本书以 AT89C51 为基本机型，按模块化方式组织了单片机的基本工作原理、 C51 程
序设计和 Proteus 虚拟仿真软件的应用等教学内容。针对读者需求侧重讲解了单片机的简
单工作原理和实践应用，在内容安排上降低了理论难度，突出了实践应用的内容，使初
学者更容易入门上手，有利于激发其学习兴趣，促进其创新思维的形成。
本书适合作为高职高专非计算机专业单片机课程教材，也可作为高校成人教育培训
教材，以及单片机初学者的入门书籍或竞赛培训资料。

单片机是一种应用最为广泛的微型计算机，因其体积小、功耗低、控制能力强、扩展灵活、
使用方便，被广泛应用于各个领域。单片机功能强大、应用广泛，但自身结构和工作原理又相
对简单，便于人们学习和研究计算机的控制原理和应用，所以大多数高等院校的自动控制、通
信信号、计算机、物联网、电子等专业都将单片机作为专业核心课程之一。学习使用单片机，
会涉及数学、物理、计算机信息技术、电子技术等多学科知识，非常有利于学生知识的重组和
升华，有利于促进学生综合运用知识解决问题的能力和创新思维的形成。可以说单片机课程是
一门有趣、有用、有价值的重要课程。
本书的读者对象为非计算机专业的高职高专学生、成人专科学生、单片机初学者，因此侧
重于讲解单片机的简单工作原理和实践应用；在内容安排上降低了理论难度，突出了实践应用
的内容，使初学者更容易入门上手。
本书在编写上有以下几个突出特点：
（ 1）理论知识选取宽、浅并重。在理论深度上，充分考虑读者定位，摒弃复杂的、艰深的
理论知识，以实际应用够用为原则，不作过多理论堆砌；在宽度安排上，基本涵盖了各类单片
机竞赛的考点以及常用元器件的使用，以激发兴趣、启迪思考为目的，突出单片机的实用功能。
（ 2）应用虚拟仿真强化实践能力。对于初学者，通过简单的实验环节激发学习兴趣，是最
好的教学激励手段。但对于初学者，马上购买实验板在资金上、操作能力上都具有压力。应用
虚拟仿真软件来模拟单片机运行，一方面降低了学习成本和学习难度，另一方面能达到类似于
使用实验板的实践体会。本书的全部实例均采用 Proteus 仿真实践（仿真电路图中的图形符号
与国家标准符号不符，二者对照关系见附录D），能使学生边学边练，趁热打铁，有助于激发兴
趣，提高学习效果。
（ 3）单片机、 C51、虚拟仿真相结合，立体化结构组织内容。学习单片机，离不开语言编
程、离不开动手实践。本书将单片机理论、 C51 语言以及 Proteus 仿真结合为一体。在理论应用
过程中，涉及多少学习多少。随着课程的深入，逐步增加单片机、 C51 语言和 Proteus 仿真软件
的应用内容，使学生在立体化的知识结构中循序渐进、不知不觉地提高应用能力。
（ 4）丰富的习题资源和有趣的实验环节。每个模块学习结束之后都安排了有趣的虚拟仿真
实践环节，供读者动手练习，同时辅以丰富的习题，以巩固学习效果。附录中还提供了全部习
题的答案，方便读者自我检查使用。在习题中增加了创新设计题型，鼓励读者积极思考，创新
思维。
本书已经在智慧职教平台优慕课平台开通了在线课堂，读者可以扫码登录参与在线课程学
习，获得更多教育资源。
本书由辽宁铁道职业技术学院赵旭辉、辽宁机电职业技术学院杨灵任主编，辽宁铁道职业
技术学院孟祥娜、葛传琦任副主编。其中赵旭辉编写了模块 1～模块 3，孟祥娜编写了模块 4、
模块 5，葛传琦编写了模块 6、模块 7，杨灵编写了模块 8 以及附录。全书由赵旭辉统稿。
本书在编写过程中，查阅、参考、借鉴、引用了大量的同类书籍和互联网上的相关信息，
并得到了相关网络社区热心网友的无私帮助（由于参考资料众多无法一一提及，如有遗漏、或
资料使用不当，请相关人员联系本书编者以便做出修改）。在此深深感谢这些热心于传播知识
的人，正是他们的无私才使得我们的知识不断得以传承、丰富和发展。
由于时间仓促，加之编者水平所限，书中疏漏和不足之处在所难免，恳请广大读者批评
指正。
编 者
2020 年 7 月
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模块 1 单片机基础知识........................ 1
1.1 单片机概述 .................................... 1
1.2 单片机使用中的常用术语 ............. 7
1.3 二进制及其运算 ...........................14
小结 .................................................... 19
习题 .................................................... 19
模块 2 C51 语言与实验环境............... 22
2.1 数据类型与运算符 .......................22
2.2 常用语句与函数 ...........................29
2.3 Keil 软件的使用 ...........................36
2.4 Proteus 软件的使用 ......................40
2.5 实验：Keil+Proteus 仿真模拟
实验 ..............................................42
小结 .................................................... 45
习题 .................................................... 45
模块 3 并行接口及应用...................... 47
3.1 单片机的并行接口 .......................47
3.2 使用并行接口点亮数码管 ............52
3.3 数码管模块的显示 .......................58
3.4 使用并行接口驱动键盘 ...............62
3.5 矩阵式键盘的识别 .......................66
3.6 实验：51 单片机并口控制发光
二极管 ..........................................70
小结 .................................................... 75
习题 .................................................... 75
模块 4 中断原理及应用...................... 77
4.1 中断的概念 ...................................77
4.2 单片机的中断结构 .......................79
4.3 中断的响应过程 ...........................85
4.4 编写中断服务程序 ....................... 87
4.5 实验：使用外部中断模拟汽车
转向灯 .......................................... 92
小结 .................................................... 94
习题 .................................................... 95
模块 5 定时器与计数器...................... 97
5.1 定时与计数原理 .......................... 97
5.2 定时/计数器的结构 ...................... 99
5.3 定时/计数器的控制寄存器 ........ 100
5.4 定时/计数器的 4 种工作方式 .... 102
5.5 定时/计数器 T2 .......................... 105
5.6 定时/计数器的应用 .................... 110
5.7 实验：应用定时/计数器设计
电子时钟 .................................... 118
小结 .................................................. 125
习题 .................................................. 125
模块 6 串行通信 .............................. 129
6.1 串行通信与并行通信 ................. 129
6.2 串行通信的基本知识 ................. 130
6.3 51 单片机的串行通信 ................ 133
6.4 常用的串行通信接口与标准 ..... 138
6.5 串行通信应用举例 ..................... 144
6.6 实验：单片机与 PC 串口
通信 ............................................ 150
小结 .................................................. 154
习题 .................................................. 154
模块 7 A/D 与 D/A ........................... 159
7.1 D/A 转换器 ................................. 160
7.2 A/D 转换器 ................................. 167
7.3 PCF8591 的使用 ......................... 171
7.4 实验：使用 ADC0808 实现
温度报警 .................................... 180
小结 ..................................................... 184
习题 ..................................................... 184
模块 8 单片机的应用系统设计 ......... 186
8.1 设计原则与开发流程 ................. 186
8.2 LED 点阵与 LCD 显示 ................ 188
8.3 实时时钟 DS1302........................ 198
8.4 数字温度传感器 DS18B20 .......... 206
8.5 实验：使用 LED 显示 16 点阵
汉字 ............................................ 213
小结 ..................................................... 217
习题 ..................................................... 217
附录 A 习题答案.............................. 219
模块 1 ................................................. 219
模块 2 ................................................. 219
模块 3 ................................................. 220
模块 4 ................................................. 220
模块 5 ................................................. 223
模块 6 ................................................. 227
模块 7 ................................................. 229
模块 8 ................................................. 230
附录 B 常用资料.............................. 231
附录 C 应用 STC-ISP 烧录程序 ....... 233
附录 D 图形符号对照表 ................... 234
参考文献 ........................................... 236

赵旭辉、杨灵 辽宁机电职业技术学院

1.理论知识选取宽、浅并重。2.应用虚拟仿真强化实践能力。3.单片机、C51、虚拟仿真相结合，立体化结构组织知识。4.丰富的习题资源和有趣的实验环节。5.本书已经在智慧职教平台开通了在线课堂，读者可以登录智慧职教平台参与在线学习。