零基礎(chǔ)學(xué)單片機C語言程序設(shè)計（第2版）

前言
第一篇　 單片機C51概述
第1章　 單片機開發(fā)概述 1
1.1　 單片機介紹 1
1.1.1　 單片機簡介 1
1.1.2　 單片機的主要組成部分 1
1.1.3　 單片機引腳及功能 2
1.1.4　 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 4
1.2　 單片機開發(fā)流程 5
1.2.1　 系統(tǒng)分析 5
1.2.2　 單片機選型 5
1.2.3　 程序設(shè)計 8
1.2.4　 仿真測試 8
1.2.5　 程序下載 9
1.3　 單片機開發(fā)語言概述 9
1.3.1　 單片機匯編語言 9
1.3.2　 單片機C51語言 10
1.4　 小結(jié) 11
1.5　 習(xí)題與上機實踐 11
第2章　 構(gòu)建C51集成開發(fā)環(huán)境 12
2.1　 51系列單片機的最小硬件系統(tǒng) 12
2.1.1　 時鐘振蕩電路 13
2.1.2　 單片機的復(fù)位電路 14
2.2　 Keil m Vision3集成開發(fā)環(huán)境 15
2.2.1　 Keil m Vision3簡介 15
2.2.2　 Keil m Vision3安裝 15
2.2.3　 Keil m Vision3界面概覽 17
2.2.4　 Keil m Vision3的各種常用窗口 17
2.3　 Keil m Vision3中C51的開發(fā)流程 21
2.3.1　 創(chuàng)建項目 21
2.3.2　 創(chuàng)建源文件 22
2.3.3　 編譯項目 24
2.3.4　 仿真調(diào)試 24
2.3.5　 程序下載 25
2.4　 小結(jié) 25
2.5　 習(xí)題與上機實踐 26
第二篇　 C51語言程序設(shè)計指南
第3章　 C51語言程序設(shè)計基礎(chǔ) 27
3.1　 C51程序的基本結(jié)構(gòu) 27
3.2　 C51編程規(guī)范及注意事項 28
3.2.1　 注釋 28
3.2.2　 命名 29
3.2.3　 格式 29
3.3　 C51的標識符與關(guān)鍵字 30
3.3.1　 標識符 30
3.3.2　 關(guān)鍵字 30
3.4　 C51的變量類型 32
3.4.1　 C51的數(shù)據(jù)類型 32
3.4.2　 整型變量 33
3.4.3　 浮點型變量 34
3.4.4　 字符型變量 35
3.4.5　 指針型變量 36
3.4.6　 無值型變量 37
3.5　 C51的常量類型 37
3.5.1　 整型常量 37
3.5.2　 浮點型常量 38
3.5.3　 字符型常量 39
3.5.4　 轉(zhuǎn)義字符 40
3.6　 變量作用域 41
3.6.1　 變量作用域的基本規(guī)則 41
3.6.2　 自動變量 42
3.6.3　 全局變量 43
3.6.4　 靜態(tài)變量 44
3.6.5　 寄存器變量 45
3.7　 分隔符與const修飾符 45
3.7.1　 C51分隔符 45
3.7.2　 const修飾符 46
3.8　 C51的運算符 47
3.8.1　 算術(shù)運算符 47
3.8.2　 邏輯運算符 49
3.8.3　 關(guān)系運算符 50
3.8.4　 位運算符 51
3.8.5　 “,”運算符 53
3.8.6　 “?”運算符 54
3.8.7　 “sizeof”運算符 55
3.8.8　 地址操作運算符 55
3.8.9　 聯(lián)合操作運算符 56
3.8.10　 類型轉(zhuǎn)換運算符 56
3.8.11　 運算符優(yōu)先級和結(jié)合性 57
3.9　 C51的表達式 59
3.9.1　 算術(shù)表達式 59
3.9.2　 賦值表達式 59
3.9.3　 逗號表達式 61
3.9.4　 關(guān)系表達式 61
3.9.5　 邏輯表達式 62
3.10　 小結(jié) 63
3.11　 上機實踐 63
第4章　 C51語句和流程 65
4.1　 C51語句 65
4.1.1　 變量聲明語句 65
4.1.2　 表達式語句 66
4.1.3　 復(fù)合語句 66
4.1.4　 循環(huán)語句 67
4.1.5　 條件語句 70
4.1.6　 開關(guān)語句 75
4.1.7　 程序跳轉(zhuǎn)語句 76
4.1.8　 函數(shù)調(diào)用語句 78
4.1.9　 函數(shù)返回語句 79
4.1.10　 空語句 80
4.2　 C51的流程控制結(jié)構(gòu)及程序示例 81
4.2.1　 順序結(jié)構(gòu) 81
4.2.2　 選擇結(jié)構(gòu) 81
4.2.3　 循環(huán)結(jié)構(gòu) 81
4.2.4　 流程控制結(jié)構(gòu)程序示例 82
4.3　 小結(jié) 83
4.4　 上機實踐 83
第5章　 C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 85
5.1　 C51的數(shù)組 85
5.1.1　 數(shù)組定義及數(shù)組元素 85
5.1.2　 一維數(shù)組 87
5.1.3　 一維字符串?dāng)?shù)組 90
5.1.4　 二維數(shù)組 92
5.1.5　 二維字符串?dāng)?shù)組 95
5.1.6　 多維數(shù)組 96
5.2　 C51的指針 97
5.2.1　 指針及相關(guān)概念 97
5.2.2　 指針變量的定義及賦值 98
5.2.3　 取址運算符和取值運算符 101
5.2.4　 指針變量的運算 102
5.2.5　 C51的字符指針 103
5.2.6　 C51的數(shù)組指針 104
5.2.7　 C51的指針數(shù)組 109
5.3　 C51的結(jié)構(gòu) 111
5.3.1　 結(jié)構(gòu)的聲明 111
5.3.2　 結(jié)構(gòu)變量的聲明 112
5.3.3　 結(jié)構(gòu)變量的初始化 114
5.3.4　 結(jié)構(gòu)變量的使用 115
5.3.5　 C51的結(jié)構(gòu)數(shù)組 116
5.3.6　 C51的結(jié)構(gòu)指針 117
5.3.7　 C51的嵌套式結(jié)構(gòu) 121
5.3.8　 C51的位結(jié)構(gòu) 122
5.4　 C51的聯(lián)合 123
5.4.1　 聯(lián)合的聲明和使用 123
5.4.2　 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的區(qū)別 128
5.5　 C51的枚舉 129
5.5.1　 枚舉和枚舉變量的聲明 129
5.5.2　 枚舉變量的賦值和使用 131
5.6　 C51的位域 133
5.6.1　 位域和位域變量的聲明 133
5.6.2　 位域變量的使用 135
5.7　 C51的自定義類型 136
5.7.1　 自定義類型的聲明 136
5.7.2　 自定義類型的使用 136
5.8　 小結(jié) 137
5.9　 上機實踐 137
第6章　 C51的函數(shù) 138
6.1　 函數(shù) 138
6.1.1　 函數(shù)的概述 138
6.1.2　 函數(shù)的分類 139
6.1.3　 函數(shù)的定義 140
6.1.4　 函數(shù)的參數(shù) 142
6.1.5　 函數(shù)的返回值 146
6.2　 函數(shù)的作用域 147
6.2.1　 函數(shù)的作用范圍 147
6.2.2　 函數(shù)變量的作用域 147
6.3　 函數(shù)的調(diào)用 149
6.3.1　 賦值調(diào)用 149
6.3.2　 引用調(diào)用 150
6.3.3　 遞歸調(diào)用 150
6.3.4　 嵌套調(diào)用 152
6.4　 C51的main函數(shù) 153
6.4.1　 無參main函數(shù) 153
6.4.2　 有參main函數(shù) 154
6.5　 C51的庫函數(shù) 154
6.5.1　 I/O函數(shù)庫 154
6.5.2　 標準函數(shù)庫 166
6.5.3　 字符函數(shù)庫 174
6.5.4　 字符串函數(shù)庫 186
6.5.5　 內(nèi)部函數(shù)庫 201
6.5.6　 數(shù)學(xué)函數(shù)庫 204
6.5.7　 絕對地址訪問函數(shù)庫 209
6.5.8　 變量參數(shù)表函數(shù)庫 212
6.5.9　 全程跳轉(zhuǎn)函數(shù)庫 214
6.5.10　 偏移量函數(shù)庫 215
6.6　 小結(jié) 216
6.7　 上機實踐 216
第7章　 C51的存儲結(jié)構(gòu) 218
7.1　 單片機的存儲器結(jié)構(gòu) 218
7.1.1　 51系列單片機的存儲區(qū)域 218
7.1.2　 片內(nèi)RAM的存儲器結(jié)構(gòu) 218
7.2　 C51的存儲類型 219
7.2.1　 code存儲類型 220
7.2.2　 data存儲類型 220
7.2.3　 bdata存儲類型 220
7.2.4　 idata存儲類型 221
7.2.5　 pdata存儲類型 221
7.2.6　 xdata存儲類型 222
7.3　 C51的擴展數(shù)據(jù)類型 222
7.3.1　 sfr和sfr16型變量 223
7.3.2　 sbit型變量 223
7.3.3　 bit型變量 224
7.3.4　 51單片機寄存器的定義 224
7.4　 C51變量的存儲模式 226
7.4.1　 Small模式 227
7.4.2　 Compact模式 227
7.4.3　 Large模式 227
7.5　 C51的存儲器指針 228
7.5.1　 一般指針 228
7.5.2　 存儲器指針 229
7.6　 小結(jié) 231
7.7　 上機實踐 231
第8章　 C51的預(yù)處理命令和用戶配置文件 232
8.1　 C51的預(yù)處理命令概述 232
8.2　 文件包含指令 233
8.2.1　 #include命令 233
8.2.2　 C51常用的頭文件 234
8.3　 宏定義指令 234
8.3.1　 #define命令 235
8.3.2　 #undef命令 237
8.4　 條件編譯指令 238
8.4.1　 #if、#else和#endif命令 238
8.4.2　 #elif命令 239
8.4.3　 #ifdef、#ifndef命令 239
8.5　 其他編譯指令 241
8.5.1　 #line命令 241
8.5.2　 #error命令 241
8.5.3　 #pragma命令 242
8.6　 C51的用戶配置文件 243
8.6.1　 C51的啟動代碼詳解 243
8.6.2　 C51的變量初始化文件 248
8.6.3　 C51的基本I/O函數(shù)文件 249
8.6.4　 C51的分組配置文件 249
8.7　 小結(jié) 250
8.8　 上機實踐 250
第三篇　 C51單片機編程指南
第9章　 C51定時器/計數(shù)器程序設(shè)計 253
9.1　 定時器/計數(shù)器簡介 253
9.1.1　 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 253
9.1.2　 方式控制寄存器TMOD 254
9.1.3　 中斷控制寄存器TCON 255
9.1.4　 定時器/計數(shù)器的初值 257
9.1.5　 定時器/計數(shù)器的初始化 257
9.2　 定時器/計數(shù)器工作模式0的C51程序設(shè)計 257
9.2.1　 定時器/計數(shù)器工作模式0 258
9.2.2　 定時器/計數(shù)器模式0的程序設(shè)計 258
9.3　 定時器/計數(shù)器工作模式1的C51程序設(shè)計 259
9.3.1　 定時器/計數(shù)器工作模式1 259
9.3.2　 定時器/計數(shù)器模式1的程序設(shè)計 260
9.4　 定時器/計數(shù)器工作模式2的C51程序設(shè)計 261
9.4.1　 定時器/計數(shù)器工作模式2 261
9.4.2　 定時器/計數(shù)器模式2的程序設(shè)計 261
9.5　 定時器/計數(shù)器工作模式3的C51程序設(shè)計 262
9.5.1　 定時器/計數(shù)器工作模式3 262
9.5.2　 定時器/計數(shù)器模式3的程序設(shè)計 263
9.6　 小結(jié) 264
9.7　 上機實踐 264
第10章　 C51中斷程序設(shè)計 266
10.1　 單片機的中斷系統(tǒng) 266
10.1.1　 單片機的中斷類型 266
10.1.2　 中斷請求標志及其C51訪問 267
10.1.3　 中斷允許標志及其C51訪問 270
10.1.4　 中斷優(yōu)先級標志及其C51訪問 270
10.1.5　 中斷的C51處理過程 271
10.2　 外部中斷源的C51程序設(shè)計 274
10.3　 定時中斷源的C51程序設(shè)計 275
10.4　 串行中斷源的C51程序設(shè)計 276
10.5　 小結(jié) 277
10.6　 上機實踐 277
第11章　 C51串行接口程序設(shè)計 279
11.1　 51系列單片機的串行接口 279
11.1.1　 單片機串行通信概述 279
11.1.2　 單片機串行接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 280
11.1.3　 串行接口控制寄存器SCON 281
11.1.4　 特殊功能寄存器PCON 284
11.2　 串行口工作模式0的C51程序設(shè)計 284
11.2.1　 模式0的波特率 285
11.2.2　 模式0的數(shù)據(jù)發(fā)送及C51程序設(shè)計 285
11.2.3　 模式0的數(shù)據(jù)接收及C51程序設(shè)計 287
11.3　 串行口工作模式1的C51程序設(shè)計 289
11.3.1　 模式1的波特率 290
11.3.2　 模式1的數(shù)據(jù)發(fā)送及C51程序設(shè)計 291
11.3.3　 模式1的數(shù)據(jù)接收及C51程序設(shè)計 293
11.4　 串行口工作模式2的C51程序設(shè)計 295
11.4.1　 模式2的波特率 295
11.4.2　 模式2的數(shù)據(jù)發(fā)送及C51程序設(shè)計 295
11.4.3　 模式2的數(shù)據(jù)接收及C51程序設(shè)計 297
11.5　 串行口工作模式3的C51程序設(shè)計 299
11.5.1　 模式3的波特率 300
11.5.2　 模式3的數(shù)據(jù)發(fā)送及C51程序設(shè)計 301
11.5.3　 模式3的數(shù)據(jù)接收及C51程序設(shè)計 303
11.6　　小結(jié) 305
11.7　 上機實踐 305
第12章　 C51下的RTX-51實時多任務(wù)操作系統(tǒng) 307
12.1　 RTX-51實時多任務(wù)操作系統(tǒng)簡介 307
12.1.1　 單任務(wù)程序與多任務(wù)程序的比較 307
12.1.2　 RTX-51實時多任務(wù)操作系統(tǒng)種類 309
12.2　 RTX-51的系統(tǒng)函數(shù) 310
12.2.1　 中斷調(diào)用的發(fā)送信號函數(shù) 310
12.2.2　 清除信號標志函數(shù) 311
12.2.3　 啟動任務(wù)函數(shù) 311
12.2.4　 刪除任務(wù)函數(shù) 312
12.2.5　 當(dāng)前任務(wù)號函數(shù) 312
12.2.6　 任務(wù)調(diào)用的發(fā)送信號函數(shù) 313
12.2.7　 等待函數(shù) 313
12.3　 RTX-51的任務(wù)調(diào)度 316
12.3.1　 循環(huán)任務(wù)調(diào)度 316
12.3.2　 事件任務(wù)調(diào)度 316
12.3.3　 信號任務(wù)調(diào)度 317
12.3.4　 優(yōu)先級及搶先任務(wù)切換 318
12.3.5　 RTX-51的主要概念和特性 319
12.4　 RTX-51 Tiny的任務(wù)管理 320
12.4.1　 RTX-51 Tiny的任務(wù)狀態(tài) 320
12.4.2　 RTX-51 Tiny的事件 321
12.4.3　 RTX-51 Tiny的任務(wù)切換 321
12.5　 RTX-51 Tiny的系統(tǒng)配置 321
12.5.1　 RTX-51 Tiny系統(tǒng)配置文件 321
12.5.2　 RTX-51 Tiny系統(tǒng)參數(shù) 324
12.6　 RTX-51 Tiny的要求及注意事項 325
12.6.1　 RTX-51 Tiny的要求及技術(shù)參數(shù) 325
12.6.2　 RTX-51 Tiny的注意事項 326
12.7　 RTX-51 FULL實時多任務(wù)操作系統(tǒng)簡介 327
12.7.1　 RTX-51 FULL函數(shù)一覽 327
12.7.2　 RTX-51的技術(shù)參數(shù) 329
12.8　 小結(jié) 329
12.9　 上機實踐 329
第13章　 Keil m Vision3的調(diào)試和仿真 330
13.1　 Keil m Vision3的程序調(diào)試 330
13.1.1　 Keil m Vision3的程序調(diào)試模式 330
13.1.2　 斷點 332
13.1.3　 性能分析器 333
13.1.4　 代碼覆蓋分析器 335
13.1.5　 調(diào)試命令 336
13.2　 系統(tǒng)資源仿真 337
13.2.1　 并行I/O端口仿真 338
13.2.2　 寄存器仿真 339
13.2.3　 中斷仿真 342
13.2.4　 串行接口仿真 345
13.2.5　 定時器/計數(shù)器仿真 350
13.2.6　 看門狗定時器的仿真 356
13.2.7　 低功耗仿真 357
13.3　 小結(jié) 358
13.4　 上機實踐 359
第四篇　 C51程序設(shè)計典型案例
第14章　 C51矩陣式鍵盤程序設(shè)計 361
14.1　 鍵盤接口概述 361
14.1.1　 獨立式按鍵和矩陣式鍵盤 361
14.1.2　 鍵盤設(shè)計注意事項 362
14.2　　矩陣式鍵盤C51程序設(shè)計 363
14.2.1　 掃描法及C51程序設(shè)計 363
14.2.2　 線反轉(zhuǎn)法及C51程序設(shè)計 365
14.2.3　 中斷法及C51程序設(shè)計 367
14.3　 C51矩陣式鍵盤設(shè)計實例 369
14.3.1　 電路圖 369
14.3.2　 程序設(shè)計 370
14.4　 小結(jié) 373
14.5　 上機實踐 373
第15章　 C51液晶顯示模塊 374
15.1　 液晶顯示模塊概述 374
15.1.1　 液晶顯示模塊的分類 374
15.1.2　 液晶顯示模塊的特點 375
15.2　 液晶顯示控制驅(qū)動器 376
15.2.1　 液晶顯示控制驅(qū)動器概述 376
15.2.2　 液晶顯示控制驅(qū)動器功能說明 376
15.3　 液晶顯示控制器指令集 380
15.3.1　 基本指令集 380
15.3.2　 擴充指令集 383
15.3.3　 控制器指令操作方式 385
15.4　 點陣圖形型液晶操作子函數(shù) 386
15.4.1　 指令操作子函數(shù) 387
15.4.2　 數(shù)據(jù)操作子函數(shù) 387
15.4.3　 初始化子函數(shù) 388
15.4.4　 清屏子函數(shù) 388
15.4.5　 漢字顯示子函數(shù) 389
15.4.6　 圖形顯示子函數(shù) 390
15.5　 液晶漢字顯示實例 390
15.5.1　 電路設(shè)計 391
15.5.2　 程序設(shè)計 393
15.6　 液晶圖形顯示實例 395
15.6.1　 圖形數(shù)組的提取 395
15.6.2　 圖形顯示程序設(shè)計 397
15.7　 小結(jié) 399
15.8　 上機實踐 399
第16章　 C51模擬I2C總線 400
16.1　 I2C總線概述 400
16.1.1　 I2C總線工作原理 400
16.1.2　 I2C總線器件的尋址方式 401
16.1.3　 I2C總線數(shù)據(jù)操作 402
16.2　 I2C總線接口EEPROM存儲器 403
16.3　 C51模擬I2C總線協(xié)議 403
16.3.1　 延時子函數(shù) 403
16.3.2　 起始信號子函數(shù) 404
16.3.3　 終止信號子函數(shù) 404
16.3.4　 應(yīng)答信號子函數(shù) 405
16.3.5　 非應(yīng)答信號子函數(shù) 405
16.3.6　 應(yīng)答位檢查子函數(shù) 406
16.3.7　 單字節(jié)寫子函數(shù) 406
16.3.8　 單字節(jié)讀子函數(shù) 407
16.3.9　 多字節(jié)寫子函數(shù) 407
16.3.10　 多字節(jié)讀子函數(shù) 409
16.4　 C51讀寫EEPROM實例 410
16.4.1　 電路設(shè)計 410
16.4.2　 程序設(shè)計 411
16.4.3　 仿真分析 413
16.5　 小結(jié) 414
16.6　 上機實踐 414
第17章　 C51模擬單總線接口 415
17.1　 單總線接口概述 415
17.2　 單總線溫度傳感器及C51操作 416
17.2.1　 溫度傳感器DS18S20概述 416
17.2.2　 DS18S20的數(shù)據(jù)操作及指令 417
17.2.3　 DS18S20的訪問流程 419
17.2.4　 溫度轉(zhuǎn)換操作 420
17.2.5　 C51模擬單總線操作子函數(shù) 421
17.3　 C51單總線溫度傳感器實例 428
17.3.1　 電路設(shè)計 428
17.3.2　 程序設(shè)計 430
17.3.3　 仿真分析 433
17.4　 小結(jié) 433
17.5　 上機實踐 434
第18章　 實時時鐘芯片應(yīng)用 435
18.1　 實時時鐘芯片DS1302概述 435
18.1.1　 實時時鐘芯片DS1302引腳 435
18.1.2　 實時時鐘芯片DS1302的日期操作 436
18.1.3　 實時時鐘芯片DS1302的控制操作 437
18.1.4　 實時時鐘芯片DS1302的RAM操作 438
18.1.5　 實時時鐘芯片DS1302數(shù)據(jù)傳輸方式 438
18.2　 DS1302的控制子函數(shù) 440
18.2.1　 復(fù)位子函數(shù) 440
18.2.2　 字節(jié)讀取子函數(shù) 440
18.2.3　 字節(jié)寫入子函數(shù) 441
18.2.4　 年設(shè)置子函數(shù) 441
18.2.5　 月設(shè)置子函數(shù) 442
18.2.6　 日設(shè)置子函數(shù) 442
18.2.7　 星期設(shè)置子函數(shù) 442
18.2.8　 小時設(shè)置子函數(shù) 443
18.2.9　 分鐘設(shè)置子函數(shù) 443
18.2.10　 秒設(shè)置子函數(shù) 443
18.2.11　 寫保護子函數(shù) 444
18.2.12　 寫允許子函數(shù) 444
18.2.13　 充電控制子函數(shù) 444
18.2.14　 初始化子函數(shù) 444
18.2.15　 RAM字節(jié)寫入子函數(shù) 445
18.2.16　 時鐘顯示子函數(shù) 446
18.2.17　 多字節(jié)突發(fā)方式讀取RAM子函數(shù) 446
18.2.18　 多字節(jié)突發(fā)方式寫入RAM子函數(shù) 447
18.3　 C51讀寫實時時鐘芯片實例 448
18.3.1　 電路圖 448
18.3.2　 程序設(shè)計 448
18.3.3　 仿真分析 453
18.4　 小結(jié) 454
18.5　 上機實踐 454
第19章　 C51通信接口程序設(shè)計 456
19.1　 串行接口通信概述 456
19.1.1　 串行接口通信標準 456
19.1.2　 串行接口芯片 460
19.1.3　 雙機及多機通信原理 462
19.2　 C51雙機通信實例 462
19.2.1　 電路原理圖 462
19.2.2　 發(fā)送方程序設(shè)計 463
19.2.3　 接收方程序設(shè)計 465
19.3　 C51多機通信實例 466
19.3.1　 主機程序設(shè)計 467
19.3.2　 從機程序設(shè)計 471
19.4　 小結(jié) 475
19.5　 上機實踐 475
第20章　 道路交通燈多任務(wù)控制系統(tǒng) 476
20.1　 交通燈多任務(wù)控制系統(tǒng)概述 476
20.2　 C51交通燈多任務(wù)控制系統(tǒng) 476
20.2.1　 電路原理圖 477
20.2.2　 建立RTX-51 Tiny項目 477
20.2.3　 多任務(wù)劃分 478
20.2.4　 多任務(wù)程序設(shè)計 479
20.2.5　 串行通信及命令獲取子函數(shù) 487
20.2.6　 仿真調(diào)試 492
20.3　 小結(jié) 493
20.4　 上機實踐 493
第21章　 常見面試題及解答 495
21.1　 C51編程類面試題 495
21.1.1　 預(yù)處理 495
21.1.2　 C51語言基礎(chǔ) 496
21.1.3　 循環(huán) 498
21.1.4　 位操作 499
21.1.5　 實用子函數(shù) 500
21.2　 與MCS-51硬件相關(guān)的面試題 502
21.2.1　 MCS-51硬件基礎(chǔ) 502
21.2.2　 硬件編程 504