單片機應用技術實例教程（C51版）

第1章　51單片機基礎　1
1．1　51單片機的發(fā)展和常見型號　1
1．1．1　51單片機的發(fā)展歷史　1
1．1．2　常見的51單片機　3
1．2　51單片機的內(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單片機的工作方式　13
1．3．1　復位工作方式　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單片機的應用系統(tǒng)設計和軟件開發(fā)環(huán)境　16
2．1　51單片機應用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　16
2．2　51單片機最小應用系統(tǒng)　17
2．2．1　最小應用系統(tǒng)的構(gòu)成　17
2．2．2　時鐘源　17
2．2．3　復位電路　18
2．2．4　供電系統(tǒng)　19
2．3　51單片機的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單片機的C51語言基礎　35
3．1　C51語言的數(shù)據(jù)、運算符和表達式　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　算術運算、賦值、邏輯運算　40
3．1．5　位操作　42
3．1．6　自增減、復合和逗號運算　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單片機的并行I/O端口及其應用　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　復用端口P3　77
4．4　數(shù)據(jù)—地址總線擴展方法　78
4．5　應用案例4．1——流水燈的實現(xiàn)　80
4．5．1　51單片機通過并行端口輸出電平　80
4．5．2　發(fā)光二極管(LED)基礎　81
4．5．3　流水燈的硬件電路　82
4．5．4　流水燈的應用代碼　82
4．6　應用案例4．2——按鍵指示燈的實現(xiàn)　84
4．6．1　51單片機通過并行端口讀入電平　84
4．6．2　獨立按鍵基礎　85
4．6．3　按鍵指示燈的硬件電路　86
4．6．4　按鍵指示燈的應用代碼　86
4．7　本章總結(jié)　87
第5章　51單片機的中斷系統(tǒng)和外部中斷　88
5．1　51單片機的中斷系統(tǒng)　88
5．1．1　51單片機的中斷源　89
5．1．2　51單片機的中斷引腳　89
5．1．3　51單片機的中斷相關控制寄存器　89
5．1．4　中斷向量地址和中斷標志位　91
5．2　51單片機的中斷處理過程　93
5．3　51單片機的中斷服務程序設計　94
5．4　51單片機的外部中斷　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　96
5．4．3　多個外部中斷信號的處理　96
5．5　應用案例——外部中斷計數(shù)系統(tǒng)的實現(xiàn)　99
5．5．1　51單片機使用外部中斷　99
5．5．2　單位數(shù)碼管基礎　100
5．5．3　三極管基礎　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單片機的定時計數(shù)器　111
6．1　51單片機定時計數(shù)器的組成　111
6．2　51單片機定時計數(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單片機定時計數(shù)器的特殊應用　121
6．6　應用案例6．1——PWM波形發(fā)生器的實現(xiàn)　122
6．6．1　PWM波形基礎　122
6．6．2　PWM波形發(fā)生器的應用代碼　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　呼吸燈的應用代碼　128
6．8　中斷服務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單片機的串行通信模塊　137
7．1　51單片機串行通信的一些術語　137
7．2　51單片機串行通信模塊的組成　138
7．3　51單片機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用　146
7．6　應用案例7．1——51單片機和PC通信系統(tǒng)的實現(xiàn)　147
7．6．1　RS-232接口標準和MAX232芯片基礎　147
7．6．2　51單片機和PC通信系統(tǒng)的電路　149
7．6．3　51單片機和PC通信的應用代碼　150
7．6．4　PC的串口調(diào)試工具　151
7．7　應用案例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　166
7．10．1　串行通信模塊的波特率自適應算法　166
7．10．2　串行通信模塊波特率自適應的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單片機的人機交互接口　174
8．1　數(shù)碼管基礎和應用　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液晶模塊基礎和應用　185
8．2．1　1602液晶模塊基礎　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　撥碼開關基礎和應用　191
8．3．1　撥碼開關基礎　192
8．3．2　撥碼開關的電路　192
8．3．3　撥碼開關的操作步驟　193
8．3．4　撥碼開關的應用實例　193
8．4　行列掃描鍵盤基礎和應用　195
8．4．1　行列掃描鍵盤基礎　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　蜂鳴器基礎和應用　197
8．5．1　蜂鳴器的基礎　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　應用案例8．1——簡易頻率計的實現(xiàn)　199
8．6．1　51單片機的頻率測量算法　200
8．6．2　簡易頻率計的電路結(jié)構(gòu)　200
8．6．3　簡易頻率計的應用代碼　201
8．7　應用案例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)字輸入模塊的應用代碼　205
8．8　應用案例8．3——簡易電子琴的實現(xiàn)　209
8．8．1　樂音的基礎知識　209
8．8．2　簡易電子琴的電路結(jié)構(gòu)　210
8．8．3　簡易電子琴的應用代碼　211
8．9　本章總結(jié)　215
第9章　51單片機的通信接口　216
9．1　51單片機通信接口基礎　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單片機應用系統(tǒng)的通信模型和通信協(xié)議設計　218
9．2．1　51單片機應用系統(tǒng)的通信模型　218
9．2．2　51單片機應用系統(tǒng)的通信協(xié)議設計　219
9．3　51單片機應用系統(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單片機的并行通信接口　234
9．4．1　雙口RAM IDT7132基礎　234
9．4．2　雙單片機使用雙口RAM進行數(shù)據(jù)通信　236
9．5　51單片機的串行通信接口　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單片機的A/D和D/A通道　244
10．1　51單片機的A/D采集通道基礎　244
10．1．1　A/D變換的過程　245
10．1．2　A/D變換的應用電路構(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　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單片機的D/A輸出通道基礎　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應用基礎　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　單片機應用系統(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用代碼　265
10．6　應用案例10．2——簡易波形發(fā)生器的實現(xiàn)　270
10．6．1　簡易波形發(fā)生器設計基礎　270
10．6．2　簡易波形發(fā)生器的電路設計　271
10．6．3　簡易波形發(fā)生器的應用代碼　271
10．7　本章總結(jié)　277
第11章　51單片機的溫度和時間采集模塊　278
11．1　在51單片機應用系統(tǒng)中獲取溫度　279
11．2　DS18B20溫度傳感器　280
11．2．1　DS18B20基礎　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　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)的應用代碼　294
11．6　應用案例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)字時鐘的應用代碼　303
11．7　本章總結(jié)　304
附錄　51單片機的C51語言使用技巧　305
0．1　C51語言程序設計技巧　305
0．1．1　養(yǎng)成好的編程習慣　305
0．1．2　宏定義　307
0．1．3　條件編譯　309
0．1．4　具體指針的應用　311
0．1．5　一些關鍵字的使用　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　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