单片机原理与实例应用

目 录

第1章 单片机基础 1

1.1 单片机相关的几个基本概念 1

1.1.1 什么是单片机 1

1.1.2 什么是单片机系统 1

1.1.3 什么是单片机应用系统 2

1.2 单片机开发快速入门 2

1.2.1 案例介绍及知识要点 2

1.2.2 程序示例 3

1.2.3 工程建立和编译的基本步骤 3

1.3 单片机的硬件结构 7

1.3.1 中央处理器 8

1.3.2 存储器 10

1.3.3 I/O接口 10

1.3.4 特殊功能部件 11

1.4 单片机最小工作系统 11

1.4.1 案例介绍及知识要点 11

1.4.2 51系列单片机的引脚及

功能 12

1.4.3 时钟电路与时序 14

1.4.4 复位电路 15

1.5 单片机的存储器配置 17

1.5.1 程序存储器 17

1.5.2 数据存储器 18

习题 21

第2章 51单片机的指令系统 22

2.1 初识单片机的汇编指令 22

2.1.1 案例介绍及知识要点 22

2.1.2 程序示例 22

2.1.3 知识总结——指令格式 23

2.1.4 知识总结——指令类型 23

2.1.5 知识总结——常用符号说明 24

2.2 51单片机指令的寻址方式 24

2.2.1 案例介绍及知识要点 24

2.2.2 程序示例 25

2.2.3 知识总结——直接寻址 26

2.2.4 知识总结——立即寻址 26

2.2.5 知识总结——寄存器寻址 26

2.2.6 知识总结——寄存器间接

寻址 27

2.2.7 知识总结——变址寻址 27

2.2.8 知识总结——位寻址 27

2.2.9 知识总结——相对寻址 28

2.3 80C51指令集 28

2.3.1 数据传送类指令 28

2.3.2 算术运算指令 32

2.3.3 逻辑运算及移位类指令 35

2.3.4 控制转移类指令 37

2.3.5 位操作类指令 39

2.4 51单片机汇编语言程序设计示例 40

2.4.1 设计步骤 40

2.4.2 伪指令 41

2.4.3 顺序程序设计 43

2.4.4 分支程序设计 43

2.4.5 循环程序设计 46

2.4.6 子程序设计 48

习题 50

第3章 C51程序设计 51

3.1 C51的特点 51

3.2 C51程序设计基础 51

3.2.1 案例介绍及知识要点1 51

3.2.2 知识总结——C51的标识符与

关键字 52

3.2.3 知识总结——C51的数据

类型 53

3.2.4 案例介绍及知识要点2 56

3.2.5 知识总结——常量和变量 57

3.2.6 知识总结——C51的存储

类型 59

3.2.7 案例介绍及知识要点3 59

3.2.8 知识总结——51单片机硬件

结构的C51定义 62

3.3 C51运算符和表达式 65

3.3.1 赋值运算符 65

3.3.2 算术运算符和算术表达式 66

3.3.3 关系运算符和关系表达式 67

3.3.4 逻辑运算符和逻辑表达式 68

3.3.5 位运算符和位运算 69

3.3.6 复合运算符及其表达式 70

3.4 C51控制语句和结构化程序设计 71

3.4.1 表达式语句、复合语句和顺序

结构程序 71

3.4.2 选择语句和选择结构

程序 72

3.4.3 循环语句和循环结构

程序 74

3.5 C51构造数据类型简介 76

3.5.1 数组 76

3.5.2 指针 77

3.5.3 结构体 79

3.5.4 联合体 80

3.6 C51函数 81

3.6.1 案例介绍及知识要点1 81

3.6.2 知识总结——函数的定义、

调用和声明 82

3.6.3 案例介绍及知识要点2 83

3.6.4 知识总结——中断函数 84

3.6.5 重入函数 85

3.7 预处理命令和库函数 86

3.7.1 预处理命令 86

3.7.2 库函数 87

3.8 汇编语言与C语言混合编程 88

3.8.1 案例介绍及知识要点 89

3.8.2 知识总结——C语言中的汇编

程序 91

3.8.3 C程序与汇编程序之间的参数

传递 91

习题 92

第4章 Keil ? Vision2编译环境 93

4.1 keil软件环境界面简介 93

4.1.1 Keil C软件的初始化界面 93

4.1.2 知识点总结——Keil C菜单与

窗口 94

4.1.3 知识点总结——配置工程 98

4.1.4 知识点总结——编译连接 103

4.2 keil软件的调试方法及技巧 103

4.2.1 案例介绍及知识要点 104

4.2.2 软件调试的操作步骤 104

4.2.3 知识点总结——常用调试窗口

介绍 106

4.2.4 知识点总结——通过Peripherals

菜单观察仿真结果 110

习题 112

第5章 并行I/O端口 113

5.1 P0口 113

5.1.1 案例介绍及知识要点 113

5.1.2 程序示例 113

5.1.3 知识总结——P0口的位电路

结构及特点 115

5.2 P1口和P2口 116

5.2.1 案例介绍及知识要点 117

5.2.2 程序示例 117

5.2.3 知识总结——P1口位结构及

特点 118

5.2.4 知识总结——P2口位结构及

特点 119

5.3 P3口 120

5.4 实战练习 120

习题 123

第6章 单片机的中断系统 124

6.1 中断的概念 124

6.2 中断应用快速入门 124

6.2.1 案例介绍及知识要点 124

6.2.2 程序示例 125

6.2.3 知识总结——中断源分类 127

6.2.4 知识总结——中断的优点 127

6.2.5 知识总结——中断的控制与

实现 127

6.3 中断嵌套的应用 129

6.3.1 案例介绍及知识要点 130

6.3.2 程序示例 130

6.3.3 知识总结——优先级控制 131

6.3.4 知识总结——中断的处理

过程 132

6.3.5 知识总结——中断服务程序的

设计步骤 134

6.4 实战练习 135

习题 140

第7章 定时/计数器 141

7.1 定时/计数器的基本结构与工作

原理 141

7.2 定时/计数器应用快速入门 142

7.2.1 案例介绍及知识要点 142

7.2.2 程序示例 142

7.2.3 知识总结——定时/计数器的

控制与实现 144

7.2.4 知识总结——定时/计数器的

工作方式 145

7.3 定时器的扩展应用 149

7.3.1 案例介绍及知识要点 149

7.3.2 程序示例 149

7.3.3 知识总结——定时/计数器

用于外部中断扩展 150

7.3.4 知识总结——定时/计数器

初始化步骤 151

7.4 实战练习 151

习题 154

第8章 单片机的数据通信 156

8.1 单片机的串行通信 156

8.1.1 案例介绍及知识要点 156

8.1.2 程序示例 157

8.1.3 知识总结——串行口的

结构 158

8.1.4 知识总结——串行口相关特殊

功能寄存器 159

8.1.5 知识总结——串行通信工作方式

及波特率的计算 160

8.2 单片机与PC之间的串行通信 165

8.2.1 案例介绍及知识要点 165

8.2.2 程序示例 166

8.2.3 知识总结——RS232接口

标准 167

习题 169

第9章 单片机常用接口电路设计 170

9.1 数码管显示器接口原理及应用 170

9.1.1 案例介绍及知识要点1 170

9.1.2 程序示例1 170

9.1.3 知识总结——结构及显示

原理 172

9.1.4 知识总结——LED静态显示

原理 173

9.1.5 案例介绍及知识要点2 173

9.1.6 程序示例2 174

9.1.7 知识总结——LED动态显示

原理 175

9.1.8 实战练习 175

9.2 点阵显示原理及应用 178

9.2.1 案例介绍及知识要点 179

9.2.2 程序示例 179

9.2.3 知识总结——硬件设计 182

9.3 LCD显示原理及应用 183

9.3.1 案例介绍及知识要点 183

9.3.2 程序示例 184

9.3.3 知识总结——接口信号

说明 188

9.3.4 知识总结——操作时序

说明 189

9.3.5 知识总结——指令格式和指令

功能 190

9.3.6 知识总结——液晶显示初始化

过程 192

9.4 键盘接口原理及应用 192

9.4.1 案例介绍及知识要点1 192

9.4.2 程序示例1 193

9.4.3 知识总结——键输入原理 194

9.4.4 案例介绍及知识要点2 194

9.4.5 程序示例2 195

9.4.6 知识总结——矩阵式键盘电路

的结构及原理 199

9.4.7 知识总结——按键的去

抖动 199

9.5 串行A/D转换接口芯片TLC549 200

9.5.1 案例介绍及知识要点 200

9.5.2 程序示例 200

9.5.3 知识总结——主要特性 202

9.5.4 知识总结——内部结构和

引脚 203

9.5.5 知识总结——TLC549的工作

时序 203

9.6 串行D/A转换接口芯片MAX517 204

9.6.1 案例介绍及知识要点 204

9.6.2 程序示例 204

9.6.3 知识总结——MAX517的工作

原理 211

9.7 直流电机控制电路 212

9.7.1 案例介绍及知识要点 213

9.7.2 程序示例 213

9.7.3 知识总结——直流电机的特点

及原理 216

9.8 步进电机的控制 217

9.8.1 案例介绍及知识要点 217

9.8.2 程序示例 217

9.8.3 知识总结——步进电机的结构

及原理 220

9.9 红外遥控电路 220

9.9.1 案例介绍及知识要点 221

9.9.2 程序示例 221

9.9.3 知识总结——红外遥控器的

发射与接收原理 229

9.9.4 知识总结——红外遥控的系统

实现 230

习题 232

第10章 常用串行总线的介绍及

? 应用 233

10.1 1-wire总线 233

10.1.1 案例介绍及知识要点 233

10.1.2 程序示例 233

10.1.3 知识总结——DS18B20的

??引脚及内部结构 235

10.1.4 知识总结——单总线的操作

??命令 238

10.1.5 知识总结——单总线的通信

??协议及时序 240

10.1.6 实战练习 242

10.2 IIC总线 244

10.2.1 IIC总线简介 244

10.2.2 案例介绍及知识要点 244

10.2.3 程序示例 245

10.2.4 知识总结——IIC总线数据的

??通信协议 247

10.2.5 知识总结——串行存储器

??AT24C02 249

10.3 SPI总线应用 252

10.3.1 SPI简介 252

10.3.2 案例介绍及知识要点 253

10.3.3 程序示例 253

10.3.4 知识总结——SPI总线

??接口 255

10.3.5 知识总结——SPI总线通信

??协议 255

10.3.6 知识总结——SPI接口语音

??芯片ISD4004 256

习题 257

第11章 单片机Proteus仿真 258

11.1 电路图的绘制 258

11.1.1 案例介绍及知识要点 258

11.1.2 操作步骤 258

11.1.3 步骤点评 264

11.1.4 知识总结——Proteus窗口

??功能简介 265

11.1.5 知识总结——Proteus基本

??操作 268

11.2 Proteus的连接调试 271

11.2.1 案例介绍及知识要点 271

11.2.2 操作步骤 271

11.2.3 步骤点评 273

11.2.4 知识总结——加载目标

??代码 274

11.2.5 知识总结——调试 274

11.3 实战练习 277

11.3.1 仿真实例一：按键控制跑马灯

??速度 277

11.3.2 仿真实例二：单片机时钟

??显示 278

11.3.3 仿真实例三：矩阵键盘

??设计 283

11.3.4 仿真实例四：单片机直流电机

??的pwm控制 285

11.3.5 仿真实例五：单片机控制正反

??水泵清洗设备 290

习题 295

第12章 考试指导 296

12.1 项目综述 296

12.1.1 岗位技能描述 296

12.1.2 考试内容与考试要求 296

12.1.3 考试方式 299

12.1.4 基础理论题各部分分值

??分布 299

12.1.5 综合项目设计题 299

12.2 理论考试上机指导 300

12.2.1 单片机基础知识 300

12.2.2 单片机的指令系统 302

12.2.3 C51程序设计基础 305

12.2.4 单片机中断与定时器

??系统 307

12.2.5 串行通信 308

12.2.6 单片机常用接口电路 309

12.2.7 常用的串行总线 311

12.3 综合项目设计题实例分析 312

12.3.1 交通控制系统 312

12.3.2 点阵显示系统 316

12.3.3 秒表 321

12.3.4 多功能数字钟 326

12.3.5 数据采集系统 332

12.3.6 步进电机控制系统 334

12.3.7 遥控器解码系统 338

12.3.8 单点温度测量显示控制

??系统 343

12.3.9 万年历 348

附录A 80C51单片机指令表 356

附录B C语言优先级及其结合性 359

附录C ASCII码表 361

附录D 开发板功能结构 362

参考文献 365

本书介绍了单片机硬件系统及常用外围电路设计、单片机汇编程序设计、单片机C语言程序设计和开发环境及仿真软件四大部分内容，注重实践，强调实用。
本书通过MCUBUS单片机开发板上有关的典型范例，介绍了单片机在设计过程中的硬件设计、仿真调试和程序设计等过程，通过实际范例引出相关知识点并进行知识总结。
本书所有代码都有硬件支持，书中的硬件系统由作者独立开发，已被作为全国信息化应用能力考试——单片机应用科目的硬件考试平台。
本书适合单片机初学者使用，也可以作为本、专科院校电子信息相关专业的单片机教材使用，还可以作为单片机开发培训教材使用。