單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第二版）

《單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第二版）》是由張毅剛、趙光權、張京超編著，高等教育出版社於2016年12月23日出版的“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。該書可作為各類工科院校、職業技術學院的電氣工程、電子電氣信息技術、智慧型儀器儀表、機電一體化、計算機、工業自動化及自動控制等專業單片機技術課程的教材，也可供從事單片機套用設計的工程技術人員參考。

該書共15章，介紹了美國ATMEL公司的AT89S51/AT89S52單片機片內硬體資源及工作原理，採用C51語言編程、虛擬仿真平台Proteus作為設計與開發工具來對案例進行仿真與驗證。從套用角度出發，重點介紹了單片機套用的各種技術實現，如信息的顯示與輸入、中斷、定時/計數、串列通信、模數與數模轉換以及系統的並行與串列擴展等。此外還簡要介紹了C51編程基礎以及先進的開發工具Proteus與Keil μVision3的使用。結合各種套用，書中給出的較多典型案例設計可為讀者的套用設計提供參考與借鑑。

基本介紹

• 書名：單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第二版）
• 作者：張毅剛、趙光權、張京超
• 類別：“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材
• 出版社：高等教育出版社
• 出版時間：2016年12月23日
• 頁數：456 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787040466614
• CIP核字號：2016266271
• 字數：700千字

成書過程

該書是在《單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真》一書的基礎上修改而成，採用C51語言編程，將虛擬仿真開發工具Proteus與各種設計案例相結合，並增添部分器件。該書在編寫中也融入了哈爾濱工業大學自動化測試與控制研究所的教學以及課程設計、畢業設計工作的經驗體會。

該書由張毅剛擔任主編，並且其完成了第1、2章的編寫以及全書統稿。副主編由趙光權（第3章、第5章）與張京超（第7章、第14章）擔任。參加編寫工作的還有吳艷（整體架構與目錄確定及第11章）、潘大為（第4章）、劉旺（第8章）、楊智明（第9章）、俞洋（第10章）、付寧（附錄1、附錄2）、梁軍（第12章）、馬雲彤（第14章）、鄧立寶（第15章）、劉兆慶（程式調試與案例仿真）、劉大同（第6章）、王少軍（第13章）。廣州風標電子有限公司總經理匡載華為該書提供了有關技術資料、網路版的Proteus仿真實驗平台以及配套的F型模組化實驗裝置。哈爾濱工業大學計算機科學與技術學院李東教授擔任主審，為提高書稿的質量，提出了修改意見。

2016年12月23日，《單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第二版）》由高等教育出版社出版發行。

內容簡介

該書共分為15章，涵蓋了單片機套用技術的基本內容。第1章對單片機套用技術進行概述。第2章詳細介紹片內的基本硬體結構及硬體資源。第3章介紹C51語言的編程基礎。第4章對Proteus虛擬仿真平台的基本功能與使用及Keil μVision3軟體開發平台簡要介紹。第5章介紹了單片機系統的顯示以及開關與鍵盤檢測的實現，為後續各章的案例仿真、觀察系統運行的結果打下基礎。第6章至第8章分別介紹了片內硬體資源，即中斷系統、定時器以及異步串列口的工作原理及套用案例設計。第9章介紹了系統的並行擴展技術。第10章對當前流行的串列擴展技術，如I2C系統、單匯流排、SPI串列系統以及相應的套用案例進行了介紹。第11章介紹了模數與數模轉換接口的設計。第12章介紹了其他常用的擴展接口設計及套用編程。第13章針對弱電控制強電的需求，對常用的功率接口的器件及設計進行了介紹。第14章為單片機套用系統設計的可靠性及抗干擾設計。第15章介紹了套用系統設計以及調試的基本方法。附錄1與附錄2給出了經過驗證的用於液晶顯示器LCD1602以及時鐘日曆晶片DS1302的頭檔案（第12章中的案例使用），供讀者在程式設計中使用與參考。

教材目錄

第1章 單片機概述 1.1 單片機簡介 1.2 單片機的發展歷史 1.3 單片機的特點 1.4 單片機的套用 1.5 單片機的發展趨勢 1.6 MCS-51系列與AT89S5×系列單片機 1.6.1 MCS-51系列單片機 1.6.2 AT89S5×系列單片機簡介 1.7 各種衍生品種的8051單片機 1.7.1 STC系列單片機 1.7.2 C8051F×××單片機 1.7.3 ADμC812單片機 1.7.4 華邦W77系列､W78系列單片機 1.8 PIC系列單片機與AVR系列單片機 1.8.1 PIC系列單片機 1.8.2 AVR系列單片機 1.9 其他的嵌入式處理器簡介 1.9.1 嵌入式DSP處理器 1.9.2 嵌入式微處理器 思考題及習題1 第2章 AT89S52單片機的片內硬體結構 2.1 AT89S52單片機的硬體組成 2.2 AT89S52單片機的引腳功能 2.2.1 電源及時鐘引腳 2.2.2 控制引腳 2.2.3 並行I/O口引腳 2.3 AT89S52單片機的CPU 2.3.1 運算器 2.3.2 控制器 2.4 AT89S52單片機的存儲器結構 2.4.1 程式存儲器空間 2.4.2 數據存儲器空間 2.4.3 特殊功能暫存器 2.4.4 位地址空間 2.4.5 存儲器結構總結 2.5 AT89S52單片機的並行I/O連線埠 2.5.1 P0口 2.5.2 P1口 2.5.3 P2口 2.5.4 P3口 2.6 時鐘電路與時序 2.6.1 時鐘電路設計 2.6.2 時鐘周期､機器周期､指令周期與指令時序 2.7 復位操作和復位電路 2.7.1 復位操作 2.7.2 復位電路設計 2.8 AT89S52單片機的最小套用系統 2.9 看門狗定時器(WDT)功能簡介 2.10 低功耗節電模式 2.10.1 空閒模式 2.10.2 掉電運行模式 思考題及習題2 第3章 C51程式語言基礎 3.1 C51程式語言簡介 3.1.1 C51語言與8051彙編語言的比較 3.1.2 C51語言與標準C語言的比較 3.2 C51語言程式設計基礎 3.2.1 C51語言中的數據類型與存儲類型 3.2.2 C51語言的特殊功能暫存器及位變數定義 3.2.3 C51語言的絕對地址訪問 3.2.4 C51語言的基本運算 3.2.5 C51語言的分支與循環程式結構 3.2.6 C51語言的數組 3.2.7 C51語言的指針 3.3 C51語言的函式 3.3.1 函式的分類 3.3.2 函式的參數與返回值 3.3.3 函式的調用 3.3.4 中斷服務函式 3.3.5 變數及存儲方式 3.3.6 宏定義與檔案包含 3.3.7 庫函式 思考題及習題3 第4章 軟體開發工具Keil與虛擬仿真平台Proteus的使用 4.1 Keil C51的使用 4.1.1 Keil C51簡介 4.1.2 基本操作 4.1.3 添加用戶源程式檔案 4.1.4 程式的編譯與調試 4.1.5 項目的設定 4.2 Proteus虛擬仿真平台簡介 4.2.1 Proteus功能簡介 4.2.2 Proteus ISIS的虛擬仿真 4.2.3 Proteus的各種虛擬仿真調試工具 4.2.4 虛擬設計仿真舉例 4.2.5 Proteus與Keil的聯調 思考題及習題4 第5章 單片機與顯示器件以及開關､鍵盤的接口設計 5.1 單片機控制發光二極體顯示 5.1.1 單片機與發光二極體的連線 5.1.2 I/O連線埠的編程控制 5.2 開關狀態檢測 5.2.1 開關檢測案例1 5.2.2 開關檢測案例2 5.3 單片機控制LED數碼管的顯示 5.3.1 LED數碼管的顯示原理 5.3.2 LED數碼管的靜態顯示與動態顯示 5.4 單片機控制LED點陣顯示器顯示 5.4.1 LED點陣顯示器的結構與顯示原理 5.4.2 控制16×16 LED點陣顯示器的案例 5.5 單片機控制LCD 1602液晶顯示模組的顯示 5.5.1 LCD 1602液晶顯示模組簡介 5.5.2 單片機控制字元型LCD1602液晶顯示模組顯示案例 5.6 鍵盤接口設計 5.6.1 鍵盤接口設計應解決的問題 5.6.2 獨立式鍵盤接口設計案例 5.6.3 矩陣式鍵盤的接口設計案例 5.6.4 鍵盤掃描工作方式的選擇 5.6.5 單片機與專用鍵盤/顯示器晶片HD7279的接口設計 思考題及習題5 第6章 AT89S52單片機的中斷系統 6.1 單片機中斷技術概述 6.2 AT89S52單片機的中斷系統結構 6.2.1 中斷請求源 6.2.2 中斷請求標誌暫存器 6.3 中斷允許與中斷優先權的控制 6.3.1 中斷允許暫存器IE 6.3.2 中斷優先權暫存器IP 6.4 回響中斷請求的條件 6.5 外部中斷的回響時間 6.6 外部中斷的觸發方式選擇 6.6.1 電平觸發方式 6.6.2 跳沿觸發方式 6.7 中斷請求的撤銷 6.8 中斷函式 6.9 中斷系統套用設計案例 6.9.1 單一外中斷的套用 6.9.2 兩個外中斷的套用 6.9.3 中斷嵌套的套用 思考題及習題6 第7章 AT89S52單片機的定時器/計數器 7.1 定時器/計數器T0與T1的結構 7.1.1 工作方式控制暫存器TMOD 7.1.2 定時器/計數器控制暫存器TCON 7.2 定時器/計數器T0與T1的4種工作方式 7.2.1 方式0 7.2.2 方式1 7.2.3 方式2 7.2.4 方式3 7.3 計數器模式對外部輸入的計數信號的要求 7.4 定時器/計數器T1､T0的編程套用 7.4.1 P1口控制8隻LED每0.5s閃亮一次 7.4.2 計數器的套用 7.4.3 控制P1.0產生周期為2ms的方波 7.4.4 利用T1控制發出1kHz的音頻信號 7.4.5 LED數碼管秒表的製作 7.4.6 測量脈衝寬度——門控位GATEx的套用 7.4.7 LCD時鐘的設計 7.5 定時器/計數器T2的結構與工作方式 7.5.1 T2的特殊功能暫存器T2CON和T2MOD

7.5.2 T2的16位自動重裝載方式 7.5.3 T2的捕捉方式 7.5.4 T2的波特率發生器方式及可程式時鐘輸出 思考題及習題7 第8章 串列口的工作原理及套用 8.1 串列通信基礎 8.1.1 並行通信與串列通信 8.1.2 同步通信與異步通信 8.1.3 串列通信的傳輸模式 8.1.4 串列通信的錯誤校驗 8.2 串列口的結構 8.2.1 串列口控制暫存器SCON 8.2.2 特殊功能暫存器PCON 8.3 串列口的4種工作方式 8.3.1 方式0 8.3.2 方式1 8.3.3 方式2 8.3.4 方式3 8.4 多機通信 8.5 波特率的制定方法 8.5.1 波特率的定義 8.5.2 定時器T1產生波特率的計算 8.6 串列口套用設計案例 8.6.1 串列通信標準接口RS-232､RS-422與RS-485簡介 8.6.2 方式1的套用設計 8.6.3 方式2和方式3的套用設計 8.6.4 多機通信的套用設計 8.6.5 單片機與PC機串列通信的設計 8.6.6 PC機與單片機或與多個單片機的串列通信 思考題及習題8 第9章 單片機系統的並行擴展 9.1 系統並行擴展技術 9.1.1 系統並行擴展結構 9.1.2 地址空間分配 9.1.3 外部地址鎖存器 9.2 外部數據存儲器的並行擴展 9.2.1 常用的靜態RAM(SRAM)晶片 9.2.2 讀/寫片外RAM的操作時序 9.2.3 並行擴展數據存儲器的設計 9.2.4 單片機外擴數據存儲器RAM6264的案例設計 9.3 片內Flash存儲器的編程 9.3.1 使用通用編程器的程式寫入 9.3.2 使用下載線的ISP編程 9.4 E2PROM存儲器的並行擴展 9.4.1 並行E2PROM晶片簡介 9.4.2 AT89S52單片機擴展E2PROM AT2864的設計 9.5 AT89S52單片機擴展並行I/O晶片82C55的設計 9.5.1 I/O接口擴展概述 9.5.2 並行I/O晶片82C55簡介 9.5.3 82C55晶片的3種工作方式 9.5.4 AT89S52單片機與82C55晶片的接口設計 9.6 利用74LSTTL晶片擴展並行I/O口 9.7 用AT89S52單片機的串列口擴展並行輸入/輸出口 9.7.1 用74LS165晶片擴展並行輸入口 9.7.2 用74LS164晶片擴展並行輸出口 思考題及習題9 第10章 AT89S52單片機系統的串列擴展 10.1 單匯流排串列擴展 10.1.1 單匯流排擴展的典型套用——DS18B20的溫度測量系統 10.1.2 設計案例: 單匯流排DS18B20溫度測量系統 10.2 SPI匯流排串列擴展 10.3 I2C匯流排的串列擴展 10.3.1 I2C串列匯流排系統的基本結構 10.3.2 I2C串列匯流排的數據傳送規定 10.3.3 AT89S52的I2C串列匯流排擴展系統 10.3.4 I2C串列匯流排數據傳送的模擬 10.3.5 利用I2C串列匯流排擴展E2PROM AT24C02的IC卡設計 思考題及習題10 第11章 AT89S52單片機與DAC､ADC的接口 11.1 單片機擴展DAC概述 11.2 單片機擴展並行8位DAC0832晶片的設計 11.2.1 DAC0832晶片簡介 11.2.2 案例設計: 單片機擴展DAC0832晶片的程控電壓源 11.2.3 案例設計2: 波形發生器的製作 11.3 單片機擴展串列10位DAC-TLC5615晶片 11.3.1 串列DAC-TLC5615晶片簡介 11.3.2 案例設計: 單片機擴展串列DAC-TLC5615晶片的設計 11.4 單片機擴展ADC概述 11.5 單片機並行擴展8位A/D轉換器ADC0809 11.5.1 案例設計: 單片機控制ADC0809晶片進行A/D轉換 11.5.2 案例設計: 兩路輸入的數字電壓表的設計 11.6 單片機擴展串列8位A/D轉換器TLC549 11.6.1 TLC549晶片的特性及工作原理 11.6.2 案例設計: 單片機擴展TLC549晶片的設計 11.7 單片機擴展串列12位A/D轉換器TLC2543的設計 11.7.1 TLC2543晶片的特性及工作原理 11.7.2 案例設計: 單片機擴展TLC2543晶片的設計 11.8 數據採集的軟體濾波 11.8.1 算術平均濾波 11.8.2 滑動平均濾波 11.8.3 中位值濾波 11.8.4 防脈衝干擾濾波 思考題及習題11 第12章 單片機各種套用設計 12.1 單片機控制步進電機的設計 12.2 單片機控制直流電機 12.3 頻率計的製作 12.4 電話撥號的模擬 12.5 8位競賽搶答器設計 12.6 基於時鐘/日曆晶片DS1302的電子鐘設計 思考題及習題12 第13章 功率接口設計 13.1 單片機與外圍集成數字驅動電路的接口 13.2 單片機與光電耦合器的接口 13.2.1 電晶體輸出型光電耦合器驅動接口 13.2.2 晶閘管輸出型光電耦合器驅動接口 13.3 單片機與繼電器的接口 13.3.1 單片機與直流電磁式繼電器功率接口 13.3.2 單片機與交流電磁式接觸器的接口 13.4 單片機與晶閘管的接口 13.4.1 單向晶閘管 13.4.2 雙向晶閘管 13.4.3 光耦合雙向晶閘管驅動器 13.5 單片機與集成功率電子開關輸出接口 13.5.1 集成功率電子開關TWH8751簡介 13.5.2 集成功率電子開關TWH8751的典型套用 13.6 單片機與固態繼電器的接口 13.6.1 固態繼電器的特性與分類 13.6.2 固態繼電器的套用 13.7 低壓開關量信號輸出技術 思考題及習題13 第14章 單片機套用系統抗干擾與可靠性設計 14.1 干擾的來源 14.2 供電系統干擾及其抗干擾措施 14.2.1 電源噪聲來源､種類及危害 14.2.2 供電系統的抗干擾設計 14.3 過程通道干擾的抑制措施——隔離 14.3.1 光電隔離的基本配置 14.3.2 光電隔離的實現 14.4 空間干擾及抗干擾措施 14.4.1 接地技術 14.4.2 禁止技術 14.5 反電動勢干擾的抑制 14.6 印製電路板的抗干擾設計 14.6.1 地線及電源線設計 14.6.2 去耦電容的配置 14.6.3 印製電路板的布線的抗干擾設計 14.7 看門狗定時器的抗干擾編程 思考題及習題14 第15章 單片機套用系統的設計與調試 15.1 單片機套用系統的設計步驟 15.2 單片機套用系統設計 15.2.1 硬體設計應考慮的問題 15.2.2 典型的單片機套用系統 15.2.3 系統設計中的匯流排驅動 15.2.4 軟體設計考慮的問題 15.3 單片機套用系統的仿真開發與調試 思考題及習題15 附錄1 頭檔案“LCD1602.h”清單 附錄2 頭檔案“DS1302.h”清單 參考書目

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

• 課程資源

《單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第二版）》的數字課程與紙質教材一體化設計。數字課程涵蓋數字課程介紹、該書全部12章內容的電子講稿（PPT檔案）、案例運行檔案的50個資料夾，書中所有案例的.dsn檔案及.hex檔案，兩個可執行的視頻多媒體檔案、PROTEUS整體功能介紹，PROTEUS的ISIS與ARES演示（視頻），以流水燈設計為例，介紹了在Proteus下如何進行電路原理圖設計、軟體編程調試的實際操作以及印製板圖的繪製操作，介紹Proteus V8版本的PPT檔案，對新版本V8與先前版本在功能上的改進進行了說明等板塊。

作品名稱	單片機原理及套用——C51編程+Proteus仿真（第2版）
出版時間	2016年12月
出版社	高等教育出版社、高等教育電子音像出版社
內容提供者	張毅剛、趙光權、張京超
策劃編輯	金春英
技術編輯	趙莉

教材特色

1. 將虛擬仿真工具Proteus套用在單片機課程教學中，使課程的教學模式及傳統的設計開發模式發生了革命性的變化，Proteus平台為學習者提供了一個流動的單片機系統設計的虛擬實驗室。
2. 該書採用Proteus與Keil μVision3作為工具，將軟、硬體設計與案例設計有機地結合為一體，使學生真正從概念出發，設計出一個能夠虛擬運行的套用系統，真正得到軟、硬體設計與調試的完整訓練，從而達到課程教學的最終目的。
3. 該書的程式語言採用C51。為提高讀者的編程調試能力，還對C51的開發調試工具Keil μVision3以及Proteus從實際使用角度進行了介紹，以使讀者掌握這兩個軟體開發工具的使用。

作者簡介

張毅剛，哈爾濱工業大學電氣工程及其自動化學院自動化測試與控制系教授，國家精品課、國家精品資源共享課、中國大學MOOC《單片機原理》課程負責人，中國高等教育學會儀器科學及測控技術專業委員會副主任。

趙光權，男，漢族，工學博士，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院副教授，碩士生導師。

張京超，男，1984年生，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院副研究員，碩士生導師。研究方向為基於稀疏先驗的採樣理論及最佳化方法，高過載條件下的試驗測試技術，雷達回波信號實時仿真技術。