單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)例教程（C51版）

第1章　51單片機(jī)基礎(chǔ)　1
1．1　51單片機(jī)的發(fā)展和常見(jiàn)型號(hào)　1
1．1．1　51單片機(jī)的發(fā)展歷史　1
1．1．2　常見(jiàn)的51單片機(jī)　3
1．2　51單片機(jī)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)介紹　4
1．2．1　中央處理器　5
1．2．2　存儲(chǔ)器　7
1．2．3　外部引腳　10
1．2．4　時(shí)鐘模塊　12
1．3　51單片機(jī)的工作方式　13
1．3．1　復(fù)位工作方式　13
1．3．2　程序執(zhí)行方式　14
1．3．3　低功耗工作方式　14
1．3．4　其他工作　15
1．4　本章總結(jié)　15
第2章　51單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境　16
2．1　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　16
2．2　51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)　17
2．2．1　最小應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成　17
2．2．2　時(shí)鐘源　17
2．2．3　復(fù)位電路　18
2．2．4　供電系統(tǒng)　19
2．3　51單片機(jī)的Keil μVision軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境　25
2．3．1　Keil μVision的界面　25
2．3．2　Keil μVision的菜單詳解　26
2．3．3　使用Keil μVision　32
2．4　本章總結(jié)　34
第3章　51單片機(jī)的C51語(yǔ)言基礎(chǔ)　35
3．1　C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)、運(yùn)算符和表達(dá)式　36
3．1．1　數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型　36
3．1．2　常量和變量　37
3．1．3　存儲(chǔ)器和寄存器變量　38
3．1．4　算術(shù)運(yùn)算、賦值、邏輯運(yùn)算　40
3．1．5　位操作　42
3．1．6　自增減、復(fù)合和逗號(hào)運(yùn)算　43
3．1．7　運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)　44
3．2　C51語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)　45
3．2．1　順序結(jié)構(gòu)　45
3．2．2　選擇結(jié)構(gòu)　45
3．2．3　循環(huán)結(jié)構(gòu)　48
3．2．4　其他結(jié)構(gòu)語(yǔ)句　51
3．3　C51語(yǔ)言的函數(shù)　51
3．3．1　C51語(yǔ)言的函數(shù)的分類　51
3．3．2　函數(shù)的定義　52
3．3．3　函數(shù)的調(diào)用　54
3．3．4　內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)　56
3．3．5　變量類型以及存儲(chǔ)方式　56
3．4　C51語(yǔ)言的數(shù)組和指針　59
3．4．1　數(shù)組　59
3．4．2　指針　62
3．4．3　數(shù)組和指針　63
3．4．4　字符串和指針　65
3．4．5　數(shù)組、指針和函數(shù)的聯(lián)系　66
3．4．6　指針數(shù)組和指向指針的指針　67
3．5　C51語(yǔ)言的自構(gòu)造類型　68
3．5．1　結(jié)構(gòu)體　68
3．5．2　聯(lián)合體(共用體)　71
3．5．3　枚舉　73
3．6　本章小結(jié)　74
第4章　51單片機(jī)的并行I/O端口及其應(yīng)用　75
4．1　數(shù)據(jù)地址端口P0和P2　75
4．2　普通I/O端口P1　77
4．3　復(fù)用端口P3　77
4．4　數(shù)據(jù)—地址總線擴(kuò)展方法　78
4．5　應(yīng)用案例4．1——流水燈的實(shí)現(xiàn)　80
4．5．1　51單片機(jī)通過(guò)并行端口輸出電平　80
4．5．2　發(fā)光二極管(LED)基礎(chǔ)　81
4．5．3　流水燈的硬件電路　82
4．5．4　流水燈的應(yīng)用代碼　82
4．6　應(yīng)用案例4．2——按鍵指示燈的實(shí)現(xiàn)　84
4．6．1　51單片機(jī)通過(guò)并行端口讀入電平　84
4．6．2　獨(dú)立按鍵基礎(chǔ)　85
4．6．3　按鍵指示燈的硬件電路　86
4．6．4　按鍵指示燈的應(yīng)用代碼　86
4．7　本章總結(jié)　87
第5章　51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和外部中斷　88
5．1　51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)　88
5．1．1　51單片機(jī)的中斷源　89
5．1．2　51單片機(jī)的中斷引腳　89
5．1．3　51單片機(jī)的中斷相關(guān)控制寄存器　89
5．1．4　中斷向量地址和中斷標(biāo)志位　91
5．2　51單片機(jī)的中斷處理過(guò)程　93
5．3　51單片機(jī)的中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)　94
5．4　51單片機(jī)的外部中斷　95
5．4．1　外部中斷的控制　95
5．4．2　外部中斷的檢測(cè)和響應(yīng)　96
5．4．3　多個(gè)外部中斷信號(hào)的處理　96
5．5　應(yīng)用案例——外部中斷計(jì)數(shù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　99
5．5．1　51單片機(jī)使用外部中斷　99
5．5．2　單位數(shù)碼管基礎(chǔ)　100
5．5．3　三極管基礎(chǔ)　103
5．5．4　外部中斷計(jì)數(shù)系統(tǒng)的電路　105
5．5．5　外部中斷計(jì)數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　105
5．6　一個(gè)低電平觸發(fā)外部中斷的實(shí)驗(yàn)　107
5．6．1　實(shí)驗(yàn)的電路和應(yīng)用代碼　107
5．6．2　實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行結(jié)果分析　109
5．7　本章總結(jié)　109
第6章　51單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器　111
6．1　51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器的組成　111
6．2　51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器的寄存器　112
6．2．1　工作方式控制寄存器TMOD　112
6．2．2　控制寄存器TCON　113
6．2．3　數(shù)據(jù)寄存器TH0、TL0、和TH1、TL1　113
6．3　51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式　114
6．3．1　工作方式0　114
6．3．2　工作方式1　114
6．3．3　工作方式2　115
6．3．4　工作方式3　115
6．3．5　定時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷　116
6．4　51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器的使用　116
6．4．1　使用定時(shí)功能　116
6．4．2　使用計(jì)數(shù)功能　118
6．4．3　使用門控信號(hào)　120
6．4．4　定時(shí)計(jì)數(shù)器值的讀取　121
6．5　51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器的特殊應(yīng)用　121
6．6　應(yīng)用案例6．1——PWM波形發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)　122
6．6．1　PWM波形基礎(chǔ)　122
6．6．2　PWM波形發(fā)生器的應(yīng)用代碼　123
6．6．3　脈沖寬度可調(diào)的PWM波形發(fā)生器　124
6．7　應(yīng)用案例6．2 ——呼吸燈的實(shí)現(xiàn)　126
6．7．1　呼吸燈效果實(shí)現(xiàn)原理　126
6．7．2　RCL電路原理　126
6．7．3　呼吸燈的電路　127
6．7．4　呼吸燈的應(yīng)用代碼　128
6．8　中斷服務(wù)子程序帶來(lái)的時(shí)間誤差分析　130
6．9　本章總結(jié)　136
第7章　51單片機(jī)的串行通信模塊　137
7．1　51單片機(jī)串行通信的一些術(shù)語(yǔ)　137
7．2　51單片機(jī)串行通信模塊的組成　138
7．3　51單片機(jī)串行通信模塊的寄存器　138
7．3．1　串行通信模塊控制寄存器(SCON)　138
7．3．2　串行通信模塊數(shù)據(jù)寄存器(SBUF)　139
7．3．3　電源管理寄存器(PCON)　139
7．4　51單片機(jī)串行通信模塊的工作方式和使用　140
7．4．1　工作方式0　140
7．4．2　工作方式1　143
7．4．3　工作方式2、3　145
7．4．4　串行通信模塊的中斷　146
7．5　串行通信模塊的特殊應(yīng)用　146
7．6　應(yīng)用案例7．1——51單片機(jī)和PC通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　147
7．6．1　RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)和MAX232芯片基礎(chǔ)　147
7．6．2　51單片機(jī)和PC通信系統(tǒng)的電路　149
7．6．3　51單片機(jī)和PC通信的應(yīng)用代碼　150
7．6．4　PC的串口調(diào)試工具　151
7．7　應(yīng)用案例7．2——多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　152
7．7．1　多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)　152
7．7．2　多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　152
7．8　C51語(yǔ)言的輸入和輸出函數(shù)　155
7．8．1　putchar函數(shù)的使用方法　156
7．8．2　printf函數(shù)的使用方法　157
7．8．3　sprintf函數(shù)的使用方法　160
7．9　使用普通I/O引腳模擬串行通信模塊　162
7．9．1　I/O引腳模擬串行通信模塊的算法　162
7．9．2　I/O引腳模擬串行通信模塊的C51語(yǔ)言代碼　163
7．10　串行通信模塊的波特率自適應(yīng)　166
7．10．1　串行通信模塊的波特率自適應(yīng)算法　166
7．10．2　串行通信模塊波特率自適應(yīng)的C51語(yǔ)言代碼　167
7．11　串行通信模塊的“高速”通信　169
7．11．1　波特率固定的“高速”通信　169
7．11．2　波特率可變的“高速”通信應(yīng)用　170
7．12　串行通信模塊的波特率誤差　171
7．13　本章總結(jié)　173
第8章　51單片機(jī)的人機(jī)交互接口　174
8．1　數(shù)碼管基礎(chǔ)和應(yīng)用　175
8．1．1　多位數(shù)碼管介紹　175
8．1．2　多位數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219　179
8．2　1602液晶模塊基礎(chǔ)和應(yīng)用　185
8．2．1　1602液晶模塊基礎(chǔ)　186
8．2．2　1602液晶模塊的電路　189
8．2．3　1602液晶模塊的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　189
8．3　撥碼開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用　191
8．3．1　撥碼開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)　192
8．3．2　撥碼開(kāi)關(guān)的電路　192
8．3．3　撥碼開(kāi)關(guān)的操作步驟　193
8．3．4　撥碼開(kāi)關(guān)的應(yīng)用實(shí)例　193
8．4　行列掃描鍵盤基礎(chǔ)和應(yīng)用　195
8．4．1　行列掃描鍵盤基礎(chǔ)　195
8．4．2　行列掃描鍵盤的電路　196
8．4．3　行列掃描鍵盤的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　196
8．5　蜂鳴器基礎(chǔ)和應(yīng)用　197
8．5．1　蜂鳴器的基礎(chǔ)　197
8．5．2　蜂鳴器的電路　198
8．5．3　蜂鳴器的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　199
8．6　應(yīng)用案例8．1——簡(jiǎn)易頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)　199
8．6．1　51單片機(jī)的頻率測(cè)量算法　200
8．6．2　簡(jiǎn)易頻率計(jì)的電路結(jié)構(gòu)　200
8．6．3　簡(jiǎn)易頻率計(jì)的應(yīng)用代碼　201
8．7　應(yīng)用案例8．2——數(shù)字輸入模塊的實(shí)現(xiàn)　204
8．7．1　數(shù)字輸入模塊的工作原理　204
8．7．2　數(shù)字輸入模塊的電路結(jié)構(gòu)　204
8．7．3　數(shù)字輸入模塊的應(yīng)用代碼　205
8．8　應(yīng)用案例8．3——簡(jiǎn)易電子琴的實(shí)現(xiàn)　209
8．8．1　樂(lè)音的基礎(chǔ)知識(shí)　209
8．8．2　簡(jiǎn)易電子琴的電路結(jié)構(gòu)　210
8．8．3　簡(jiǎn)易電子琴的應(yīng)用代碼　211
8．9　本章總結(jié)　215
第9章　51單片機(jī)的通信接口　216
9．1　51單片機(jī)通信接口基礎(chǔ)　216
9．1．1　串行通信和并行通信　217
9．1．2　有線通信和線通信　217
9．2　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的通信模型和通信協(xié)議設(shè)計(jì)　218
9．2．1　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的通信模型　218
9．2．2　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的通信協(xié)議設(shè)計(jì)　219
9．3　51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的常用外部通信接口　219
9．3．1　SPI總線接口　219
9．3．2　I2C總線接口　221
9．3．3　1-wire總線接口　230
9．4　51單片機(jī)的并行通信接口　234
9．4．1　雙口RAM IDT7132基礎(chǔ)　234
9．4．2　雙單片機(jī)使用雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)通信　236
9．5　51單片機(jī)的串行通信接口　238
9．5．1　RS-422通信協(xié)議　238
9．5．2　RS-485通信協(xié)議　240
9．5．3　光電隔離器　242
9．6　本章總結(jié)　243
第10章　51單片機(jī)的A/D和D/A通道　244
10．1　51單片機(jī)的A/D采集通道基礎(chǔ)　244
10．1．1　A/D變換的過(guò)程　245
10．1．2　A/D變換的應(yīng)用電路構(gòu)成　247
10．1．3　A/D變換的保持電路　247
10．1．4　A/D芯片的分類　248
10．1．5　A/D芯片的選擇　248
10．1．6　A/D芯片對(duì)電源的需求　249
10．2　8位并行8通道A/D芯片ADC0809　249
10．2．1　ADC0809基礎(chǔ)　249
10．2．2　ADC0809的電路　251
10．2．3　ADC0809的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　252
10．3　51單片機(jī)的D/A輸出通道基礎(chǔ)　256
10．3．1　D/A轉(zhuǎn)換的過(guò)程　257
10．3．2　D/A模塊的分類　258
10．3．3　D/A芯片的選擇　258
10．3．4　A/D芯片對(duì)電源的需求　259
10．4　八位串行單通道D/A芯片MAX517　259
10．4．1　MAX517應(yīng)用基礎(chǔ)　259
10．4．2　MAX517的電路　260
10．4．3　MAX517的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　261
10．5　應(yīng)用案例10．1——自動(dòng)換擋電壓表的實(shí)現(xiàn)　262
10．5．1　電壓表的擋程和自動(dòng)換擋原理　262
10．5．2　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的信號(hào)放大　262
10．5．3　自動(dòng)換擋電壓表的電路結(jié)構(gòu)　264
10．5．4　自動(dòng)換擋電壓表的應(yīng)用代碼　265
10．6　應(yīng)用案例10．2——簡(jiǎn)易波形發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)　270
10．6．1　簡(jiǎn)易波形發(fā)生器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　270
10．6．2　簡(jiǎn)易波形發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)　271
10．6．3　簡(jiǎn)易波形發(fā)生器的應(yīng)用代碼　271
10．7　本章總結(jié)　277
第11章　51單片機(jī)的溫度和時(shí)間采集模塊　278
11．1　在51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中獲取溫度　279
11．2　DS18B20溫度傳感器　280
11．2．1　DS18B20基礎(chǔ)　280
11．2．2　DS18B20的電路　282
11．2．3　DS18B20的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　284
11．3　51單片機(jī)的時(shí)間采集通道　285
11．4　并行總線接口時(shí)鐘模塊DS12C887　286
11．4．1　DS12C887基礎(chǔ)　286
11．4．2　DS12C887的電路　289
11．4．3　DS12C887的操作步驟和驅(qū)動(dòng)函數(shù)　290
11．5　應(yīng)用案例11．1——多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　293
11．5．1　多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　293
11．5．2　多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)　293
11．5．3　多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　294
11．6　應(yīng)用案例11．2——簡(jiǎn)單數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)　302
11．6．1　簡(jiǎn)單數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)　302
11．6．2　簡(jiǎn)單數(shù)字時(shí)鐘的電路結(jié)構(gòu)　302
11．6．3　簡(jiǎn)單數(shù)字時(shí)鐘的應(yīng)用代碼　303
11．7　本章總結(jié)　304
附錄　51單片機(jī)的C51語(yǔ)言使用技巧　305
0．1　C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)技巧　305
0．1．1　養(yǎng)成好的編程習(xí)慣　305
0．1．2　宏定義　307
0．1．3　條件編譯　309
0．1．4　具體指針的應(yīng)用　311
0．1．5　一些關(guān)鍵字的使用　313
0．2　C51語(yǔ)言常用庫(kù)函數(shù)介紹　315
0．2．1　C51語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)基礎(chǔ)　315
0．2．2　庫(kù)文件和頭文件分類　316
0．2．3　C51語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)分類介紹　317
0．3　在Keil μVision中編寫(xiě)用戶自己的庫(kù)函數(shù)　321
0．3．1　用戶庫(kù)函數(shù)的建立步驟　321
0．3．2　用戶庫(kù)函數(shù)的引用步驟　322
0．3．3　一個(gè)用戶庫(kù)函數(shù)的應(yīng)用實(shí)例　322
0．4　C51語(yǔ)言的編譯常見(jiàn)報(bào)警錯(cuò)誤以及解決辦法　323
0．4．1　變量未被使用警告(Warning 280)　324
0．4．2　函數(shù)未被聲明警告(Warning C206)　324
0．4．3　頭文件法打開(kāi)錯(cuò)誤(Error C318)　325
0．4．4　函數(shù)名稱重復(fù)定義錯(cuò)誤(Error C237)　326
0．4．5　函數(shù)未被調(diào)用警告　326
0．4．6　函數(shù)未定義警告(warning C206)　327
0．4．7　內(nèi)存空間溢出錯(cuò)誤　327
0．4．8　函數(shù)重入警告　328
0．4．9　常見(jiàn)編譯器錯(cuò)誤列表　328