本书旨在助力读者掌握MCS51系列单片机系统应用技术，以大量应用实例分析为主线，将单片机原理、应用与工程实践相结合，深入浅出地系统阐述了单片机应用系统结构、原理及应用技术。借助移动互联网技术，以二维码的形式嵌入了慕课视频、教学课件、应用实例、动态图等数字资源，既可满足学习者全方位的个性化移动学习需要，又为师生开展线上线下混合教学、翻转课堂等教学创新奠定了基础。在助力“移动互联”教育教学模式改革的同时，形成了“理论教学+实例分析+实验研究+项目学习+思政融合”五位一体的单片机新形态教材，实现了教材与教学过程的互动，为纸质教材减量提质。 本书可作为高等院校的单片机应用技术课程的教材，以及相关课程设计和主题实践的指导书，也可作为广大科技人员的自学参考书。

曹建树，北京石油化工大学教授。

前言
第1章 单片机概述1
1.1 单片机的定义、特点和组成1
1.1.1 单片机定义2
1.1.2 单片机的主要特点3
1.1.3 单片机核心部件4
1.2 单片机的发展7
1.2.1 单片机的历史7
1.2.2 单片机发展趋势8
1.3 单片机产品介绍9
1.3.1 单片机系统的应用9
1.3.2 目前主流单片机介绍10
1.3.3 单片机选型13
1.4 单片机实验开发系统14
1.4.1 单片机开发系统的构成14
1.4.2 单片机开发系统的功能14
1.5 单片机的数制、码制与编码15
1.5.1 数制15
1.5.2 码制17
1.5.3 二进制编码19
1.6 单片机仿真软件21
习题23
第2章 MCS-51单片机硬件结构与工作原理24
2.1 单片机内部结构24
2.1.1 中央处理单元CPU27
2.1.2 存储器34
2.1.3 定时器/计数器35
2.1.4 中断系统35
2.1.5 I/O接口35
2.2 引脚功能36
2.3 存储器结构与配置39
2.3.1 存储器基础知识40
2.3.2 存储器结构40
2.3.3 内部RAM的128个字节地址分配41
2.3.4 特殊功能寄存器44
2.3.5 外部RAM、ROM结构与地址分配44
2.4 时序和工作方式46
2.4.1 时序46
2.4.2 工作方式47
2.4.3 连续执行方式图解说明50
2.5 单片机最小系统52
习题53
第3章 MCS-51单片机指令系统54
3.1 指令格式与常用符号54
3.1.1 指令的格式54
3.1.2 指令的分类55
3.1.3 指令常用符号56
3.2 指令寻址方式57
3.3 数据传送指令62
3.3.1 内部RAM数据传送指令63
3.3.2 外部RAM数据传送指令66
3.3.3 程序存储器数据传送指令67
3.3.4 堆栈操作指令68
3.3.5 数据交换指令69
3.4 算术运算类指令及要点分析69
3.4.1 加法指令70
3.4.2 带进位加法指令71
3.4.3 加1指令72
3.4.4 带借位减法指令
3.4.5 减1指令72
3.4.6 乘法、除法指令73
3.4.7 十进制调整指令73
3.5 逻辑操作与移位指令74
3.5.1 逻辑与操作指令74
3.5.2 逻辑或操作指令75
3.5.3 逻辑异或操作指令75
3.5.4 累加器清零与取反指令76
3.5.5 移位指令76
3.6 控制转移指令77
3.6.1 程序转移指令相对偏移量的计算77
3.6.2 条件转移指令79
3.6.3 间接转移指令 81
3.6.4 位操作指令81
3.7 对指令的进一步说明83
3.7.1 PSW标志位的功能83
3.7.2 访问外部存储器时单片机引脚信号情况83
习题84
第4章 汇编语言程序设计86
4.1 汇编语言基础知识86
4.1.1 计算机程序设计语言86
4.1.2 汇编语言语句格式87
4.1.3 伪指令88
4.1.4 汇编语言程序设计基本方法90
4.1.5 常用程序设计模式92
4.2 顺序程序设计94
4.3 分支程序设计及实例分析95
4.3.1 分支程序96
4.3.2 实例分析97
4.4 循环程序设计实例分析101
4.4.1 程序设计101
4.4.2 内循环体初始化程序段分析105
4.4.3 内循环体程序段分析107
4.4.4 内循环体控制语句分析112
4.4.5 外循环体控制语句分析112
4.4.6 程序结束语句分析113
4.4.7 参考程序整体分析114
4.5 子程序设计116
4.6 算术运算程序设计119
习题119
第5章 MCS-51单片机中断系统与定时器/计数器122
5.1 中断系统123
5.1.1 中断系统概述123
5.1.2 中断系统结构125
5.1.3 中断系统的初始化要求与中断处理过程128
5.1.4 中断系统应用实例139
5.1.5 程序分析
5.2 内部定时器/计数器148
5.2.1 定时器/计数器概述148
5.2.2 对内部定时器/计数器的控制150
5.2.3 定时器/计数器应用实例160
习题163
第6章 MCS-51单片机接口技术164
6.1 概述164
6.1.1 并行I/O接口基本配置及其特点165
6.1.2 并行接口应用169
6.1.3 并行接口程序分析172
6.2 并行接口应用实例173
6.2.1 单片机中断控制循环灯173
6.2.2 查表控制广告灯176
6.2.3 报警声的产生178
6.2.4 音乐播放181
6.2.5 74LS138译码器控制的循环灯185
6.3 串行接口188
6.3.1 概述188
6.3.2 串行接口通信功能190
6.3.3 串行接口应用196
6.4 其他常用接口197
习题198
第7章 半导体存储器及其扩展200
7.1 概述200
7.1.1 半导体存储器的分类201
7.1.2 存储器的主要技术指标206
7.2 常用典型半导体存储器207
7.2.1 典型数据存储器芯片207
7.2.2 典型程序存储器芯片208
7.3 外部存储器扩展方法209
7.4 外部存储器扩展211
7.4.1 数据存储器扩展212
7.4.2 程序存储器扩展213
7.4.3 存储器同时扩展214
7.4.4 访问外部ROM的指令时序分析217
7.4.5 访问外部RAM的指令时序分析218
习题219
第8章 人机交互通道配置及其接口技术221
8.1 概述221
8.2 显示及显示接口222
8.2.1 发光二极管及其应用222
8.2.2 LED数码管及其应用225
8.2.3 多位数码管显示227
8.3 键盘及其接口技术232
8.3.1 键的状态输入及去抖动232
8.3.2 按键开关233
8.3.3 独立按键接口233
8.3.4 行列式键盘接口236
8.4 单片机人机交互接口实例239
8.4.1 单个数码管显示239
8.4.2 动态数码管显示241
习题248
第9章 输入输出通道接口技术249
9.1 前向输入通道接口技术250
9.1.1 概述250
9.1.2 A/D转换接口技术251
9.1.3 A/D转换器ADC0809应用实例261
9.2 后向输出通道接口技术269
9.2.1 概述269
9.2.2 D/A转换接口270
9.2.3 D/A转换接口应用实例277
习题281
第10章 单片机应用系统设计实例283
10.1 单片机应用系统的性能要求283
10.2 单片机应用系统设计内容与步骤284
10.2.1 总体设计284
10.2.2 系统功能设计285
10.2.3 系统可靠性设计287
10.2.4 系统调试289
10.3 电动机控制289
10.3.1 小型直流电动机控制289
10.3.2 步进电动机的单片机控制293
10.3.3 舵机的单片机控制300
10.4 电子时钟的设计306
10.5 数字温度计的设计312
10.6 虚拟波形发生器的设计
10.7 室内智能清洁机器人控制系统的设计330
10.7.1 控制系统总体方案设计330
10.7.2 硬件系统设计331
10.7.3 软件系统设计338
附录 347
附录A ASCII（美国信息交换标准码）字符表347
附录B MCS-51系列单片机指令表348
附录C 51/52单片机常用寄存器速查表350
附录D 单片机常用芯片引脚图354
附录E 部分习题答案364
附录F 实验二维码371
参考文献372