单片机技术及项目训练（第2版）

　　本书是四川省省级示范性高职院校四川航天职业技术学院单片机应用技术教学团队在多年教学改革经验的基础上，结合zui新的高等职业教育改革要求，通过10个学习情境及多个训练项目，系统介绍了单片机硬件结构、C51语言、单片机中断与定时系统、人机信息交互、单片机串行通信以及单片机系统功能扩展等内容。本书所有学习情境先讲解相关知识点，再通过“任务实施”和“能力扩展”培养学生的实践能力，符合高职教学任务引导、逐层递进的教学方式，具有很强的实用性和可读性。本书可作为高职高专院校电子信息类、自动化类、机电类等专业的单片机技术课程教材。

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学习情境1　初识单片机………………………………………………………………………… 1
1．1　单片机基本知识………………………………………………………………………… 1
1．1．1　单片机定义………………………………………………………………………… 1
1．1．2　单片机的应用领域………………………………………………………………… 2
1．1．3　单片机的发展历程………………………………………………………………… 3
1．1．4　单片机的发展趋势………………………………………………………………… 3
1．1．5　单片机主流厂商与主流产品……………………………………………………… 4
1．2　单片机存储器结构介绍………………………………………………………………… 7
1．2．1　存储单元地址……………………………………………………………………… 7
1．2．2　80C51单片机存储器结构………………………………………………………… 8
1．2．3　程序存储器ROM 的使用方式…………………………………………………… 8
1．3　单片机的数据存储器和特殊功能寄存器介绍………………………………………… 9
1．3．1　片内RAM 分区…………………………………………………………………… 9
1．3．2　特殊功能寄存器区………………………………………………………………… 10
1．4　单片机最小系统………………………………………………………………………… 11
1．4．1　时钟电路…………………………………………………………………………… 12
1．4．2　复位电路…………………………………………………………………………… 12
1．5　任务实施———单片机建立项目………………………………………………………… 14
1．5．1　单片机开发环境的安装…………………………………………………………… 14
1．5．2　KeilC51注册……………………………………………………………………… 17
1．5．3　Keil开发环境基本介绍………………………………………………………… 18
1．5．4　单片机程序下载…………………………………………………………………… 19
1．6　能力拓展———单片机领域分类及学习方法…………………………………………… 22
1．6．1　单片机与普通PC的参数对比…………………………………………………… 22
1．6．2　单片机领域分类…………………………………………………………………… 22
1．6．3　单片机学习方法…………………………………………………………………… 25
学习情境2　流水灯的实现…………………………………………………………………… 26
2．1　进制间的转换…………………………………………………………………………… 26
2．1．1　二进制与十进制间的转换………………………………………………………… 26
2．1．2　二进制与十六进制间的转换……………………………………………………… 27
2．2　单片机中的存储单位…………………………………………………………………… 27
2．3　无符号数与有符号数…………………………………………………………………… 27
2．4　C51语言的基础知识介绍……………………………………………………………… 29
2．4．1　C和C51语言的概述…………………………………………………………… 29
2．4．2　C51语言的数据类型和范围……………………………………………………… 29
2．4．3　C51语言的基本运算符…………………………………………………………… 35
2．5　C51语言的循环结构语句……………………………………………………………… 38
2．5．1　while语句………………………………………………………………………… 39
2．5．2　do while语句…………………………………………………………………… 40
2．5．3　for语句…………………………………………………………………………… 41
2．5．4　循环的嵌套………………………………………………………………………… 43
2．5．5　表达式语句和复合语句…………………………………………………………… 43
2．6　C51语言的函数………………………………………………………………………… 44
2．6．1　函数的定义………………………………………………………………………… 45
2．6．2　函数的调用………………………………………………………………………… 46
2．6．3　被调函数的说明…………………………………………………………………… 46
2．6．4　函数的声明………………………………………………………………………… 47
2．6．5　局部变量和全局变量……………………………………………………………… 48
2．7　任务实施———LED灯控制…………………………………………………………… 50
2．7．1　仿真硬件电路……………………………………………………………………… 50
2．7．2　仿真程序设计……………………………………………………………………… 50
2．8　能力拓展———LED灯花样显示……………………………………………………… 53
2．8．1　硬件电路…………………………………………………………………………… 53
2．8．2　软件设计…………………………………………………………………………… 54
学习情境3　数码管的显示…………………………………………………………………… 56
3．1　数组的基本知识………………………………………………………………………… 56
3．1．1　数组的定义………………………………………………………………………… 56
3．1．2　数组的元素………………………………………………………………………… 57
3．1．3　数组的赋值………………………………………………………………………… 57
3．1．4　二维数组…………………………………………………………………………… 58
3．1．5　字符数组…………………………………………………………………………… 58
3．2　分支结构程序…………………………………………………………………………… 59
3．2．1　if语句的几种形式………………………………………………………………… 59
3．2．2　if语句的嵌套……………………………………………………………………… 61
3．2．3　条件表达式………………………………………………………………………… 62
3．3　单片机中断系统………………………………………………………………………… 63
3．3．1　中断系统概念……………………………………………………………………… 63
3．3．2　中断源及中断请求标志…………………………………………………………… 64
3．3．3　中断系统的控制寄存器…………………………………………………………… 65
3．4　任务实施———数码管的动态显示……………………………………………………… 67
3．4．1　数码管基础………………………………………………………………………… 67
3．4．2　基本原理…………………………………………………………………………… 68
3．4．3　硬件电路…………………………………………………………………………… 69
3．4．4　软件设计…………………………………………………………………………… 69
3．5　能力拓展———车流量统计器…………………………………………………………… 73
3．5．1　硬件电路及接口…………………………………………………………………… 73
3．5．2　车流量统计程序…………………………………………………………………… 74
学习情境4　定时器…………………………………………………………………………… 77
4．1　单片机的定时/计数器………………………………………………………………… 77
4．1．1　工作原理…………………………………………………………………………… 77
4．1．2　定时器寄存器……………………………………………………………………… 78
4．1．3　工作方式…………………………………………………………………………… 79
4．2　任务实施———数码管的使用…………………………………………………………… 81
4．2．1　数码管电路与单片机接口………………………………………………………… 81
4．2．2　数码管显示程序…………………………………………………………………… 82
4．3　能力拓展———定时器典型应用………………………………………………………… 84
4．3．1　PWM 的调光实验………………………………………………………………… 84
4．3．2　数字频率计的设计………………………………………………………………… 90
学习情境5　人机信息交互…………………………………………………………………… 94
5．1　C51语言分支结构程序………………………………………………………………… 94
5．1．1　break语句………………………………………………………………………… 94
5．1．2　continue语句……………………………………………………………………… 94
5．1．3　switch语句……………………………………………………………………… 96
5．2　任务实施———按键的应用……………………………………………………………… 97
5．2．1　独立式按键………………………………………………………………………… 97
5．2．2　矩阵式按键……………………………………………………………………… 100
5．3　能力拓展———一键多功能…………………………………………………………… 104
5．3．1　硬件电路………………………………………………………………………… 104
5．3．2　程序设计………………………………………………………………………… 106
学习情境6　串行通信技术应用……………………………………………………………… 108
6．1　串行通信理论知识…………………………………………………………………… 108
6．1．1　串行通信的概念………………………………………………………………… 108
6．1．2　串行通信的分类………………………………………………………………… 109
6．1．3　通信方向分类…………………………………………………………………… 110
6．1．4　串行接口寄存器………………………………………………………………… 110
6．1．5　串行口的工作方式……………………………………………………………… 112
6．1．6　串行口波特率…………………………………………………………………… 113
6．2　串口通信硬件电路…………………………………………………………………… 114
6．2．1　单片机控制电路………………………………………………………………… 114
6．2．2　电平信号转换电路……………………………………………………………… 114
6．3　任务实施———串口通信的基本应用………………………………………………… 115
6．4　能力拓展———基于串口的蜂鸣器控制……………………………………………… 117
学习情境7　液晶显示实现…………………………………………………………………… 120
7．1　多C源文件的初步认识……………………………………………………………… 120
7．2　液晶显示器的介绍…………………………………………………………………… 121????????????????????????????????????????????????????????????
7．2．1　1602液晶显示器………………………………………………………………… 122
7．2．2　12864液晶显示器……………………………………………………………… 127
7．3　任务实施———LCD1602液晶显示…………………………………………………… 132
7．4　能力拓展———LCD12864显示图片………………………………………………… 137
学习情境8　电子万年历应用………………………………………………………………… 148
8．1　BCD码介绍…………………………………………………………………………… 148
8．1．1　基本概念………………………………………………………………………… 148
8．1．2　运算规则………………………………………………………………………… 148
8．2　SPI总线介绍………………………………………………………………………… 149
8．2．1　基本概念………………………………………………………………………… 149
8．2．2　工作模式………………………………………………………………………… 150
8．3　DS1302芯片介绍……………………………………………………………………… 152
8．3．1　DS1302芯片简介………………………………………………………………… 152
8．3．2　DS1302的硬件信息……………………………………………………………… 152
8．3．3　DS1302寄存器介绍……………………………………………………………… 153
8．3．4　DS1302通信时序介绍…………………………………………………………… 155
8．4　任务实施———电子万年历应用……………………………………………………… 156
8．4．1　仿真硬件电路…………………………………………………………………… 156
8．4．2　仿真程序设计…………………………………………………………………… 157
8．5　能力拓展———可更改的电子万年历应用…………………………………………… 162
8．5．1　硬件电路………………………………………………………………………… 163
8．5．2　程序设计………………………………………………………………………… 163
学习情境9　简易电压表和信号发生器的应用……………………………………………… 169
9．1　A/D和D/A 转换的基础知识……………………………………………………… 169
9．1．1　DAC概念及工作原理…………………………………………………………… 169
9．1．2　DAC的主要指标………………………………………………………………… 170
9．1．3　ADC概念及工作原理…………………………………………………………… 171
9．1．4　ADC的主要指标………………………………………………………………… 172
9．2　PCF8591的ADC和DAC实现……………………………………………………… 174
9．2．1　PCF8591芯片介绍……………………………………………………………… 174
9．2．2　PCF8591的ADC和DAC使用流程…………………………………………… 175
9．3　任务实施———简易电压表仿真应用………………………………………………… 178
9．3．1　仿真硬件电路…………………………………………………………………… 178
9．3．2　仿真软件设计…………………………………………………………………… 179
9．4　能力拓展———简易信号发生器的应用……………………………………………… 185
9．4．1　硬件电路………………………………………………………………………… 185
9．4．2　软件设计………………………………………………………………………… 187
学习情境10　断电信息保存技术…………………………………………………………… 190
10．1　I2C总线基础知识…………………………………………………………………… 190
10．1．1　I2C总线时序…………………………………………………………………… 190
10．1．2　I2C总线寻址模式……………………………………………………………… 191
10．1．3　I2C总线工作过程……………………………………………………………… 193
10．2　EEPROM 芯片……………………………………………………………………… 194
10．2．1　EEPROM 基本知识…………………………………………………………… 194
10．2．2　EEPROM 芯片———AT24C02………………………………………………… 195
10．2．3　EEPROM 硬件电路及接口…………………………………………………… 196
10．3　任务实施———断电信息保存技术…………………………………………………… 197
10．4　能力拓展———多个EEPROM 器件操作…………………………………………… 203
课后作业………………………………………………………………………………………… 209
附录A　KeilC51软件使用…………………………………………………………………… 218
附录B　AT89S52 单片机烧写软件…………………………………………………………… 226
附录C　常用的C51标准库函数…………………………………………………………… 231
参考文献………………………………………………………………………………………… 234