單片機技術(shù)及項目訓練（第2版）

學習情境1　初識單片機………………………………………………………………………… 1
1．1　單片機基本知識………………………………………………………………………… 1
1．1．1　單片機定義………………………………………………………………………… 1
1．1．2　單片機的應(yīng)用領(lǐng)域………………………………………………………………… 2
1．1．3　單片機的發(fā)展歷程………………………………………………………………… 3
1．1．4　單片機的發(fā)展趨勢………………………………………………………………… 3
1．1．5　單片機主流廠商與主流產(chǎn)品……………………………………………………… 4
1．2　單片機存儲器結(jié)構(gòu)介紹………………………………………………………………… 7
1．2．1　存儲單元地址……………………………………………………………………… 7
1．2．2　80C51單片機存儲器結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 8
1．2．3　程序存儲器ROM 的使用方式…………………………………………………… 8
1．3　單片機的數(shù)據(jù)存儲器和特殊功能寄存器介紹………………………………………… 9
1．3．1　片內(nèi)RAM 分區(qū)…………………………………………………………………… 9
1．3．2　特殊功能寄存器區(qū)………………………………………………………………… 10
1．4　單片機最小系統(tǒng)………………………………………………………………………… 11
1．4．1　時鐘電路…………………………………………………………………………… 12
1．4．2　復位電路…………………………………………………………………………… 12
1．5　任務(wù)實施———單片機建立項目………………………………………………………… 14
1．5．1　單片機開發(fā)環(huán)境的安裝…………………………………………………………… 14
1．5．2　KeilC51注冊……………………………………………………………………… 17
1．5．3　Keil開發(fā)環(huán)境基本介紹………………………………………………………… 18
1．5．4　單片機程序下載…………………………………………………………………… 19
1．6　能力拓展———單片機領(lǐng)域分類及學習方法…………………………………………… 22
1．6．1　單片機與普通PC的參數(shù)對比…………………………………………………… 22
1．6．2　單片機領(lǐng)域分類…………………………………………………………………… 22
1．6．3　單片機學習方法…………………………………………………………………… 25
學習情境2　流水燈的實現(xiàn)…………………………………………………………………… 26
2．1　進制間的轉(zhuǎn)換…………………………………………………………………………… 26
2．1．1　二進制與十進制間的轉(zhuǎn)換………………………………………………………… 26
2．1．2　二進制與十六進制間的轉(zhuǎn)換……………………………………………………… 27
2．2　單片機中的存儲單位…………………………………………………………………… 27
2．3　無符號數(shù)與有符號數(shù)…………………………………………………………………… 27
2．4　C51語言的基礎(chǔ)知識介紹……………………………………………………………… 29
2．4．1　C和C51語言的概述…………………………………………………………… 29
2．4．2　C51語言的數(shù)據(jù)類型和范圍……………………………………………………… 29
2．4．3　C51語言的基本運算符…………………………………………………………… 35
2．5　C51語言的循環(huán)結(jié)構(gòu)語句……………………………………………………………… 38
2．5．1　while語句………………………………………………………………………… 39
2．5．2　do while語句…………………………………………………………………… 40
2．5．3　for語句…………………………………………………………………………… 41
2．5．4　循環(huán)的嵌套………………………………………………………………………… 43
2．5．5　表達式語句和復合語句…………………………………………………………… 43
2．6　C51語言的函數(shù)………………………………………………………………………… 44
2．6．1　函數(shù)的定義………………………………………………………………………… 45
2．6．2　函數(shù)的調(diào)用………………………………………………………………………… 46
2．6．3　被調(diào)函數(shù)的說明…………………………………………………………………… 46
2．6．4　函數(shù)的聲明………………………………………………………………………… 47
2．6．5　局部變量和全局變量……………………………………………………………… 48
2．7　任務(wù)實施———LED燈控制…………………………………………………………… 50
2．7．1　仿真硬件電路……………………………………………………………………… 50
2．7．2　仿真程序設(shè)計……………………………………………………………………… 50
2．8　能力拓展———LED燈花樣顯示……………………………………………………… 53
2．8．1　硬件電路…………………………………………………………………………… 53
2．8．2　軟件設(shè)計…………………………………………………………………………… 54
學習情境3　數(shù)碼管的顯示…………………………………………………………………… 56
3．1　數(shù)組的基本知識………………………………………………………………………… 56
3．1．1　數(shù)組的定義………………………………………………………………………… 56
3．1．2　數(shù)組的元素………………………………………………………………………… 57
3．1．3　數(shù)組的賦值………………………………………………………………………… 57
3．1．4　二維數(shù)組…………………………………………………………………………… 58
3．1．5　字符數(shù)組…………………………………………………………………………… 58
3．2　分支結(jié)構(gòu)程序…………………………………………………………………………… 59
3．2．1　if語句的幾種形式………………………………………………………………… 59
3．2．2　if語句的嵌套……………………………………………………………………… 61
3．2．3　條件表達式………………………………………………………………………… 62
3．3　單片機中斷系統(tǒng)………………………………………………………………………… 63
3．3．1　中斷系統(tǒng)概念……………………………………………………………………… 63
3．3．2　中斷源及中斷請求標志…………………………………………………………… 64
3．3．3　中斷系統(tǒng)的控制寄存器…………………………………………………………… 65
3．4　任務(wù)實施———數(shù)碼管的動態(tài)顯示……………………………………………………… 67
3．4．1　數(shù)碼管基礎(chǔ)………………………………………………………………………… 67
3．4．2　基本原理…………………………………………………………………………… 68
3．4．3　硬件電路…………………………………………………………………………… 69
3．4．4　軟件設(shè)計…………………………………………………………………………… 69
3．5　能力拓展———車流量統(tǒng)計器…………………………………………………………… 73
3．5．1　硬件電路及接口…………………………………………………………………… 73
3．5．2　車流量統(tǒng)計程序…………………………………………………………………… 74
學習情境4　定時器…………………………………………………………………………… 77
4．1　單片機的定時/計數(shù)器………………………………………………………………… 77
4．1．1　工作原理…………………………………………………………………………… 77
4．1．2　定時器寄存器……………………………………………………………………… 78
4．1．3　工作方式…………………………………………………………………………… 79
4．2　任務(wù)實施———數(shù)碼管的使用…………………………………………………………… 81
4．2．1　數(shù)碼管電路與單片機接口………………………………………………………… 81
4．2．2　數(shù)碼管顯示程序…………………………………………………………………… 82
4．3　能力拓展———定時器典型應(yīng)用………………………………………………………… 84
4．3．1　PWM 的調(diào)光實驗………………………………………………………………… 84
4．3．2　數(shù)字頻率計的設(shè)計………………………………………………………………… 90
學習情境5　人機信息交互…………………………………………………………………… 94
5．1　C51語言分支結(jié)構(gòu)程序………………………………………………………………… 94
5．1．1　break語句………………………………………………………………………… 94
5．1．2　continue語句……………………………………………………………………… 94
5．1．3　switch語句……………………………………………………………………… 96
5．2　任務(wù)實施———按鍵的應(yīng)用……………………………………………………………… 97
5．2．1　獨立式按鍵………………………………………………………………………… 97
5．2．2　矩陣式按鍵……………………………………………………………………… 100
5．3　能力拓展———一鍵多功能…………………………………………………………… 104
5．3．1　硬件電路………………………………………………………………………… 104
5．3．2　程序設(shè)計………………………………………………………………………… 106
學習情境6　串行通信技術(shù)應(yīng)用……………………………………………………………… 108
6．1　串行通信理論知識…………………………………………………………………… 108
6．1．1　串行通信的概念………………………………………………………………… 108
6．1．2　串行通信的分類………………………………………………………………… 109
6．1．3　通信方向分類…………………………………………………………………… 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　串口通信硬件電路…………………………………………………………………… 114
6．2．1　單片機控制電路………………………………………………………………… 114
6．2．2　電平信號轉(zhuǎn)換電路……………………………………………………………… 114
6．3　任務(wù)實施———串口通信的基本應(yīng)用………………………………………………… 115
6．4　能力拓展———基于串口的蜂鳴器控制……………………………………………… 117
學習情境7　液晶顯示實現(xiàn)…………………………………………………………………… 120
7．1　多C源文件的初步認識……………………………………………………………… 120
7．2　液晶顯示器的介紹…………………………………………………………………… 121????????????????????????????????????????????????????????????
7．2．1　1602液晶顯示器………………………………………………………………… 122
7．2．2　12864液晶顯示器……………………………………………………………… 127
7．3　任務(wù)實施———LCD1602液晶顯示…………………………………………………… 132
7．4　能力拓展———LCD12864顯示圖片………………………………………………… 137
學習情境8　電子萬年歷應(yīng)用………………………………………………………………… 148
8．1　BCD碼介紹…………………………………………………………………………… 148
8．1．1　基本概念………………………………………………………………………… 148
8．1．2　運算規(guī)則………………………………………………………………………… 148
8．2　SPI總線介紹………………………………………………………………………… 149
8．2．1　基本概念………………………………………………………………………… 149
8．2．2　工作模式………………………………………………………………………… 150
8．3　DS1302芯片介紹……………………………………………………………………… 152
8．3．1　DS1302芯片簡介………………………………………………………………… 152
8．3．2　DS1302的硬件信息……………………………………………………………… 152
8．3．3　DS1302寄存器介紹……………………………………………………………… 153
8．3．4　DS1302通信時序介紹…………………………………………………………… 155
8．4　任務(wù)實施———電子萬年歷應(yīng)用……………………………………………………… 156
8．4．1　仿真硬件電路…………………………………………………………………… 156
8．4．2　仿真程序設(shè)計…………………………………………………………………… 157
8．5　能力拓展———可更改的電子萬年歷應(yīng)用…………………………………………… 162
8．5．1　硬件電路………………………………………………………………………… 163
8．5．2　程序設(shè)計………………………………………………………………………… 163
學習情境9　簡易電壓表和信號發(fā)生器的應(yīng)用……………………………………………… 169
9．1　A/D和D/A 轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識……………………………………………………… 169
9．1．1　DAC概念及工作原理…………………………………………………………… 169
9．1．2　DAC的主要指標………………………………………………………………… 170
9．1．3　ADC概念及工作原理…………………………………………………………… 171
9．1．4　ADC的主要指標………………………………………………………………… 172
9．2　PCF8591的ADC和DAC實現(xiàn)……………………………………………………… 174
9．2．1　PCF8591芯片介紹……………………………………………………………… 174
9．2．2　PCF8591的ADC和DAC使用流程…………………………………………… 175
9．3　任務(wù)實施———簡易電壓表仿真應(yīng)用………………………………………………… 178
9．3．1　仿真硬件電路…………………………………………………………………… 178
9．3．2　仿真軟件設(shè)計…………………………………………………………………… 179
9．4　能力拓展———簡易信號發(fā)生器的應(yīng)用……………………………………………… 185
9．4．1　硬件電路………………………………………………………………………… 185
9．4．2　軟件設(shè)計………………………………………………………………………… 187
學習情境10　斷電信息保存技術(shù)…………………………………………………………… 190
10．1　I2C總線基礎(chǔ)知識…………………………………………………………………… 190
10．1．1　I2C總線時序…………………………………………………………………… 190
10．1．2　I2C總線尋址模式……………………………………………………………… 191
10．1．3　I2C總線工作過程……………………………………………………………… 193
10．2　EEPROM 芯片……………………………………………………………………… 194
10．2．1　EEPROM 基本知識…………………………………………………………… 194
10．2．2　EEPROM 芯片———AT24C02………………………………………………… 195
10．2．3　EEPROM 硬件電路及接口…………………………………………………… 196
10．3　任務(wù)實施———斷電信息保存技術(shù)…………………………………………………… 197
10．4　能力拓展———多個EEPROM 器件操作…………………………………………… 203
課后作業(yè)………………………………………………………………………………………… 209
附錄A　KeilC51軟件使用…………………………………………………………………… 218
附錄B　AT89S52 單片機燒寫軟件…………………………………………………………… 226
附錄C　常用的C51標準庫函數(shù)…………………………………………………………… 231
參考文獻………………………………………………………………………………………… 234