行扩展AT24C02存储器读/写 339
题目17 单片机控制16×16 阵列LED的显示 340
题目18 温度传感器DS18B20实验 340
题目19 直流电机控制实验 341
题目20 步进电机控制实验 341
附录B 头文件"LCD1602.h"和"DS1302.h"清单 342
B.1 头文件"LCD1602.h"清单 342
B.2 头文件"DS1302.h"清单 343
参考文献 348