單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實例教程（C51版）

第1章　51單片機(jī)基礎(chǔ)　1
1．1　51單片機(jī)的發(fā)展和常見型號　1
1．1．1　51單片機(jī)的發(fā)展歷史　1
1．1．2　常見的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　存儲器　7
1．2．3　外部引腳　10
1．2．4　時鐘模塊　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)計和軟件開發(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語言基礎(chǔ)　35
3．1　C51語言的數(shù)據(jù)、運算符和表達(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　存儲器和寄存器變量　38
3．1．4　算術(shù)運算、賦值、邏輯運算　40
3．1．5　位操作　42
3．1．6　自增減、復(fù)合和逗號運算　43
3．1．7　運算符的優(yōu)先級　44
3．2　C51語言的結(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)語句　51
3．3　C51語言的函數(shù)　51
3．3．1　C51語言的函數(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　變量類型以及存儲方式　56
3．4　C51語言的數(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——流水燈的實現(xiàn)　80
4．5．1　51單片機(jī)通過并行端口輸出電平　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——按鍵指示燈的實現(xiàn)　84
4．6．1　51單片機(jī)通過并行端口讀入電平　84
4．6．2　獨立按鍵基礎(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)的中斷處理過程　93
5．3　51單片機(jī)的中斷服務(wù)程序設(shè)計　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　外部中斷的檢測和響應(yīng)　96
5．4．3　多個外部中斷信號的處理　96
5．5　應(yīng)用案例——外部中斷計數(shù)系統(tǒng)的實現(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　外部中斷計數(shù)系統(tǒng)的電路　105
5．5．5　外部中斷計數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　105
5．6　一個低電平觸發(fā)外部中斷的實驗　107
5．6．1　實驗的電路和應(yīng)用代碼　107
5．6．2　實驗的運行結(jié)果分析　109
5．7　本章總結(jié)　109
第6章　51單片機(jī)的定時計數(shù)器　111
6．1　51單片機(jī)定時計數(shù)器的組成　111
6．2　51單片機(jī)定時計數(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)定時計數(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　定時計數(shù)器的中斷　116
6．4　51單片機(jī)定時計數(shù)器的使用　116
6．4．1　使用定時功能　116
6．4．2　使用計數(shù)功能　118
6．4．3　使用門控信號　120
6．4．4　定時計數(shù)器值的讀取　121
6．5　51單片機(jī)定時計數(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 ——呼吸燈的實現(xiàn)　126
6．7．1　呼吸燈效果實現(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)子程序帶來的時間誤差分析　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　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——多點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)　152
7．7．1　多點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)　152
7．7．2　多點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　152
7．8　C51語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)動函數(shù)　189
8．3　撥碼開關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用　191
8．3．1　撥碼開關(guān)基礎(chǔ)　192
8．3．2　撥碼開關(guān)的電路　192
8．3．3　撥碼開關(guān)的操作步驟　193
8．3．4　撥碼開關(guān)的應(yīng)用實例　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)動函數(shù)　199
8．6　應(yīng)用案例8．1——簡易頻率計的實現(xiàn)　199
8．6．1　51單片機(jī)的頻率測量算法　200
8．6．2　簡易頻率計的電路結(jié)構(gòu)　200
8．6．3　簡易頻率計的應(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——簡易電子琴的實現(xiàn)　209
8．8．1　樂音的基礎(chǔ)知識　209
8．8．2　簡易電子琴的電路結(jié)構(gòu)　210
8．8．3　簡易電子琴的應(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　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　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)動函數(shù)　261
10．5　應(yīng)用案例10．1——自動換擋電壓表的實現(xiàn)　262
10．5．1　電壓表的擋程和自動換擋原理　262
10．5．2　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的信號放大　262
10．5．3　自動換擋電壓表的電路結(jié)構(gòu)　264
10．5．4　自動換擋電壓表的應(yīng)用代碼　265
10．6　應(yīng)用案例10．2——簡易波形發(fā)生器的實現(xiàn)　270
10．6．1　簡易波形發(fā)生器設(shè)計基礎(chǔ)　270
10．6．2　簡易波形發(fā)生器的電路設(shè)計　271
10．6．3　簡易波形發(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)動函數(shù)　284
11．3　51單片機(jī)的時間采集通道　285
11．4　并行總線接口時鐘模塊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)動函數(shù)　290
11．5　應(yīng)用案例11．1——多點溫度采集系統(tǒng)的實現(xiàn)　293
11．5．1　多點溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計　293
11．5．2　多點溫度采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)　293
11．5．3　多點溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用代碼　294
11．6　應(yīng)用案例11．2——簡單數(shù)字時鐘的實現(xiàn)　302
11．6．1　簡單數(shù)字時鐘的設(shè)計　302
11．6．2　簡單數(shù)字時鐘的電路結(jié)構(gòu)　302
11．6．3　簡單數(shù)字時鐘的應(yīng)用代碼　303
11．7　本章總結(jié)　304
附錄　51單片機(jī)的C51語言使用技巧　305
0．1　C51語言程序設(shè)計技巧　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語言常用庫函數(shù)介紹　315
0．2．1　C51語言的庫函數(shù)基礎(chǔ)　315
0．2．2　庫文件和頭文件分類　316
0．2．3　C51語言的庫函數(shù)分類介紹　317
0．3　在Keil μVision中編寫用戶自己的庫函數(shù)　321
0．3．1　用戶庫函數(shù)的建立步驟　321
0．3．2　用戶庫函數(shù)的引用步驟　322
0．3．3　一個用戶庫函數(shù)的應(yīng)用實例　322
0．4　C51語言的編譯常見報警錯誤以及解決辦法　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　頭文件法打開錯誤(Error C318)　325
0．4．4　函數(shù)名稱重復(fù)定義錯誤(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)存空間溢出錯誤　327
0．4．8　函數(shù)重入警告　328
0．4．9　常見編譯器錯誤列表　328