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单片机是指在一块芯片上集成CPU、ROM（或EPROM）、RAM、并行和串行I/O接口，以及定时/计数器等多种功能部件的微型计算机。这种微型计算机也可称为微控制器，具有集成度高、可靠性高、性价比高、适应温度范围宽、抗干扰能力强、小巧、灵活、易于实现机电一体化等优点，现已广泛应用于检测、控制、智能化仪器仪表，以及生产设备自动化、家用电器等领域。本书以MCS-51单片机为主线，系统地介绍了单片机的硬件结构、指令系统与程序设计、中断系统、定时/计数器、串行通信，以及单片机接口的扩展应用，并在此基础上设计了单片机的实验。本书可作为高等院校教材，也可作为广大科技人员的参考书。

目录
 
第1章  数据基础及计算机概述	1
1.1  数值型数据的表示	1
1.1.1  进制	1
1.1.2  进制之间的转换	5
1.1.3  带符号数表示	7
1.1.4  定点表示与浮点表示	10
1.2  二进制数的运算	11
1.2.1  算术运算	12
1.2.2  逻辑运算	13
1.2.3  补码的加减运算	14
1.3  非数值型数据的表示	16
1.3.1  汉字ASCII码	16
1.3.2  汉字编码	17
1.4  微型计算机概述	18
1.4.1  有关微型计算机系统的几个概念	18
1.4.2  微型计算机的结构	19
1.4.3  微处理器的基本结构介绍	20
1.4.4  程序执行过程	21
1.5  国粹精华	22
本章小结	24
练习题	24
第2章  MCS-51单片机的硬件结构	25
2.1  MCS-51单片机的内部结构	25
2.1.1  存储器结构	25
2.1.2  CPU结构	29
2.1.3  I/O端口	32
2.1.4  定时/计数器	34
2.1.5  中断系统	34

2.2  MCS-51单片机的引脚及其功能	35
2.3  存储器	37
2.3.1  存储器基础	37
2.3.2  随机存取存储器	39
2.3.3  只读存取存储器	44
2.3.4  一般CPU与存储器的连接及
扩展	49
2.4  MCS-51单片机的工作方式	54
2.4.1  复位方式	54
2.4.2  程序执行方式	55
2.4.3  节电方式	55
2.4.4  EPROM编程和校验方式	58
2.5  MCS-51单片机的时序	59
2.5.1  机器周期和指令周期	59
2.5.2  MCS-51指令的取指/执行时序	60
2.5.3  访问片外ROM/RAM的指令
时序	61
2.6  MCS-51单片机外部存储器的扩展	63
2.6.1  程序存储器的扩展	64
2.6.2  数据存储器的扩展	65
2.7  国粹精华	66
本章小结	68
练习题	68
第3章  指令系统与程序设计	71
3.1  指令的格式与寻址方式	71
3.1.1  指令的格式	71
3.1.2  寻址方式	72
3.2  MCS-51的指令系统	73
3.2.1  数据传送类指令	73
3.2.2  算术运算类指令	75
3.2.3  逻辑操作类指令	78
3.2.4  程序控制类指令	80
3.2.5  布尔位操作指令	82
3.3  MCS-51的伪指令	84
3.4  汇编语言程序设计步骤与结构	87
3.4.1  程序设计步骤	87
3.4.2  程序流程图	88
3.4.3  程序的基本结构	88
3.5  顺序程序设计	89
3.6  分支程序设计	90
3.7  循环程序设计	95
3.8  子程序与运算程序设计	99
3.8.1  子程序设计	99
3.8.2  运算程序设计	103
3.9  宏汇编	109
3.9.1  宏定义	109
3.9.2  宏调用	109
3.9.3  局部标号	110
3.9.4  文件包含	110
3.10  国粹精华	111
本章小结	112
练习题	113
第4章  中断概念及MCS-51的
        中断系统	115
4.1  中断的基本概念	115
4.2  MCS-51的中断系统	119
4.3  中断程序设计	128
4.4  国粹精华	131
本章小结	132
练习题	132
第5章  定时/计数器	133
5.1  定时/计数器控制与状态寄存器	133

5.2  定时/计数器的工作方式	135
5.3  定时/计数器的初始设置	137
5.4  应用举例	139
5.5  国粹精华	142
本章小结	148
练习题	148
第6章  串行通信	149
6.1  串行通信的基本知识	149
6.2  MCS-51单片机的串行接口	152
6.3  MCS-51单片机的串行接口的
应用	158
6.4  国粹精华	163
本章小结	165
练习题	166
第7章  I/O接口扩展及单片机
        综合应用	167
7.1  I/O接口扩展概述	167
7.1.1  I/O接口的作用	167
7.1.2  I/O接口的编址	168
7.1.3  I/O数据的传送方式	168
7.1.4  数据总线隔离技术	169
7.2  用TTL芯片扩展简单的I/O接口	170
7.2.1  用74LS377扩展8位并行
输出接口	170
7.2.2  用74LS244扩展8位并行
输入接口	171
7.3  MCS-51与可编程并行I/O芯片
8255A的接口	171
7.3.1  8255A内部结构及引脚功能	171
7.3.2  8255A的工作方式及初始化
编程	173
7.4  ADC和DAC及其应用	178
7.4.1　自动测控系统的构成	178
7.4.2  DAC	179
7.4.3  MCS-51对8位DAC0832的
接口	183
7.4.4  ADC0809的接口	186
7.4.5  ADC0809与MCS-51的连接及
应用	189
7.5  MCS-51单片机综合应用实例	192
7.5.1  设计单片机应用系统的
基本步骤	192
7.5.2  篮球专项技能综合测试仪需求
分析和总体设计	194
7.5.3  LED数码管接口	195
7.5.4  键盘输入接口	199
7.5.5  篮球专项技能综合测试仪的
总体功能实现	204
7.5.6  篮球专项技能综合测试仪和
个人计算机的通信	210
7.6  国粹精华	211
本章小结	212
练习题	212
附录A  MCS-51实验指导	216
附录B  MCS-51指令一览表	226
附录C  DVCC试验箱操作命令简介	230

前言
随着微电子技术的日益进步，微型计算机向高性能的64位微机和适用于测控的单片机两个方向迅速发展。
早期的“微机原理”课程主要讲解Intel公司的8086型号CPU，围绕如何基于8086型号CPU构建微型计算机系统为主线来介绍计算机软/硬件相关知识，在一段时间内起到了非常良好的效果。但随着集成电路技术和计算机技术的高速发展，微型计算机的形态也在快速地演进，高度集成化的MCS-51单片机取代8086型号CPU逐步成为工业设备中控制/信息处理系统的核心。MCS-51单片机将CPU、存储器及大量的通用接口电路都集成到单片芯片上，价格低廉、功能齐全，被更加广泛地应用到各行各业。为此，我们以MCS-51单片机为例编写《微机原理与应用》教材，奉献给读者。同时，以务实求真的思路体现，自然地融入课程思政，竭力追求成为立足于中文表达的经典微机原理教材，使之既能帮助教师提升为党育人、为国育才的教学效率，又能帮助学生提升为党成器、为国成材的学习效率。以“国粹精华”作为每章的最后一节，内容包括著名数学家华罗庚在我国计算机事业的奠基与发展过程中付出的大量心血和精力，以及中国古代杰出的存储与计算成果等，相信这些内容会极大增强读者的民族自豪感，提升读者立志于单片机应用和研究探索的自信心。
第1章主要对计算机的数据基础及微型计算机的基本概念进行了阐述。第2章主要以MCS-51单片机为主线叙述单片机的内部结构、引脚及其功能、工作方式和时序，以及MCS-51单片机扩展存储器的方法。第3章重点介绍了MCS-51单片机的指令系统，包括数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑操作类指令、程序控制类指令等，以及相应的伪指令，还介绍了汇编语言程序设计的基本内容、程序设计的结构及子程序的设计。第4章重点介绍了中断的概念，即通过硬件改变CPU程序运行方向的一种技术，能中断当前正在运行的程序，转去执行中断服务程序。第5章介绍了定时/计数器的原理、结构及使用方法。第6章重点介绍了串行通信的原理、接口结构及使用方法。第7章重点介绍了采用MCS-51单片机完成的各种综合应用，包括采用I/O接口与外部设备相连，实现单片机与外部设备的信息交互，编写综合程序驱动单片机工作，实现对LED数码管等实际系统的控制。
本书选材力求注重实用性、系统性、先进性，使读者能够轻松地学习微机的基本原理和具有应用单片机解决实际问题的能力。本书提供了大量实用电路，同时还提供了大量实用程序，便于读者学习和引用。本书鉴于“微机原理”课程实践性很强，特给出实验指导，以辅导读者在学习过程中上机实习。每章末还附有小结和练习题，有利于读者巩固和深化所学知识。


编者

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