单片机C语言实践教程

雷建龙，教授，从事教学工作36年。曾作为主编公开出版教材四本。多次获很好教师称号，主持完成省职业院校应用电子技术专业教学标准，主持课题获过中国职教学会一等奖，完成多项省级以上课题，公开发表论文60余篇，其中核心论文10篇。

第1章 认识单片机并制作、使用单片机系统 1 1.1 单片机控制的跑马灯 2 1.1.1 开发板实物图 2 1.1.2 实物图说明 2 1.1.3 下载控制程序到单片机中 2 1.2 知识链接：单片机及其应用 4 1.2.1 单片机及其发展的特点 4 1.2.2 单片机嵌入式系统的应用领域及特点 5 ? 项目一 跑马灯的设计与制作 7 ? 项目一 任务1 点亮8个发光二极管 7 1.3 用单片机点亮8个发光二极管 7 1.3.1 实物图 7 1.3.2 步骤 7 1.4 知识链接：MCS-51系列单片机 9 1.4.1 MCS-51系列单片机内部功能简介 9 1.4.2 引脚及功能介绍 11 1.5 单片机运行的基本过程 12 1.6 单片机复位及复位电路、时钟电路、时序与机器周期 12 1.6.1 单片机复位及复位电路 12 1.6.2 时钟电路 14 1.6.3 时序的概念 14 1.6.4 机器周期的计算 15 1.7 补充知识：二进制数 15 1.7.1 十进制数 15 1.7.2 二进制数 15 1.7.3 二进制数与十进制数的相互转换 15 1.7.4 十六进制数 16 1.7.5 有符号数的表示方法 17 1.7.6 位、字节、字 17 1.7.7 BCD码 17 1.7.8 ASCⅡ码 18 小结 18 习题 19 第2章 Keil C的操作及单片机的存储器、I/O接口 21 ? 项目一 任务2 Keil C的操作练习 22 2.1 Keil C软件的操作 22 2.2 MCS-51系列单片机存储器的结构 29 2.2.1 程序存储器 30 2.2.2 内部数据存储器 31 2.2.3 外部数据存储器 32 ? 项目一 任务3 测试与改变I/O端口的状态 32 2.3 I/O端口的测试 32 2.4 I/O端口的内部结构与特点 33 2.4.1 P1口的结构组成 33 2.4.2 P0口的结构组成 34 2.5 补充知识：数字电子技术相关内容 35 2.5.1 基本逻辑门 35 2.5.2 门电路 37 2.5.3 LED数码管 38 小结 39 习题 40 第3章 仿真演练与程序的下载 42 ? 项目一 任务4 仿真数码管显示 42 3.1 Proteus的仿真演练 43 3.1.1 数码管显示电路原理图 43 3.1.2 Proteus 8 Professional界面简介 44 3.1.3 绘制原理图 46 3.2 Keil C与Proteus连接调试 51 3.3 制作与使用ISP 53 3.4 开发板电路图 56 小结 61 习题 62 第4章 C51程序的编制 63 ? 项目一 任务5 点亮一个发光二极管 64 4.1 C51的数据结构 64 4.1.1 C51应用举例 64 4.1.2 数据的存储种类 66 4.1.3 基本数据类型 67 4.1.4 C51扩展数据类型 67 4.1.5 数据的存储位置 70 ? 项目一 任务6 根据输入状态决定输出端口的状态 74 4.2 C51的程序结构 74 4.2.1 C51的运算符 74 4.2.2 C51的基本语句 75 ? 项目一 任务7 跑马灯的控制1 79 ? 项目一 任务8 计算1+2+3+…+10 81 ? 项目一 任务9 跑马灯的控制2 81 ? 项目一 任务10 跑马灯的控制3 83 ? 项目一 任务11 跑马灯的设计 84 ? 项目一 任务12 跑马灯的控制4 87 4.2.3 C51函数 88 ? 项目一 任务13 跑马灯的控制5 92 4.3 交通灯控制器 93 4.3.1 程序的移植 93 ? 项目二 交通灯控制器的设计 94 ? 项目二 任务1 交通灯的控制 96 4.3.2 交通灯的控制 96 4.4 补充知识：数组的概念 99 小结 100 习题 101 第5章 单片机的中断系统 106 ? 项目二 任务2 改进的交通灯控制器 106 5.1 中断概念的引出 107 5.2 单片机中断系统的结构 108 5.2.1 8051的中断源 109 5.2.2 中断请求标志 110 5.2.3 中断允许控制 110 5.2.4 中断优先级控制 111 5.2.5 中断的入口 111 5.2.6 8051单片机中断处理过程 112 5.3 中断服务程序的编制 112 5.3.1 中断服务程序编制的格式 112 5.3.2 项目二任务2的解答：交通灯中断控制器设计 113 5.3.3 关于中断触发方式及程序编制的讨论 116 小结 119 习题 119 第6章 单片机的定时器 123 ? 项目二 任务3 定时器中断控制的跑马灯 123 6.1 定时器的结构与特点 125 6.2 定时器的控制寄存器 126 6.2.1 工作方式寄存器 126 6.2.2 控制寄存器 127 6.2.3 TH、TL 127 6.3 定时器的工作方式 127 6.3.1 方式0 127 6.3.2 方式1 127 6.3.3 方式2 128 6.3.4 方式3 128 6.4 定时器计数初值的确定 129 6.5 定时器应用举例 129 6.5.1 定时器中断控制的跑马灯 129 ? 项目二 任务4 信号发生器 131 6.5.2 信号发生器 131 ? 项目二 任务5 定时器中断控制的交通灯 133 6.5.3 定时器中断控制的交通灯 133 小结 136 习题 136 第7章 单片机的串行通信接口 139 ? 项目二 任务6 数码管显示 139 7.1 串行通信概述 140 7.1.1 串行通信与并行通信 140 7.1.2 异步通信与同步通信 140 7.1.3 串行通信的传输方向 142 7.1.4 传输速率 142 7.2 8051串行口的结构 143 7.2.1 串行口的结构 143 7.2.2 8051串行口的控制寄存器 143 7.3 8051串行口的工作方式 144 7.3.1 方式0 144 ? 项目二 任务7 数据的并、串行转换 146 ? 项目二 任务8 双机通信仿真 148 7.3.2 方式1 148 7.3.3 方式2和方式3 153 7.3.4 波特率的计算 154 7.4* 补充知识：I2C总线及其应用 155 7.4.1 I2C总线的特点 155 7.4.2 I2C总线的工作原理 155 7.4.3 I2C应用实例AT24C01 157 小结 163 习题 163 第8章 键盘接口及显示接口 167 8.1 键盘接口 168 8.1.1 键盘基本问题 168 8.1.2 独立式键盘 169 8.1.3 行列式键盘 170 ? 项目二 任务9 计数显示器 174 8.2 显示接口 175 8.2.1 静态显示 175 ? 项目二 任务10 带即将开始的交通灯控制器 176 8.2.2 动态显示 177 ? 项目二 任务11 数字钟 181 8.2.3 LED驱动芯片MAX7219/7221及其应用 182 ? 项目三 数字万年历的设计与制作 188 ? 项目三 任务1 万年历的输出显示设计 190 8.2.4 LCD显示 190 ? 项目三 任务2 用字符LCD显示“GOOD” 198 8.3* 补充知识：Keil C51保证地址访问 200 小结 202 习题 202 第9章 数模与模数转换 206 ? 项目三 任务3 数模转换器（DAC）设计 206 9.1 数模转换 207 9.1.1 数模转换器的工作机制及主要技术指标 207 9.1.2 DAC0832――电流输出型数模转换器 209 9.1.3 串行8位数模转换器MAX517 213 ? 项目三 任务4 模数转换仿真1 218 9.2 模数转换 218 9.2.1 模数转换器及其主要技术指标 218 9.2.2 12位并行模数转换芯片AD1674及其应用 219 ? 项目三 任务5 模数转换仿真2 225 9.2.3 MCP3204――带SPI接口的12位模数转换器 225 ? 项目三 任务6 8位ADC实验 230 9.2.4 带有模数转换功能的单片机应用 230 9.3* 补充知识：SPI总线 232 9.3.1 SPI概述 232 9.3.2 SPI总线接口及时序 233 9.3.3 应用举例 234 小结 235 习题 235 第10章 单片机系统的开发 239 ? 项目三 任务7 数字万年历单片机系统的开发 240 10.1 单片机系统的开发方法 240 10.2 单片机系统的稳定性 243 10.2.1 单片机的低功耗设置 243 10.2.2 单片机的“看门狗”设置 247 10.3 数字万年历系统总体设计 253 ? 项目三 任务8 数字温度传感器的使用 254 10.3.1 温度传感器DS18B20 255 10.3.2 日历时间芯片DS1302及其在数字万年历中的应用 260 10.3.3 总体设计与程序 265 ? 项目四 智能小车的控制 266 ? 项目四 任务1 小车综合任务 267 10.4 智能小车的总体设计 269 10.4.1 STC8单片机及智能小车的硬件电路 270 10.4.2 关键部件：超声传感器、光电检测、磁寻迹、LoRa通信 270 10.4.3 运动的控制：流程图、运动控制分析、控制程序 273 ? 项目四 任务2 小车综合任务修改 274 小结 274 习题 275 参考文献 279

本书围绕4个“教、学、做一体化”的项目展开，引导读者通过4个项目的实践性学习，逐步掌握现代智能电子技术的思想、方法与基本内容。本书内容编排：认识单片机部分（～3章）、初步使用单片机部分（第4～6章）、深入认识单片机内部功能单元部分（第7～9章）、熟练使用单片机部分（第10章）。本书可使读者在重点掌握单片机的基本知识与基本技能的同时，具备学习扩展其他嵌入式系统的能力。 本书可作为高等职业院校、中等职业院校、技工学校及应用型本科院校的单片机教材。电子类、机械类专业学生及渴望掌握现代智能电子技术的相关工程技术人员也可将它作为教材或学习参考书。