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基础篇1

第1章 初识单片机1

1.1 单片机的发展与应用1

1.1.1 发展概况1

1.1.2 发展趋势2

1.1.3 应用领域3

1.2 单片机的硬件结构4

1.2.1 基本组成4

1.2.2 中央处理器5

1.2.3 引脚功能8

1.2.4 存储器结构10

1.3 单片机最小系统14

1.3.1 电源15

1.3.2 时钟电路15

1.3.3 复位电路15

1.4 总结交流16

第2章 单片机开发工具与流程18

2.1 硬件开发工具Altium Designer18

2.1.1 创建集成元件库19

2.1.2 原理图设计32

2.1.3 PCB设计35

2.2 软件开发工具Keil41

2.2.1 工程项目的创建42

2.2.2 项目文件的设置46

2.2.3 编译与链接48

2.3 仿真与下载工具49

2.3.1 仿真器49

2.3.2 编程器49

2.3.3 单片机应用系统开发模式49

2.4 应用系统开发流程50

2.5 总结交流51

第3章 单片机C语言基础52

3.1 C51语言简介52

3.1.1 C51程序结构52

3.1.2 数据与数据类型55

3.1.3 常量与变量56

3.1.4 数据存储类型57

3.1.5 特殊功能寄存器的C51定义58

3.1.6 位变量的C51定义59

3.1.7 运算符与表达式59

3.2 C51的流程控制语句61

3.2.1 表达式语句61

3.2.2 复合语句62

3.2.3 条件语句62

3.2.4 开关语句64

3.2.5 循环语句65

3.2.6 跳转语句66

3.3 构造数据67

3.3.1 数组67

3.3.2 指针69

3.3.3 结构71

3.3.4 共用体72

3.3.5 枚举73

3.4 函数与中断子程序74

3.4.1 函数74

3.4.2 中断子程序75

3.5 总结交流76

第4章 输入／输出端口78

4.1 输入／输出口工作原理78

4.1.1 P0口78

4.1.2 P1口79

4.1.3 P2口80

4.1.4 P3口80

4.2 输出口的应用——声光报警81

4.2.1 实例说明81

4.2.2 硬件电路设计81

4.2.3 程序设计81

4.3 输入／输出口的应用——BCD拨码开关83

4.3.1 实例说明83

4.3.2 硬件电路设计83

4.3.3 程序设计84

4.4 总结交流86

第5章 中断系统87

5.1 中断系统的工作原理87

5.1.1 中断的概念87

5.1.2 中断的控制87

5.1.3 中断的响应过程91

5.2 外部中断边沿触发方式的应用——简易红外报警装置92

5.2.1 实例说明92

5.2.2 硬件电路设计92

5.2.3 程序设计92

5.3 外部中断电平触发方式的应用——键控LED94

5.3.1 实例说明94

5.3.2 硬件电路设计94

5.3.3 程序设计94

5.4 多级中断程序设计举例96

5.4.1 设计需求96

5.4.2 初始化子程序设计96

5.4.3 中断服务程序设计97

5.4.4 主程序设计97

5.5 总结交流98

第6章 定时／计数器99

6.1 定时／计数器的工作原理99

6.1.1 定时／计数器的结构99

6.1.2 定时／计数器的控制100

6.1.3 定时／计数器的工作模式101

6.2 定时方式的应用——霓虹灯104

6.2.1 实例说明104

6.2.2 硬件电路设计104

6.2.3 程序设计105

6.3 计数方式的应用——光电计数器108

6.3.1 实例说明108

6.3.2 硬件电路设计108

6.3.3 程序设计109

6.4 门控位的应用——电动机测速110

6.4.1 实例说明110

6.4.2 硬件电路设计111

6.4.3 程序设计111

6.5 总结交流113

第7章 串行通信接口114

7.1 串行通信接口的工作原理114

7.1.1 串行通信的基本概念114

7.1.2 串行通信接口的结构115

7.1.3 串行通信接口的工作方式117

7.1.4 波特率的设定方法119

7.2 串行接口的应用——人机对话119

7.2.1 实例说明119

7.2.2 硬件电路设计120

7.2.3 程序设计121

7.3 串行接口的应用——多机通信124

7.3.1 RS-485串行通信标准125

7.3.2 实例说明126

7.3.3 硬件电路设计126

7.3.4 自定义通信协议127

7.3.5 程序设计128

7.4 串行通信的软件模拟134

7.4.1 设计思路134

7.4.2 串口发送程序设计135

7.4.3 串口接收程序设计136

7.5 总结交流138

提高篇140

第8章 存储器及I/O口的扩展140

8.1 单片机外部并行总线结构140

8.1.1 单片机的三总线140

8.1.2 外部总线扩展的基本方法141

8.2 外部存储器的扩展145

8.2.1 程序存储器的扩展145

8.2.2 数据存储器的扩展147

8.3 并行I/O口扩展原理150

8.3.1 NEC8255芯片介绍150

8.3.2 NEC8255的扩展方法154

8.4 并行I/O口扩展应用——打印机接口156

8.4.1 实例说明156

8.4.2 硬件电路设计156

8.4.3 软件设计156

8.5 总结交流158

第9章 键盘与显示器的扩展159

9.1 键盘接口原理159

9.1.1 键盘实现方法159

9.1.2 键盘设计原理159

9.1.3 键盘扫描方法164

9.2 LED接口原理165

9.2.1 7段数码管的工作原理165

9.2.2 7段数码管的控制原理167

9.3 键盘及显示器的应用——电子密码锁170

9.3.1 实例说明170

9.3.2 硬件电路设计170

9.3.3 软件设计170

9.4 1602字符型LCM的应用——数字和字符的显示178

9.4.1 1602字符型LCM179

9.4.2 实例说明182

9.4.3 硬件电路设计182

9.4.4 软件设计183

9.5 12864点阵型LCM的应用——汉字和图形的显示186

9.5.1 12864点阵型LCM186

9.5.2 实例说明189

9.5.3 硬件电路设计189

9.5.4 软件设计190

9.6 总结交流199

第10章 常用数据传输接口与技术200

10.1 I2C总线200

10.1.1 I2C总线协议201

10.1.2 I2C总线的软件模拟205

10.1.3 EEPROM芯片AT24C64209

10.1.4 AT24C64的应用——接触式IC卡读写器212

10.2 SPI总线224

10.2.1 SPI总线协议224

10.2.2 SPI总线的软件模拟226

10.2.3 时钟芯片DS1302228

10.2.4 DS1302的应用——电子时钟231

10.3 1-Wire总线235

10.3.1 1-Wire总线器件简介236

10.3.2 1-Wire总线协议238

10.3.3 1-Wire总线的软件模拟242

10.3.4 数字温度传感器DS18B20244

10.3.5 DS18B20的应用——数字温度计248

10.4 总结交流252

第11章 A/D与D/A接口的扩展253

11.1 A/D转换器概述253

11.1.1 A/D转换器的转换原理253

11.1.2 A/D转换器的主要性能指标255

11.2 ADC0809的应用——数字电压表255

11.2.1 A/D转换芯片ADC0809256

11.2.2 实例说明257

11.2.3 硬件电路设计257

11.2.4 软件设计259

11.3 D/A转换器概述265

11.3.1 D/A转换器的转换原理265

11.3.2 D/A转换器的主要技术指标267

11.4 DAC0832的应用——波形发生器267

11.4.1 D/A转换芯片DAC0832268

11.4.2 实例说明274

11.4.3 硬件电路设计274

11.4.4 软件设计275

11.5 基于PWM技术的D/A转换器设计281

11.5.1 设计原理281

11.5.2 实例说明282

11.5.3 硬件电路设计282

11.5.4 软件设计283

11.6 总结交流286

精通篇287

第12章 电动机的单片机控制287

12.1 直流电动机概述287

12.1.1 直流电动机的工作原理287

12.1.2 直流电动机的转速290

12.1.3 直流电动机的特性曲线290

12.2 直流电动机的控制原理291

12.2.1 直流电动机的驱动方法291

12.2.2 直流电动机的转速检测295

12.2.3 直流电动机的控制方法298

12.2.4 直流电动机的单片机控制实例301

12.3 步进电动机概述306

12.3.1 步进电动机的工作机理306

12.3.2 步进电动机的工作方式307

12.4 步进电动机的控制原理308

12.4.1 步进电动机的控制方案308

12.4.2 步进电动机的位置控制312

12.4.3 步进电动机的速度控制315

12.5 总结交流319

第13章 触摸屏温度控制器设计320

13.1 方案设计320

13.1.1 系统功能要求320

13.1.2 系统结构及工作原理320

13.2 主要器件介绍321

13.2.1 温度传感器——铂电阻PT100321

13.2.2 16位A/D转换器ADS1110322

13.2.3 智能彩色液晶显示器YD-511A325

13.2.4 电阻式触摸屏327

13.2.5 触摸屏控制器ADS7846328

13.2.6 无线通信模块PTR4000330

13.3 硬件电路设计334

13.3.1 主控电路334

13.3.2 温度检测电路334

13.3.3 无线通信接口电路335

13.3.4 人机界面接口电路336

13.4 软件设计337

13.4.1 温度检测与处理337

13.4.2 触摸屏坐标定位算法344

13.4.3 人机界面设计346

13.4.4 无线通信接口设计351

13.5 系统调试356

13.6 总结交流356

第14章 汽车防盗报警系统设计357

14.1 方案设计357

14.1.1 系统主要功能358

14.1.2 系统结构及工作原理358

14.2 主要器件介绍359

14.2.1 超声波传感器359

14.2.2 CSM模块TC35i360

14.2.3 看门狗芯片MAX813L362

14.3 硬件电路设计362

14.3.1 主控电路362

14.3.2 超声波测距电路363

14.3.3 CSM模块TC35i外围电路364

14.3.4 断油控制电路365

14.3.5 电源电路365

14.4 软件设计366

14.4.1 系统软件处理流程366

14.4.2 超声波测距原理369

14.4.3 入侵检测程序369

14.4.4 GSM短信规约372

14.4.5 短信收发处理程序376

14.4.6 电话处理程序386

14.4.7 看门狗控制389

14.5 系统调试389

14.6 总结交流391

附录392

附录A MCS-51系统单片机的指令表392

附录B C语言和汇编语言的混合编程399

附录C 8051单片机的头文件405

附录D 常用ASCII码表408

参考文献410