本書是根據高等教育“單片機原理與接口技術”課程教學基本要求而編寫的。本書以目前使用最廣泛的MCS-51系列單片機為主,介紹其工作原理、內部各功能部件的結構、應用編程及外部擴展技術。本書的特色是采用匯編語言和C語言相對照的編寫方式,同時通過實例介紹匯編語言和C語言的混合編程。本書的另一特色是介紹很多新型的接口器件,如串行EPROM、串行D/A、串行A/D、V/F、F/V、μP監(jiān)控器等,能使讀者盡快適應以單片機為控制核心的嵌入式開發(fā)技術的新發(fā)展。本書附有實驗指導,其以可在系統(tǒng)編程(ISP)的51系列單片機為核心實驗板作為讀者的實踐環(huán)節(jié)。本書是在作者總結多年的科研經驗和長期單片機教學經驗的基礎上編寫的,內容由淺入深、條理清晰;每章均有大量的應用實例,并附有習題和習題解答,書末附有常用集成電路引腳圖,以方便讀者查閱。本書既可作為計算機專業(yè)和電子信息類各專業(yè)的本科生或高職高專相關專業(yè)的教材或教學參考書,也可供相關工程技術人員參考。本書前言單片微型計算機簡稱單片機,又稱為微控制器(MCU),它的出現是計算機發(fā)展史上的一個重要里程碑,它以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點而獨具特色,在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、家用電器等嵌入式應用領域中獨占鰲頭。51系列單片機是國內目前應用最廣泛的一種8位單片機之一。經過20多年的推廣與發(fā)展,51系列單片機形成了一個規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產品群。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應用,51單片機的發(fā)展又進入了一個新的階段。許多專用功能芯片的內核集成了51單片機,與51系列單片機兼容的微控制器以IP核的方式不斷地出現在FPGA的片上系統(tǒng)中。因此,目前國內眾多高校仍以51單片機作為單片機課程或微機原理課程的基本機型。近年來,基于51單片機的嵌入式實時操作系統(tǒng)的出現與推廣,表明了51系列單片機在今后的許多年中依然會活躍如故,而且在很長一段時間中將占據嵌入式系統(tǒng)產品的低端市場。如果說C語言程序設計課程是軟件設計的基礎課,那么單片機以其系統(tǒng)硬件構架完整、價格低廉、學生能動手等特點,成為工科學生硬件設計基礎課。本書以51系列單片機為背景,介紹嵌入式系統(tǒng)應用軟件、硬件設計的基本技術。1.在內容的編排上注意由淺入深,方便自學,以“必須”、“夠用”、“適用”、“會用”為度,通過大量的典型例題,使學生重點掌握基本原理、基本的分析方法和軟、硬件的設計方法,全書將表格、示意圖和語言描述相結合,使基本理論的表述一目了然,方便掌握和記憶。2.注意理論聯系實際,使學生掌握以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術。書中的例題或習題,都是采用學員自己在實驗室或家中能動手做實驗的元器件(當然最基本的要求要有一臺電腦)。書中編有單片機實驗指導,并提供一套價格低廉的在系統(tǒng)可編程(ISP)實驗板作為一個實踐平臺供讀者配套使用。該板兼實驗功能和編程器功能于一體,使讀者在家中也能做硬件實驗。實驗指導中介紹了單片機開發(fā)軟件(仿真軟件和在系統(tǒng)編程軟件)的使用方法,安排的實驗可以與ISP實驗板結合使用,也可和任意外購實驗平臺結合使用,還可以用面包板自行搭建電路(此時需另購編程器,附錄有集成電路引腳圖)??傊搶嶒炛笇Ь哂衅毡橹笇б饬x,可作為獨立的實驗教程。3.本書力圖反映單片機領域的新技術、新器件。(1)采用匯編語言和C語言對照的編程方法。對于IT行業(yè)工程師來說,兩種語言的編程方法都必須掌握。這是因為匯編語言的代碼效率高,適時性強,從中可以理解單片機的工作機理,而且目前很多資料使用的是匯編語言。對復雜的運算或大型程序,用匯編語言的編程時間遠比C語言花費多,這就降低了開發(fā)效率;而C語言的編程無需考慮具體的寄存器或存儲器的分配等細節(jié),由C51編譯系統(tǒng)安排,從而可以加快開發(fā)者的編程速度,縮短開發(fā)周期。為了發(fā)揮兩種語言的長處,書中以較多的例題介紹了C語言和匯編語言的混合編程方法。對于學過C語言的讀者,編C語言的程序是輕而易舉的事情。為了照顧沒學過C語言的讀者,本書對C語言的基本語法也做了介紹,學過以后,也能編出高質量的C語言程序。對于兩種編程語言的教學,教學單位可根據情況取舍,另一種語言讓學生參考或自學。(2)隨著非總線擴展芯片的增多,書中專門對串行總線做了詳細論述,并介紹了一些新型的串行器件,如串行的EPROM、串行D/A、串行A/D等。書中還以一定的篇幅介紹V/F(電壓/頻率轉換)、F/V(頻率/電壓轉換)、增強型單片機中的定時/計數器2、μP監(jiān)控器及看門狗等,以使讀者適應單片機技術的新發(fā)展。為了使沒有先修微機原理的讀者順利學習本課程,本書安排了預備知識一章,因此該教材也可作為微機原理課程教材。在教學中,可根據學時、對象安排教材的教學內容,其中標有*的內容為任選,可作為畢業(yè)設計或應用設計的參考資料。本書由李群芳主筆,張士軍副教授、肖看博士、黃建博士、丁國榮工程師參與編寫了其中某些章節(jié),李熠、冷巖松、張煒然、陶云彬做了實驗驗證工作,姚方、姚園等人完成了書中部分例題和習題的文字錄入及電路繪制等工作。在此,對他們的辛勤勞動表示感謝。感謝本書的主審謝瑞和教授,他在百忙之中抽出時間認真地審閱了全書,感謝楊明老師對本書提出了寶貴的意見和建議。由于計算機的發(fā)展日新月異,本人水平有限,教材有很多不盡人意之處,敬請讀者批評指導。本書備有多媒體課件,如果采用本書作為教材,可向老師提供。多媒體課件、配套ISP實驗板的索取及意見和建議請寄至:430074武漢市華中科技大學電子與信息工程系李群芳聯系電話:027-87543581李群芳E-mail:call_lqf@163.com編者2005年元月