C语言单片机控制及应用项目教程

　　本书以任务驱动为主线，结合考证需要精心设计任务（项目），以必需、够用为原则，注重工程实践，强化动手能力的培养，书后附有多套考证样题，适合不同层次读者的需要。 本书共设置了13个项目，通过对13项制作任务的讲解，让读者掌握单片机入门知识、输入与输出口应用、键盘接口技术、中断原理及应用、定时/计数器原理及应用、数码管静态显示、数码管动态显示、LED点阵显示、A/D转换、D/A转换、串口通信技术、I2C总线技术以及液晶显示温度计设计等相关知识，重点突出各项技能实训。 本书以培养读者对单片机的应用能力为宗旨，突出基础知识的掌握和实践技能的训练，充分体现了职业院校为国家培养技能人才的特点。

　　杨旭方老师长期工作于科研与教学第一线，近年来主持包括大型四轴多旋翼无人机（主持）、会说话的房子（主持）、无人侦查车（主持）、声控台灯（主持）、声控机器人（主持）、自平衡防晕椅（主持）、单片机实验/实习（主持）等17项科研产品的开发，并承担大型国家级省级科研课题，是广东省计算机辅助设计（电子类）职业技能鉴定专家、广东省技工院校省级督导员、广东省技工院校电工电子组副组长、广东省职业培训和技工教育协会学术委员会委员、中国职工教育和职业培训协会优秀科研成果专业评委、广东省职业培训和技工教育协会优秀科研成果专业评委，出版过多部电子技术、单片机、机器人方面的著作。

项目一 单个彩灯闪烁——单片机入门知识 1

1.1 能力培养 2

1.2 任务分析 2

1.3 如何使用LED发光二极管 2

1.4 如何使用二进制数和十六进制数 3

1.4.1 数制 3

1.4.2 数制转换 4

1.5 如何使用单片机 5

1.5.1 单片机简介 5

1.5.2 MCS-51单片机引脚 6

1.5.3 MCS-51单片机的基本结构 8

1.5.4 MCS-51单片机时序与时钟电路 8

1.5.5 MCS-51单片机复位及复位电路 10

1.5.6 MCS-51单片机存储器结构 10

1.6 如何设计LED发光二极管与单片机接口电路 16

1.7 如何设计单个彩灯闪烁程序 17

1.7.1 置1和清0操作 17

1.7.2 延时子程序 17

1.7.3 单个彩灯闪烁程序设计 19

考考你自己 20

项目二 广告灯控制——输入/输出口应用 21

2.1 能力培养 22

2.2 任务分析 22

2.3 单片机I/O端口 22

2.3.1 P0口（P0.0～P0.7） 22

2.3.2 P1口（P1.0～P1.7） 23

2.3.3 P2口（P2.0～P2.7） 23

2.3.4 P3口（P3.0～P3.7） 24

2.4 单片机的存储器 25

2.4.1 程序存储器—ROM 25

2.4.2 片内数据存储器—RAM 26

2.4.3 片外数据存储器—RAM 28

2.5 C51标识符和关键字 28

2.5.1 C51标识符 29

2.5.2 关键字 29

2.6 C51基本数据类型 29

2.6.1 char字符类型 29

2.6.2 int整型 30

2.6.3 long长整型 30

2.6.4 float浮点型 30

2.6.5 *指针型 30

2.6.6 bit位标量 30

2.6.7 sfr特殊功能寄存器 30

2.6.8 sfr16 16位特殊功能寄存器 30

2.6.9 sbit可寻址位 31

2.7 C51的常量与变量 31

2.7.1 常量 31

2.7.2 变量 31

2.7.3 变量的存储类型 32

2.8 C51常用运算符 33

2.8.1 赋值运算符与赋值表达式 33

2.8.2 算术运算符 33

2.8.3 关系运算符与关系表达式 34

2.8.4 逻辑运算符 34

2.8.5 位运算符 34

2.8.6 自增和自减运算符 35

2.8.7 复合赋值运算符 35

2.9 如何设计发光二极管与单片机接口硬件电路 35

2.10 如何设计广告灯C程序 36

2.10.1 任务分析 36

2.10.2 花样流水灯程序设计 37

考考你自己 40

项目三 键盘控制显示——键盘接口技术 41

3.1 能力培养 42

3.2 任务分析 42

3.3 如何将键击动作转换为位数字量信息 42

3.3.1 如何使用键盘 42

3.3.2 如何消除键盘抖动与转换位数字量 43

3.3.3 如何识别按键与计算键值 44

3.4 如何设计键盘与单片机接口电路 48

3.4.1 独立式键盘与单片机接口电路——键盘控制显示任务 48

3.4.2 行列式键盘与单片机接口电路 49

3.5 如何使用基本算术运算指令 51

3.5.1 加法运算 51

3.5.2 减法运算 52

3.5.3 乘法指令 52

3.5.4 除法指令 52

3.6 如何使用基本逻辑运算指令 53

3.7 如何设计键盘接口程序 54

3.7.1 编程实现键值识别 54

3.7.2 键盘控制LED灯显示 56

考考你自己 59

项目四 报警器设计——中断原理及应用 60

4.1 能力培养 61

4.2 任务分析 61

4.3 如何使用MCS-51单片机中断系统 61

4.3.1 中断的概念与功能 61

4.3.2 MCS-51单片机的中断系统 63

4.3.3 中断编程 66

4.4 如何设计安防报警电路 71

4.4.1 如何使用安防探测器 71

4.4.2 安防报警电路 73

4.4.3 安防报警器与单片机接口电路 74

4.5 如何设计安防报警程序 75

4.5.1 系统初始化及中断服务程序 75

4.5.2 主程序 76

4.5.3 程序清单列表 76

考考你自己 77

项目五 定时控制器的设计——定时/计数器原理及应用 78

5.1 能力培养 78

5.2 任务分析 79

5.3 如何使用定时/计数器 79

5.3.1 定时/计数器的结构 79

5.3.2 定时/计数器的结构与工作原理 80

5.3.3 单片机定时/计数器的方式寄存器和控制寄存器 80

5.3.4 定时/计数器的工作方式 81

5.3.5 定时器/计数器的定时/计数范围 83

5.4 如何设计定时控制器 84

考考你自己 86

项目六 一位数码显示器设计——数码管静态显示 87

6.1 能力培养 88

6.2 任务分析 88

6.3 如何使用数码管 88

6.3.1 数码管的内部结构 88

6.3.2 数码管的类型 89

6.4 如何设计数码管与单片机接口电路 90

6.5 如何设计数码管显示程序 91

6.5.1 显示日期的个位数字 91

6.5.2 9S计数器 91

考考你自己 93

项目七 学号显示器设计——数码管动态显示 94

7.1 能力培养 94

7.2 任务分析 94

7.3 数码管动态显示原理 95

7.4 如何设计数码管与单片机动态显示接口电路 95

7.5 如何设计数码管动态显示程序 96

7.5.1 学号显示器程序流程图 96

7.5.2 学号显示器程序 97

考考你自己 98

项目八 汉字显示设计——LED点阵显示 99

8.1 能力培养 100

8.2 任务分析 100

8.3 如何显示汉字 100

8.3.1 汉字像素显示形式 100

8.3.2 LED点阵屏的内部结构 101

8.4 如何设计汉字点阵显示电路 102

8.5 如何设计汉字点阵显示程序 102

考考你自己 104

项目九 数字式温度计——A/D转换与单片机接口技术 105

9.1 能力培养 105

9.2 任务分析 106

9.3 A/D转换基本知识 106

9.3.1 A/D转换器原理 106

9.3.2 A/D转换器性能指标 108

9.4 如何使用A/D转换器 108

9.5 如何设计A/D转换器与单片机接口电路 110

9.6 如何设计A/D转换器与单片机接口程序 110

考考你自己 112

项目十 锯齿波信号发生器——D/A转换与单片机接口技术 113

10.1 能力培养 113

10.2 任务分析 113

10.3 D/A转换基本知识 114

10.3.1 D/A转换器原理 114

10.3.2 D/A转换器性能指标 114

10.4 如何使用D/A转换器 115

10.5 如何设计D/A转换器与单片机接口电路 116

10.6 如何设计D/A转换器与单片机接口程序 117

考考你自己 117

项目十一 串行通信设计——串口通信原理及应用 118

11.1 能力培养 119

11.2 任务分析 119

11.3 如何使用串口通信技术 119

11.3.1 串行通信的分类 119

11.3.2 串行通信的制式 121

11.4 如何使用MCS-51单片机串行口 122

11.4.1 串行口特殊功能寄存器 122

11.4.2 串行口的工作方式 124

11.5 如何设计单片机串口通信电路 127

11.6 如何设计单片机串口通信程序 129

11.6.1 任务分析 129

11.6.2 程序流程图设计 129

11.6.3 程序清单 130

考考你自己 132

项目十二 单片机记录开机次数设计——I2C总线技术 133

12.1 能力培养 134

12.2 任务分析 134

12.3 如何使用I2C总线 134

12.3.1 I2C总线 134

12.3.2 I2C总线数据传送 135

12.4 E2PROM器件AT24C02 136

12.5 如何设计单片机记录开机次数电路 137

12.6 如何模拟单片机I2C总线数据 139

12.7 如何编写单片机记录开机次数的程序 142

12.7.1 程序流程图设计 142

12.7.2 程序清单 143

考考你自己 144

项目十三 多功能温度计设计——液晶显示温度计 145

13.1 能力培养 146

13.2 任务分析 146

13.3 如何使用LCD1602 146

13.4 如何设计LCD1602与单片机接口电路 148

13.5 如何设计LCD1602显示程序 150

考考你自己 166

附录A 常用芯片引脚 167

附录B ASCII码表 171

附录C 单片机装调工专项能力认证 173

单片机装调工专项能力认证鉴定标准（中级） 173

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题1 176

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题2 179

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题3 182

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题4 185

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题5 188

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题6 191

单片机装调工专项能力认证（中级）模拟试题7 194