《单片机原理与接口技术教程》以MCS-51单片机为代表机型，详细讲述8位单片机的硬体结构、工作原理、指令系统和彙编语言程式设计；着重介绍单片机C语言程式设计技术，讨论C语言对单片机硬体资源的操作和控制，并通过一系列简单的实例，分析单片机套用系统中常用的并行输入输出接口、数码管接口、LCD接口、串列接口、存储器接口及外围设备扩展等方面的设计要点。此外，《单片机原理与接口技术教程》重视通信类套用实践技术，详细介绍单片机串列通信接口扩展、通过串列接口控制GSM模组收发短讯息、通过RS-485汇流排实现多机通信、电话用户线通信接口以及精简TCP/IP协定栈的设计和实现。每部分内容均由实际项目总结提炼而来，并给出了完整的电路原理图和测试代码。

第1章 概论1

1.1 什幺是单片机1

1.2 单片机的发展过程及趋势1

1.3 单片机的特点及套用场合4

1.4 单片机与嵌入式系统6

1.5 MCS-51系列单片机6

习题与思考7

第2章 MCS-51单片机的硬体结构及工作原理8

2.1 单片机的内部结构8

2.2 单片机的封装及引脚功能说明10

2.2.1 单片机的封装10

2.2.2 单片机的引脚功能说明10

2.3 单片机的微处理器13

2.3.1 运算器13

2.3.2 控制器14

2.3.3 振荡器、时钟电路及时序15

2.4 单片机的复位19

2.4.1 单片机的复位功能19

2.4.2 常用的复位电路21

2.5 单片机的存储系统22

2.5.1 单片机存储系统结构22

2.5.2 程式存储器24

2.5.3 数据存储器24

2.5.4 特殊功能暂存器26

2.6 MCS-51单片机并行I/O连线埠结构及其功能28

2.6.1 并行I/O连线埠的内部结构28

2.6.2 并行I/O连线埠的读-修改-回写操作32

2.7 单片机外部汇流排扩展33

2.7.1 单片机外部汇流排扩展的结构33

2.7.2 地址空间的分配及解码34

2.7.3 扩展外部程式存储器的电路设计37

2.7.4 扩展外部数据存储器的电路设计38

2.8 单片机定时器/计数器的结构及功能41

2.8.1 定时器/计数器的结构及工作原理41

2.8.2 定时器/计数器的控制与状态暂存器42

2.8.3 MCS-51定时器/计数器0和1的工作方式44

2.8.4 MCS-51定时器/计数器2的工作方式47

2.9 串列通信51

2.9.1 串列通信概论51

2.9.2 串列通信汇流排标準及接口54

2.9.3 MCS-51串列接口的组成59

2.9.4 MCS-51串列接口的工作方式61

2.9.5 MCS-51串列接口波特率的设定64

2.10 中断系统67

2.10.1 中断系统的结构67

2.10.2 中断回响72

2.10.3 中断请求的撤销74

习题与思考75

第3章 MCS-51单片机的指令系统78

3.1 指令系统概述78

3.1.1 指令的概念78

3.1.2 指令系统符号标识的说明80

3.2 定址方式81

3.2.1 立即定址82

3.2.2 暂存器定址83

3.2.3 间接定址83

3.2.4 直接定址84

3.2.5 变址定址85

3.2.6 相对定址85

3.2.7 位定址86

3.3 指令分类介绍87

3.3.1 数据传送类指令87

3.3.2 算术运算类指令91

3.3.3 逻辑运算类指令95

3.3.4 控制转移类指令97

3.3.5 布尔（位）处理类指令101

习题与思考104

第4章 MCS-51彙编语言程式设计106

4.1 彙编语言程式设计概述106

4.1.1 彙编语言程式设计的基本步骤与方法107

4.1.2 彙编语言设计常用伪指令简介111

4.2 单片机彙编语言基础程式设计举例114

4.2.1 顺序结构程式设计114

4.2.2 分支结构程式设计115

4.2.3 循环结构程式设计117

4.2.4 子程式设计120

4.3 彙编语言程式设计实例124

4.3.1 通过I/O连线埠驱动LED124

4.3.2 查询方式的定时器套用125

4.3.3 中断方式的定时器套用126

习题与思考127

第5章 单片机C语言程式设计129

5.1 C51的数据类型与基本运算130

5.1.1 C51的数据类型、变数及存储模式130

5.1.2 运算符与表达式133

5.1.3 基本语句139

5.2 函式143

5.2.1 函式的定义143

5.2.2 函式的调用145

5.2.3 中断服务函式与暂存器组选择148

5.2.4 函式中变数的存储方式149

5.3 数组与指针151

5.3.1 数组的定义和引用151

5.3.2 字元数组152

5.3.3 指针的概念152

5.3.4 数组的指针154

5.3.5 指针的地址计算155

5.4 结构与联合156

5.4.1 结构变数的定义与引用156

5.4.2 结构变数的初值159

5.4.3 结构数组159

5.4.4 结构指针160

5.4.5 联合变数的定义与引用160

5.5 预处理器162

5.5.1 宏定义163

5.5.2 档案包含164

5.5.3 条件编译165

5.6 C51程式实例166

5.6.1 数据的分析和处理166

5.6.2 串列口数据收发167

5.6.3 查询方式的定时器套用168

5.6.4 中断方式的定时器套用169

习题与思考170

第6章 输入输出接口及系统扩展设计172

6.1 键盘及其接口设计172

6.1.1 键盘的基本工作原理172

6.1.2 独立式键盘接口设计173

6.1.3 行列式键盘接口设计177

6.2 LED显示器及其接口设计180

6.2.1 数码管显示器的结构与工作原理181

6.2.2 数码管的静态显示与动态显示183

6.3 字元点阵LCD显示模组的控制——模拟汇流排时序驱动187

6.3.11602字元点阵式LCM简介188

6.3.21602字元点阵式LCM与单片机的接口192

6.4 图形点阵LCD显示模组的控制——扩展汇流排驱动194

6.4.1128×64图形点阵液晶显示模组简介195

6.4.2128×64图形点阵式LCM和单片机的接口197

6.5 并行输入输出接口的扩展205

6.5.1 通过串列口扩展并行输入输出接口205

6.5.2 通过系统汇流排扩展并行I/O连线埠208

6.6 单片机I/O连线埠模拟时序操作扩展设备209

6.6.1 I2C串列汇流排的基本特点209

6.6.2 I2C串列汇流排通信协定210

6.6.3 单片机系统I2C串列汇流排套用实例212

习题与思考217

第7章 单片机串列通信接口219

7.1 Hello，World！219

7.2 单片机串列口查询方式通信221

7.2.1 设计思路分析221

7.2.2 串列口查询方式通信程式实例222

7.3 单片机串列口中断方式通信223

7.3.1 设计思路分析223

7.3.2 串列口中断方式通信程式实例227

7.4 通过16C550扩展串列通信接口230

7.4.116C550简介230

7.4.2 单片机控制16C550实现扩展串列口240

7.5 扩展串列口在GSM无线通信网路中的套用248

7.5.1 GSM网路概述248

7.5.2 GSM Modem模组简介248

7.5.3 通过GSM Modem收发短讯息252

7.5.4 GSM Modem模组与单片机的接口及套用257

7.6 通过RS-485汇流排实现单片机的多机通信264

7.6.1 单片机和RS-485汇流排收发器的接口电路设计264

7.6.2 单片机主从式多机通信的原理266

7.6.3 单片机主从式多机通信实例267

习题与思考273

第8章 电话通信接口275

8.1 电话用户线接口简介275

8.1.1 用户线接口的功能275

8.1.2 用户线接口信号分析276

8.2 用户线信号检测及控制电路的设计276

8.2.1 振铃信号检测电路276

8.2.2 双音多频信号解码电路278

8.2.3 电话接口电路281

8.2.4 继电器控制电路281

8.3 电话远程遥控系统的硬体电路设计283

8.3.1 CPU的选择285

8.3.2 各部分电路的工作原理285

8.4 电话远程遥控系统的软体设计288

8.4.1 软体系统分析288

8.4.2 系统软体设计290

习题与思考295

第9章 乙太网通信接口297

9.1 TCP/IP协定的分层结构及数据处理297

9.1.1 TCP/IP协定的分层结构297

9.1.2 TCP/IP协定数据的处理299

9.2 相关协定报文的格式300

9.2.1 乙太网帧格式300

9.2.2 ARP报文格式301

9.2.3 IP报文格式301

9.2.4 ICMP报文格式303

9.2.5 UDP报文格式303

9.3 嵌入式精简TCP/IP协定栈的结构及现实意义304

9.3.1 嵌入式精简TCP/IP协定栈的总体结构304

9.3.2 嵌入式精简TCP/IP协定栈的现实意义305

9.4 乙太网串列口数据转换模组的硬体设计305

9.4.1 乙太网接口晶片RTL8019AS305

9.4.2 单片机系统接口电路设计310

9.5 乙太网串列口数据转换模组的软体设计314

9.5.1 串列口控制程式的设计314

9.5.2 RTL8019AS控制程式的设计314

9.5.3 精简TCP/IP协定栈系统工作流程及代码分析319

9.5.4 乙太网串列口数据转换模组工作实测355

习题与思考356

参考文献357

20世纪70年代，单片机的诞生可视为计算机系统正式划分为通用计算机系统和嵌入式系统的分水岭。虽然单片机诞生至今已有30多年，近年各种新型的嵌入式微处理器也不断涌现，但单片机在一块晶片上集成了一个计算机系统的基本部件，採用单片机开发的嵌入式系统的体积、功耗、成本不断降低，因此单片机仍具有极强的生命力和竞争力，占据着微控制器领域的主要市场份额。本书以MCS一51单片机为代表机型，详细讲述了单片机原理及常用的接口技术，并给出了多个综合实例。