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单元1 单片机系统设计概述1

【学习目标】1

【技能（知识）点】1

1.1 单片机概述——初识单片机1

1.1.1 单片机的定义及其特点1

1.1.2 单片机的发展历史2

1.1.3 单片机的发展趋势3

1.1.4 单片机的应用领域4

1.1.5 单片机的主要系列与区别4

1.2 单片机开发系统概述——掌握单片机开发工具7

1.2.1 单片机开发系统概述7

1.2.2 软件开发工具Keil uVision3简介8

1.2.3 Keil uVision3的使用方法8

1.2.4 仿真开发工具PROTEUS ISIS简介19

1.2.5 PROTEUS ISIS的使用方法21

1.2.6 目标代码下载与调试方法23

1.3 单片机应用系统设计——让单片机动起来25

1.3.1 单片机应用系统的组成25

1.3.2 单片机应用系统的设计原则26

1.3.3 单片机应用系统的设计方法27

1.3.4 单片机应用系统的调试方法29

1.3.5 项目1——单个信号灯控制器设计30

【单元小结】34

【巩固与提高】34

单元2 单片机内部结构和工作原理36

【学习目标】36

【技能（知识）点】36

2.1 单片机的硬件结构——简易彩灯控制器硬件设计36

2.1.1 单片机的功能特点36

2.1.2 单片机的内部结构37

2.1.3 单片机的引脚概述39

2.1.4 最小系统硬件电路结构41

2.1.5 单片机的工作时序43

2.1.6 并行I/O端口44

2.1.7 发光二极管的基本知识47

2.1.8 按键的基本知识48

2.1.9 项目2——简易彩灯控制器硬件设计48

2.2 单片机的存储器结构——简易彩灯控制器软件设计50

2.2.1 AT89S51单片机存储器的组织形式50

2.2.2 程序存储器（ROM）51

2.2.3 片内数据存储器（片内RAM）52

2.2.4 片外数据存储器（片外RAM）58

2.2.5 项目3——简易彩灯控制器软件设计58

【单元小结】61

【巩固与提高】62

单元3 单片机指令系统及汇编语言程序设计64

【学习目标】64

【技能（知识）点】64

3.1 单片机顺序结构程序设计——简易加法运算器设计65

3.1.1 程序设计的基本概念65

3.1.2 MCS-51单片机指令系统概述67

3.1.3 寻址方式68

3.1.4 数据传送类指令（29条）72

3.1.5 算术运算类指令（24条）78

3.1.6 顺序结构程序设计82

3.1.7 项目4——简易加法运算器设计83

3.2 单片机分支结构程序设计——多路信号灯控制器设计86

3.2.1 控制转移类指令（17条）86

3.2.2 位操作类指令（17条）91

3.2.3 分支结构程序设计94

3.2.4 项目5——多路信号灯控制器设计96

3.3 单片机循环结构程序设计——跑马灯控制器设计100

3.3.1 逻辑运算类指令（24条）100

3.3.2 循环结构程序设计102

3.3.3 项目6——跑马灯控制器设计106

3.4 单片机查表程序设计——LED数码管显示器设计110

3.4.1 LED数码管结构与工作原理110

3.4.2 常用伪指令111

3.4.3 查表程序设计113

3.4.4 项目7——LED数码管显示器设计114

3.5 单片机子程序设计——简单交通灯控制器设计118

3.5.1 子程序设计118

3.5.2 常用子程序120

3.5.3 项目8——简单交通灯控制器设计122

【单元小结】130

【巩固与提高】130

单元4 单片机内部资源的应用138

【学习目标】138

【技能（知识）点】138

4.1 单片机中断系统——带应急信号处理的交通灯控制器设计138

4.1.1 中断的概述138

4.1.2 中断系统结构与控制139

4.1.3 中断处理过程143

4.1.4 中断系统的应用145

4.1.5 项目9——带应急信号处理的交通灯控制器设计146

4.2 单片机定时／计数器——定时器应用设计153

4.2.1 定时／计数器的结构和工作原理153

4.2.2 定时／计数器的控制155

4.2.3 定时／计数器的初始化156

4.2.4 定时／计数器的工作方式156

4.2.5 定时／计数器的应用159

4.2.6 项目10——电子秒表设计161

4.2.7 项目11——音乐播放器设计166

4.2.8 项目12——简易频率计设计174

4.2.9 项目13——脉宽调制（PWM）器设计178

4.3 单片机串行通信——串行通信应用设计182

4.3.1 串行通信的基本知识182

4.3.2 MCS-51单片机的串口及控制寄存器187

4.3.3 串行口的工作方式188

4.3.4 串行通信的波特率189

4.3.5 串行口的初始化190

4.3.6 项目14——单片机双机通信设计191

4.3.7 项目15——PC机与单片机通信设计196

【单元小结】201

【巩固与提高】203

单元5 单片机系统扩展接口电路设计205

【学习目标】205

【技能（知识）点】205

5.1 单片机系统扩展——存储器扩展电路设计205

5.1.1 MCS-51单片机系统扩展205

5.1.2 单片机系统的片选方法209

5.1.3 程序存储器211

5.1.4 程序存储器的扩展原理214

5.1.5 数据存储器218

5.1.6 数据存储器的扩展原理220

5.1.7 项目16——存储器扩展电路设计221

5.2 单片机I/O端口扩展——I/O接口电路设计227

5.2.1 单片机并行I/O接口概述227

5.2.2 用TTL或CMOS芯片扩展并行I/O接口原理228

5.2.3 用串行口扩展并行I/O接口原理231

5.2.4 用可编程芯片扩展并行I/O接口原理234

5.2.5 项目17——并行I/O接口扩展电路设计241

【单元小结】246

【巩固与提高】248

单元6 单片机键盘与显示器接口电路设计249

【学习目标】249

【技能（知识）点】249

6.1 单片机LED显示接口——简易电子钟设计250

6.1.1 LED显示器的结构与原理250

6.1.2 LED显示器的显示方式250

6.1.3 MCS-51单片机与LED显示器的接口设计251

6.1.4 项目18——简易电子钟设计255

6.2 单片机键盘接口——多功能数字电子钟设计265

6.2.1 键盘的结构和工作原理265

6.2.2 MCS-51单片机与键盘的接口设计267

6.2.3 项目19——多功能数字电子钟设计271

【单元小结】285

【巩固与提高】286

单元7 单片机A/D与D/A接口电路设计287

【学习目标】287

【技能（知识）点】287

7.1 单片机A/D转换接口——电压报警器设计287

7.1.1 A/D转换芯片的结构与工作原理287

7.1.2 MCS-51单片机与ADC0809的接口设计290

7.1.3 项目20——电压报警器设计294

7.2 单片机D/A转换接口——简易波形发生器设计302

7.2.1 D/A转换芯片的结构与工作原理302

7.2.2 MCS-51单片机与DAC0832的接口设计305

7.2.3 项目21——简易波形发生器设计308

【单元小结】319

【巩固与提高】320

单元8 单片机应用系统开发与设计321

【学习目标】321

【技能（知识）点】321

8.1 单片机应用系统结构设计——单片机的选型321

8.1.1 单片机发展的新技术322

8.1.2 单片机的分类及主要生产厂商324

8.1.3 单片机的选型分析326

8.2 单片机应用系统硬件设计——自己动手做开发板330

8.2.1 单片机开发板功能简介330

8.2.2 单片机开发板实验项目330

8.2.3 单片机开发板设计331

8.2.4 单片机开发板制作335

8.3 单片机应用系统设计案例——数字温度报警器338

8.3.1 数字温度报警器结构设计338

8.3.2 数字温度报警器硬件设计339

8.3.3 数字温度报警器软件设计344

8.3.4 数字温度报警器虚拟仿真调试348

8.3.5 数字温度报警器硬件制作与调试349

附录A：MCS-51系列单片机指令表352

附录B：ASCII码字符表358

参考文献359