正版新书]单片机原理与应用 深入理解51单片机体系结构及C语言开

第1章 如何学习单片机 ………………………………………………………………………………… 1
1.1 学什么类型的单片机 ……………………………………………………………………………… 1
1.2 学习单片机的很好方法 …………………………………………………………………………… 2
1.3 单片机学习的准备工作 …………………………………………………………………………… 3
1.4 单片机开发软件环境搭建 ………………………………………………………………………… 4
1.5 KeilC51基本概况 ………………………………………………………………………………… 7
1.6 答读者问 …………………………………………………………………………………………… 8
第2章 点亮你的LED ………………………………………………………………………………… 10
2.1 单片机的内部资源………………………………………………………………………………… 10
2.2 单片机最小系统…………………………………………………………………………………… 11
2.2.1 电源 ……………………………………………………………………………………… 11
2.2.2 晶振 ……………………………………………………………………………………… 12
2.2.3 复位电路 ………………………………………………………………………………… 12
2.3 LED 小灯 ………………………………………………………………………………………… 13
2.4 程序代码编写……………………………………………………………………………………… 14
2.4.1 特殊功能寄存器和位定义 ……………………………………………………………… 14
2.4.2 新建一个工程 …………………………………………………………………………… 16
2.4.3 编写点亮小灯的程序 …………………………………………………………………… 19
2.5 程序下载…………………………………………………………………………………………… 22
2.6 习题………………………………………………………………………………………………… 24
第3章 硬件基础知识学习 …………………………………………………………………………… 25
3.1 电磁干扰…………………………………………………………………………………………… 25
3.2 去耦电容的应用…………………………………………………………………………………… 25
3.3 三极管在数字电路中的应用……………………………………………………………………… 27
3.3.1 三极管的初步认识 ……………………………………………………………………… 28
3.3.2 三极管的原理 …………………………………………………………………………… 28
3.3.3 三极管的应用 …………………………………………………………………………… 29
3.4 74HC138三八译码器的应用 …………………………………………………………………… 32
3.5 LED 闪烁程序 …………………………………………………………………………………… 35
3.6 习题………………………………………………………………………………………………… 36
第4章 C语言基础以及流水灯的实现 ……………………………………………………………… 37
4.1 二进制、十进制和十六进制 ……………………………………………………………………… 37
4.2 C 语言变量类型和范围 …………………………………………………………………………… 38

Ⅷ


4.3 C 语言基本运算符 ………………………………………………………………………………… 39
4.4 for循环语句 ……………………………………………………………………………………… 40
4.5 while循环语句 …………………………………………………………………………………… 41
4.6 函数的简单介绍…………………………………………………………………………………… 42
4.7 Keil软件延时……………………………………………………………………………………… 43
4.8 流水灯程序………………………………………………………………………………………… 47
4.9 习题………………………………………………………………………………………………… 49
第5章 定时器与数码管基础 ………………………………………………………………………… 50
5.1 逻辑电路与逻辑运算……………………………………………………………………………… 50
5.2 定时器……………………………………………………………………………………………… 52
5.2.1 初步认识定时器 ………………………………………………………………………… 52
5.2.2 定时器相关的寄存器 …………………………………………………………………… 52
5.2.3 定时器的应用 …………………………………………………………………………… 55
5.3 数码管……………………………………………………………………………………………… 57
5.3.1 数码管概述 ……………………………………………………………………………… 57
5.3.2 数码管的真值表 ………………………………………………………………………… 59
5.3.3 数码管的静态显示 ……………………………………………………………………… 60
5.4 习题………………………………………………………………………………………………… 61
第6章 中断与数码管动态显示 ……………………………………………………………………… 62
6.1 C 语言的数组 ……………………………………………………………………………………… 62
6.1.1 数组的基本概念 ………………………………………………………………………… 62
6.1.2 数组的声明 ……………………………………………………………………………… 63
6.1.3 数组的初始化 …………………………………………………………………………… 63
6.1.4 数组的使用和赋值 ……………………………………………………………………… 63
6.2 if语句 ……………………………………………………………………………………………… 63
6.3 switch语句………………………………………………………………………………………… 65
6.4 数码管的动态显示………………………………………………………………………………… 66
6.4.1 动态显示的基本原理 …………………………………………………………………… 66
6.4.2 数码管显示消隐 ………………………………………………………………………… 69
6.5 单片机中断系统…………………………………………………………………………………… 71
6.5.1 中断的产生背景 ………………………………………………………………………… 71
6.5.2 定时器中断的应用 ……………………………………………………………………… 71
6.5.3 中断的优先级 …………………………………………………………………………… 74
6.6 习题………………………………………………………………………………………………… 76
第7章 变量进阶与点阵LED ………………………………………………………………………… 77
7.1 变量的作用域……………………………………………………………………………………… 77
7.1.1 局部变量 ………………………………………………………………………………… 77
7.1.2 全局变量 ………………………………………………………………………………… 77
7.2 变量的存储类别…………………………………………………………………………………… 78
7.3 点阵的初步认识…………………………………………………………………………………… 80
7.4 点阵的图形显示…………………………………………………………………………………… 82
7.5 点阵的动画显示…………………………………………………………………………………… 87

Ⅸ

7.5.1 点阵的纵向移动 ………………………………………………………………………… 87
7.5.2 点阵的横向移动 ………………………………………………………………………… 90
7.6 习题………………………………………………………………………………………………… 94
第8章 函数进阶与按键 ………………………………………………………………………………… 95
8.1 单片机最小系统…………………………………………………………………………………… 95
8.1.1 电源 ……………………………………………………………………………………… 95
8.1.2 晶振 ……………………………………………………………………………………… 95
8.1.3 复位电路 ………………………………………………………………………………… 96
8.2 函数的调用………………………………………………………………………………………… 97
8.3 函数的形式参数和实际参数 …………………………………………………………………… 100
8.4 按键 ……………………………………………………………………………………………… 100
8.4.1 独立按键………………………………………………………………………………… 100
8.4.2 矩阵按键………………………………………………………………………………… 102
8.4.3 独立按键的扫描………………………………………………………………………… 102
8.4.4 按键消抖………………………………………………………………………………… 105
8.4.5 矩阵按键的扫描………………………………………………………………………… 109
8.5 简易加法计算器 ………………………………………………………………………………… 112
8.6 习题 ……………………………………………………………………………………………… 116
第9章 实例练习与经验积累 ………………………………………………………………………… 117
9.1 数字秒表实例 …………………………………………………………………………………… 117
9.1.1 不同数据类型间的相互转换…………………………………………………………… 117
9.1.2 定时时间精准性调整…………………………………………………………………… 118
9.1.3 字节操作修改位的技巧………………………………………………………………… 119
9.1.4 数码管扫描刷新函数算法的改进……………………………………………………… 119
9.1.5 秒表程序………………………………………………………………………………… 120
9.2 PWM 知识与实例 ……………………………………………………………………………… 121
9.3 交通灯实例 ……………………………………………………………………………………… 122
9.4 51单片机 RAM 区域的划分 …………………………………………………………………… 123
9.5 长短按键的应用 ………………………………………………………………………………… 124
9.6 习题 ……………………………………………………………………………………………… 124
第10章 UART串口通信 ……………………………………………………………………………… 125
10.1 串行通信的初步认识…………………………………………………………………………… 125
10.2 RS-232串口 …………………………………………………………………………………… 126
10.3 USB转换为串口通信 ………………………………………………………………………… 127
10.4 I/O 口模拟 UART 串口通信 ………………………………………………………………… 128
10.5 UART 串口通信的基本应用 ………………………………………………………………… 132
10.5.1 通信的三种基本类型………………………………………………………………… 132
10.5.2 UART 模块介绍 …………………………………………………………………… 132
10.5.3 UART 串口程序 …………………………………………………………………… 134
10.6 通信实例与 ASCII码 ………………………………………………………………………… 135
10.7 习题……………………………………………………………………………………………… 140

Ⅹ

第11章 指针基础与1602液晶显示器的初步认识 …………………………………………… 141
11.1 指针的概念与指针变量的声明………………………………………………………………… 141
11.1.1 变量的地址…………………………………………………………………………… 141
11.1.2 指针变量的声明……………………………………………………………………… 142
11.1.3 指针的简单示例……………………………………………………………………… 144
11.2 指向数组元素的指针…………………………………………………………………………… 145
11.2.1 指向数组元素的指针和运算法则…………………………………………………… 145
11.2.2 指向数组元素指针实例……………………………………………………………… 146
11.3 字符数组和字符指针…………………………………………………………………………… 148
11.3.1 常量和符号常量……………………………………………………………………… 148
11.3.2 字符和字符串数组实例……………………………………………………………… 150
11.4 1602液晶显示器的认识 ……………………………………………………………………… 152
11.4.1 1602液晶显示器的硬件接口介绍 ………………………………………………… 152
11.4.2 1602液晶显示器的读写时序介绍 ………………………………………………… 154
11.4.3 1602液晶显示器的指令介绍 ……………………………………………………… 156
11.4.4 1602液晶显示器简单实例 ………………………………………………………… 156
11.5 习题……………………………………………………………………………………………… 158
第12章 1602液晶显示器与串口的应用实例 …………………………………………………… 159
12.1 通信时序解析…………………………………………………………………………………… 159
12.2 1602液晶显示器滚屏移动 …………………………………………………………………… 162
12.3 多个.c文件的初步认识 ……………………………………………………………………… 165
12.4 计算器实例……………………………………………………………………………………… 169
12.5 串口通信机制和实用的串口例程……………………………………………………………… 177
12.6 习题……………………………………………………………………………………………… 185
第13章 I2C总线与E2PROM ……………………………………………………………………… 186
13.1 I2C 时序初步认识 ……………………………………………………………………………… 186
13.2 I2C 寻址模式 …………………………………………………………………………………… 187
13.3 E2PROM 的学习 ……………………………………………………………………………… 192
13.3.1 E2PROM 单字节读写操作时序 …………………………………………………… 192
13.3.2 E2PROM 多字节读写操作时序 …………………………………………………… 198
13.3.3 E2PROM 的页写入 ………………………………………………………………… 201
13.4 I2C 和 E2PROM 的综合实验学习 …………………………………………………………… 204
13.5 习题……………………………………………………………………………………………… 208
第14章 实时时钟DS1302 …………………………………………………………………………… 209
14.1 BCD 的概念 …………………………………………………………………………………… 209
14.2 SPI时序初步认识 ……………………………………………………………………………… 210
14.3 实时时钟芯片 DS1302 ………………………………………………………………………… 212
14.3.1 DS1302的特点 ……………………………………………………………………… 212
14.3.2 DS1302的硬件信息 ………………………………………………………………… 213
14.3.3 DS1302寄存器介绍 ………………………………………………………………… 215
14.3.4 DS1302通信时序介绍 ……………………………………………………………… 216
14.3.5 DS1302的时钟突发模式 …………………………………………………………… 221

Ⅺ


14.4 复合数据类型…………………………………………………………………………………… 226
14.4.1 结构体数据类型……………………………………………………………………… 226
14.4.2 共用体数据类型……………………………………………………………………… 227
14.4.3 枚举数据类型………………………………………………………………………… 228
14.5 电子钟实例……………………………………………………………………………………… 229
14.6 习题……………………………………………………………………………………………… 240
第15章 红外通信与温度传感器DS18B20 ……………………………………………………… 241
15.1 红外线的基本原理……………………………………………………………………………… 241
15.2 红外遥控通信原理……………………………………………………………………………… 242
15.3 NEC 协议红外遥控器 ………………………………………………………………………… 244
15.4 温度传感器 DS18B20 ………………………………………………………………………… 251
15.5 习题……………………………………………………………………………………………… 260
第16章 模/数与数/模转换 ………………………………………………………………………… 261
16.1 模/数和数/模转换的基本概念………………………………………………………………… 261
16.2 ADC 的主要指标 ……………………………………………………………………………… 262
16.3 PCF8591的硬件接口 ………………………………………………………………………… 263
16.4 PCF8591的软件编程 ………………………………………………………………………… 264
16.5 A/D 差分输入信号 …………………………………………………………………………… 268
16.6 D/A 转换输出 ………………………………………………………………………………… 269
16.7 简易信号发生器实例…………………………………………………………………………… 271
16.8 习题……………………………………………………………………………………………… 275
第17章 实践项目:多功能电子钟 ………………………………………………………………… 276
17.1 类型说明………………………………………………………………………………………… 276
17.2 头文件…………………………………………………………………………………………… 277
17.3 条件编译………………………………………………………………………………………… 280
17.4 项目实战………………………………………………………………………………………… 282
17.4.1 项目需求分析………………………………………………………………………… 282
17.4.2 程序结构规划………………………………………………………………………… 282
17.4.3 程序代码编写………………………………………………………………………… 284
17.5 习题……………………………………………………………………………………………… 289
附录A ASCII码字符表 ……………………………………………………………………………… 290
附录B C语言运算符及优先级 ……………………………………………………………………… 291

宋雪松：国内知名单片机培训专家，嵌入式产品技术顾问。拥有十多年产品研发经验，曾主持研发多款通信与虚拟仪器产品，在硬件电路设计和嵌入式软件设计方面有丰富的项目实战经验。2010年创立金沙滩工作室，致力于实用化的单片机技术教育。曾录制《手把手教你学51单片机》视频教程，该教程以通俗的语言、专业的思路和精湛的技术获得了广大读者的一致好评，广为传播。曾出版《手把手教你学51单片机》（C语言版），获得第四届中国大学出版社优秀畅销书一等奖，被300多所高校选用，发行20余万册。

理论结合实践：本书旨在帮助读者奠定坚实的理论基础，提高实战开发技能。全书以单片机技术实践为主线，帮助读者从丰富的实践案例中逐步掌握单片机程序开发的方法，掌握电路设计的方法与技巧。
 编排循序渐进：本书理论知识的讲解由浅入深，项目实例的设计从简单到复杂，电路设计从单一部件到多部件协同，循序渐进培养读者分析单片机系统与构建实际电子系统的综合能力。
 兼顾经验技巧：本书作者是拥有多年实际项目研发经验的资深工程师，书中蕴含了大量实际工程项目中所采用的开发技巧和项目经验，有利于初学者快速领会要点，成长为独当一面的项目工程师。