前    言

全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同主办的一项面向在校大学生的科技活动。竞赛给学生提供了一个机会，正如竞赛目的提到的：学生业余电子线路设计与制作活动是一项面向学生的群众性科技活动，目的在于培养学生的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际问题进行电子设计和制作的能力；吸引和鼓励学生参加课外科技活动，为优秀学生的脱颖而出创造条件。

本书是在作者多年来参与全国大学生电子设计竞赛的赛前学生训练、竞赛指导工作和电子线路课程教学改革经验总结的基础上编写的。作者在赛前学生训练的教学过程中改革了以往《单片机原理》课程的授课方式，没有按照通常单片机的硬件结构、指令系统、在片外围设备和单片机系统扩展的内容顺序进行讲授，而是通过一系列具有明确目的的设计任务来组织教学。通过合理地安排这些设计任务，把学生感到困难的教学内容进行分解，把一个高的台阶变成若干低的台阶，同时从一开始上课就让学生接触实际的电路组装和软件编程，从而使学生在最初的学习中就能体会到成功的喜悦。

教学中使用的单片机芯片为Atmel公司生产的8051兼容芯片AT89S51，它的指令集与MCS51系列单片机指令集兼容，同时它的内部包含用作程序存储器的4KB的基于Flash技术的只读存储器。在全国大学生电子设计竞赛的赛前学生训练中使用这款芯片是由于它具有优异的性能，同时因为价格便宜和供货的方便，能很好地支持教学中的实践环节。

本书的内容可以分为两部分：第1部分包括第1章到第7章的内容，这部分讲述单片机的基本知识；第2部分包括第8章到第11章的内容，这部分讲述如何利用前一部分学习的单片机基本知识实现应用系统的设计。

第1章介绍AT89S51单片机的特性、存储空间、最小应用系统电路和Keil单片机模拟调试软件。模拟调试软件不仅可以在程序下载到单片机芯片之前验证它的正确性，而且也可以被用来形象地学习单片机的基本知识。

第2章通过一个交通灯信号电路的具体设计过程，介绍了AT89S51单片机并行输入/输出接口。在程序编写方面，使用内部数据存储器的数据传送指令MOV产生交通灯信号；采用控制转移类指令DJNZ实现延时；利用子程序调用指令ACALL简化所编写程序的    结构。

第3章介绍AT89S51单片机的串行输入/输出接口，并利用它设计基于数码管的数据显示电路。由于在使用数码管进行数据显示之前，数据必须被译码，这里使用访问程序存储器的数据传送指令MOVC完成这项要求。该章还介绍控制转移类指令CJNE和算术运算指令INC等，并使用它们编写了数据显示的验证程序。

第4章介绍AT89S51单片机的片内定时/计数器，并应用定时/计数器实现了数字信号的频率测量，也实现了测量量程的自动转换。为使得程序编写方便，该章还介绍了程序框图。在指令方面，单片机的位寻址指令被介绍。

第5章介绍访问外部数据空间的指令MOVX和该指令被执行时单片机的输出信号时序。利用MOVX指令，单片机可以访问外部数据存储器、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器等外围器件。

第6章是第5章所讨论内容的继续。第5章介绍单片机访问具有并行数据传输接口的外围器件，第6章介绍单片机访问具有串行数据传输接口的外围器件。具有并行数据传输接口的外围器件工作速度快，具有串行数据传输接口的外围器件接线简单。

第7章介绍AT89S51单片机的中断系统。基于单片机的外部中断，可设计键盘电路。应用程序中使用软件的方法实现按键开关的去抖动。利用键盘，操作者可以向单片机发出控制指令。

第8章到第10章分别讨论数控电源、正弦信号产生器和数字无线电应用的设计过程。完成一个应用系统的设计所需的步骤为：方案论证、系统设计、单元电路设计和系统测试。对于基于单片机的应用系统设计，在单元电路设计中还包括软件编程。

第11章介绍一种不需要硬件编程器和仿真器的MCS51单片机兼容芯片——ADuC812，这种芯片的应用大大降低了对实验设备的要求，因为它只需一台微机就可以支持许多实验。

全国大学生电子设计竞赛的赛前学生训练通常是在竞赛的前一年开始。参加训练的基本上为三年级学生，他们已经完成了《电路分析》课程的学习，部分完成了《电子技术》课程的学习。本书的教学分两个学期完成，第1学期完成书中第1部分，即从第1章到第7章内容的教学，第2学期完成书中第2部分，即第8章到第11章内容的教学。每学期使用30课时，分10次上课。

本书是作者在多年教学教案的基础上编写的。书中的内容不仅包括许多任课教师的教学经验，也包括许多学生的学习经验。在学习过程中，我们教授给学生知识，同时也从学生那里学习到很多东西。书中的许多硬件电路和软件程序也是学生参与设计和调试的，在这里向陈柯安、阎峰、程世伟、巩艳华和柳玉琨等同学表示衷心的感谢。

在多年对全国大学生电子设计竞赛参赛学生的培训中，作者得到了西安邮电学院和学院许多老师的支持和帮助，在本书的编写过程中，也参考了许多专家和学者的著作及研究成果，在这里一并向他们表示衷心的感谢。

本书能够顺利出版与清华大学出版社和陈韦凯先生的大力支持是分不开的。陈韦凯先生在本书的编写过程中给予了热心的帮助和督促，在这里向他表示衷心的感谢。

本书的编写目的是为准备参加全国大学生电子设计竞赛的学生提供一本赛前训练的指导书，同时也可以作为高校相关专业的教材和工程技术人员的参考书。由于本书是通过一系列具有明确目的的设计任务来组织编写的，这样在单片机内容的完整性方面可能有所欠缺，加之作者的水平有限，书中的错误与不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

作   者

2005年8月于西安邮电学院