本书基于51内核，融合了多种新型的单片机，结合编者多年的教学和科研经验，系统全面地介绍了单片机应用系统的基本概念、结构、软硬件设计方法和相关的开发工具。内容更加侧重于接口技术，读者对接口的应用有了更深入的了解，可以按照不同的应用需求选择不同的接口进行应用开发。通过本书的学习，可以帮助读者从系统的角度掌握单片机应用系统的基本知识，掌握单片机应用系统开发的基本方法，具备开发单片机应用系统的设计技能。

“微型计算机及接口技术”是一门应用性较强的计算机专业课程，是设计与开发各种计算机应用系统的基础。从硬件的角度看，微型计算机、单片机、嵌入式系统的开发与应用，很大程度上就是接口电路的开发与应用。掌握常用接口的工作原理和编程控制技术，对学生自主设计计算机应用系统解决实际问题具有重要的意义。
传统的“微型计算机及接口技术”都是基于8086 CPU来讲述的，而8086 CPU早已淘汰，因此必须进行教材改革。改革的方向一般有2个：一是基于目前广泛使用的32位PC，改为介绍“32位微机接口技术”；二是基于目前广泛使用的8位单片机，介绍“单片微型计算机及接口技术”。
本书的编写，不是仅仅基于传统的MCS51单片机或89C(S)51单片机，而是基于51内核的单片机。内容融合了多种新型的基于51内核的单片机，这些新型单片机的在片资源更加丰富，功能更加强大，应用更加广泛。在内容编排上，更加侧重于接口技术，读者对接口的应用有了更深入的了解后，可以按照不同的应用需求选择不同的接口进行应用开发。
本书的编写原则
以工程应用为主，强调实际的工程应用能力，选材上力求实用、新颖；叙述上力求简洁、易懂；为读者提供完整的单片机应用系统开发的思路和设计方法，使之具有应用系统开发设计的综合能力。
本书的适用对象
本书适合作为高等学校计算机、电子、电气、通信等与控制相关专业的教材，也可用于IT企业嵌入式工程师作为单片机开发的参考手册。
本书的结构
本书共9章，各章的内容如下：
第1章 介绍单片机与接口技术的一些基础知识。通过本章的学习，读者可以了解单片机与接口技术的一些基本概念和数据传送的方式，掌握认识接口的基本方法，为进一步学习奠定基础。
第2章 主要介绍51内核的单片机，并且对一些新型的采用51内核的单片机作了简单的介绍。通过本章的学习，读者可以初步了解51内核单片机的组成结构、在片资源。
第3章 对软件开发环境的基本要求和几种目前流行的51单片机的软件开发环境作了简单介绍，重点介绍了Keil μ Vision 4集成开发环境的使用。通过本章的学习，读者可以基本掌握Keil μ Vision 4集成开发环境的使用方法，在Keil μ Vision 4集成开发环境下进行软件的开发。
第4章 介绍51系列单片机的指令系统，详细介绍了51系列单片机有哪些类型的操作指令，分别用什么缩写字；有哪些寻址方式，各种寻址方式的含义，以及各种寻址方式所采用的助记符；各种类型的指令分别使用哪些寻址方式，以及允许的寻址方式的组合形式。通过本章的学习，读者可以较全面地掌握51系列单片机的指令系统，为采用汇编语言编写应用程序奠定基础。
第5章 介绍C51程序设计语言，详细介绍了C51的标识符、关键字、运算符、数据的基本类型；函数、数组、指针、结构、联合、枚举以及C51语言程序设计的基本格式。通过本章的学习，读者可以较全面地掌握C51程序设计语言，为采用C语言编写51系列单片机的应用程序奠定基础。
第6章 介绍51内核单片机的基本应用接口的设计方法，详细介绍了存储器接口、通用I/O接口、键盘接口、显示器接口，以及A/D转换接口、D/A转换接口的设计原理和设计方法。通过本章的学习，可使读者对应用接口有更深入的了解，可以按照不同的应用需求选择不同的接口进行应用程序开发。
第7章 介绍基于51单片机的通信接口的基本设计方法，详细介绍了UART接口、IIC接口、SPI接口、USB接口以及常用的网络接口的设计原理和设计方法。通过本章的学习，可使读者对通信接口有更深入的了解，可以按照不同的应用需求选择不同的接口进行应用程序开发。
第8章 简单介绍实时操作系统的基本概念，详细介绍了适合51单片机系统的RTX51及μC/OS等实时操作系统。通过本章的学习，读者可以初步建立对实时操作系统的全面认识，学会自行选配RTOS开发平台。
第9章 通过系统设计实例，详细地介绍了一个单片机应用系统的开发过程，从系统选题、需求分析、系统的软硬件设计及调试等方面都作了详细的介绍。希望本章内容能为读者在今后学习、工作过程中的系统开发有一定的帮助。
本课程的教学建议
由于不同的专业，先期学习的课程不同，对本课程的要求也可能不同，所以在教学安排上，可以有选择地学习相关内容，这里给出两种建议：
（1）课时安排比较充足的，可以教学全部内容
建议学时为80学时，其中教学60学时、实验20学时。教学学时具体安排如下：
第1章 概述 2学时
第2章 51内核的单片机2学时
第3章 单片机的软件开发环境2学时
第4章 51汇编语言程序设计 6学时
第5章 C51程序设计语言 10学时
第6章 51内核单片机的基本应用接口设计16学时
第7章 51内核单片机的通信接口设计 10学时
第8章 51实时操作系统6学时
第9章 单片机应用系统的开发实例 6学时
（2）课时较少且先期已开设“C语言程序设计”课程的可酌减教学学时
建议学时为64学时，其中教学44学时、实验20学时，第5章安排学生自行复习，第8章安排学生自学。
致谢
本书在编写过程中得到了相关教师的热心帮助，中国铁道出版社为本书的尽快出版做了大量的工作，特别是编审专家提出了很多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。本书写作时参考了大量文献资料，在此也向这些文献资料的作者深表谢意。
由于时间仓促，编者水平有限，书中难免有不当和欠妥之处，敬请各位专家、读者批评指正。

编 者
2

第1章 概述 1
1.1 单片机与微控制器 1
1.2 单片机系统 2
1.3 关于接口的一些基本概念 3
1.4 数据传送方式 3
1.5 认识接口的基本方法 5
小结 7
习题 7
第2章 51内核的单片机 8
2.1 传统的MCS51系列单片机 8
2.2 ATMEL公司的89系列单片机 11
2.3 基于51内核的新型单片机的发展 13
小结 15
习题 15
第3章 单片机的软件开发环境 16
3.1 软件开发环境的基本要求 16
3.2 几种流行的51单片机的软件开发环境 17
3.3 Keil μ Vision4 集成开发环境 18
3.1.1 安装与启动 18
3.1.2 工程项目的管理 19
3.1.3 工程项目的配置 22
3.1.4 编译 23
3.1.5 仿真调试 23
小结 25
习题 25
第4章 51汇编语言程序设计 26
4.1 51系列单片机指令系统的特点 26
4.2 51指令的助记符 27
4.3 寻址方式 28
4.4 指令系统 31
4.5 伪指令 44
4.6 51汇编语言源程序 46
小结 47
习题 48
第5章 C51程序设计语言 50
5.1 C51的标识符与关键字 51
5.2 C51的数据类型 52
5.3 C51的运算符 55
5.4 函数 58
5.5 数组 62
5.6 指针 64
5.7 结构 66
5.8 联合 67
5.9 枚举 68
5.10 类型定义 69
5.11 C51的可执行语句 70
5.12 C51的程序结构 75
5.13 汇编语言的嵌入 75
小结 76
习题 76
第6章 51内核单片机的基本应用接口设计 77
6.1 51单片机系统核心的硬件设计 78
6.1.1 处理器芯片的选择 78
6.1.2 时钟与电源管理 78
6.1.3 中断系统 79
6.2 存储器接口 85
6.2.1 51单片机的存储器组织 85
6.2.2 程序存储器的扩展 92
6.2.3 数据存储器的扩展 92
6.2.4 非易失性数据存储器 94
6.3 通用I/O接口 95
6.3.1 51单片机的通用I/O接口 95
6.3.2 通用I/O接口的基本应用电路 95
6.3.3 通用I/O接口的应用实例（组合逻辑控制） 97
6.3.4 51单片机I/O接口的扩展方法 100
6.4 定时计数器 102
6.4.1 基本结构 102
6.4.2 两个特殊功能寄存器 103
6.4.3 工作方式 104
6.4.4 定时/计数器的初始化 106
6.4.5 定时/计数器的应用实例 107
6.5 键盘接口 108
6.5.1 独立式键盘接口 109
6.5.2 矩阵式键盘接口 109
6.6 显示器接口 113
6.6.1　LED数码管显示接口 113
6.6.2　LCD显示接口 116
6.7 A/D转换接口 121
6.7.1 A/D转换的基本原理 121
6.7.2 扩展的集成A/D转换接口 123
6.7.3 C8051F021的内置ADC接口 125
6.8 D/A转换接口 129
6.8.1 D/A转换的基本原理 129
6.8.2 扩展的D/A转换接口 130
6.8.3 C8051F021的内置DAC接口 133
小结 134
习题 135
第7章 51内核单片机的通信接口设计 137
7.1 UART接口 137
7.1.1 UART通信数据格式 138
7.1.2 51单片机的UART接口 138
7.1.3 UART接口相关的寄存器 139
7.1.4 UART接口设计 141
7.1.5 UART接口驱动程序 142
7.2　IIC接口 143
7.2.1　IIC通信数据格式 143
7.2.2　模拟IIC接口 144
7.2.3 W79E82X的内置IIC接口 151
7.3 SPI接口 155
7.3.1 SPI接口简介 155
7.3.2 模拟SPI接口 156
7.3.3 C8051F021的内置SPI接口 158
7.4 USB接口 160
7.4.1 USB接口简介 160
7.4.2　扩展的USB接口 162
7.4.3 内置USB接口的51单片机 164
7.5　常用网络接口 166
7.5.1 以太网技术协议 166
7.5.2 扩展的以太网接口 166
7.5.3 内置网络接口的DS80C400 171
小结 173
习题 173
第8章 51实时操作系统 174
8.1 实时操作系统概述 174
8.2 RTX51实时操作系统 175
8.3 μC/OS-II 实时操作系统 190
小结 203
习题 203
第9章 单片机应用系统的开发实例 205
9.1 应用系统开发的基本步骤 205
9.1.1 方案论证 205
9.1.2 硬件系统的设计 206
9.1.3 应用软件的设计 207
9.1.4 软硬件调试 207
9.1.5 程序的下载 207
9.2 工业顺序控制器（开发实例） 208
9.2.1 方案论证 208
9.2.2 硬件系统的设计 209
9.2.3 应用软件的设计 211
小结 217
习题 217
附录A 51单片机指令速查表 218
附录B 51单片机指令操作码速查表 222
参考文献 223

主要著译者顺序姓名学历职称学科专长通讯地址1 工作单位 邮政编码 电话 2 工作单位 邮政编码 电话 3 工作单位 邮政编码 电话 审校者（主审者） 学历 工作单位 邮政编码 电话 职称 工作单位 邮政编码 电话

本书不仅仅基于传统的MCS51单片机或89C(S)51单片机，而是基于51内核的单片机。内容融合了多种新型的基于51内核的单片机，这些新型单片机的在片资源更加丰富，功能更加强大，应用更加广泛。在内容编排上，更加侧重于接口技术，读者对接口的应用有了更深入的了解，可以按照不同的应用需求选择不同的接口进行应用开发。