单片机原理及应用教程

前 言
　　
　　本书是山东省职业技术教育师资培训中心、山东理工大学职业教育研究院“职教师资培训——电子技术应用培训资源开发项目”的重要成果之一，是根据中等职业学校教师岗位的职业性和师范性特点，在现代教育理念指导下，经过广泛的调研与比较，吸取国内外近年来的研究与改革成果，充分考虑到我国职业教育教师培养的现实条件、教师基本素养、专业教学能力和专业水平，以中等职业学校“双师型”教师的实际需求为培训目标，按照开发项目中的“电子应用技术”培训大纲，经过反复讨论编写而成的。
　　全书共分11个项目，具体内容如下。
　　项目一 单片机控制LED。本项目通过对LED的控制熟悉I/O口的操作方式。
　　项目二 单片机控制数码管显示系统设计。本项目主要讲述单片机对数码管的驱动方式。
　　项目三 基于定时器的精确定时应用。本项目主要讲述利用定时器实现精确定时的几种方式。
　　项目四 多功能数字钟的设计。本项目整合定时器、数码管等相关知识点，完成了数字钟的设计。
　　项目五 蜂鸣器的发声。本项目借助蜂鸣器发声控制，介绍中断的基本概念与具体应用方式。
　　项目六 基于RS232的串口通信接口设计。本项目主要介绍单片机串行通信方式的具体应用。
　　项目七 数据采集系统设计。本项目主要介绍TLC549芯片的具体应用。
　　项目八 点阵显示系统设计。本项目主要介绍点阵显示模块的驱动方式。
　　项目九 基于单片机的数字马表设计。本项目通过介绍串行EEPROM-24C02芯片的具体用法，学习IIC总线通信协议。
　　项目十 单点温度测量显示控制系统。本项目主要介绍单总线协议温度传感器DS 18B20的具体应用。
　　项目十一??交通灯控制系统设计。本项目整合前面知识点完成对交通控制系统的设计。
　　本书特色如下。
　　本书根据以上课程基本内容，结合理论、实践一体化教材的开发思路，以项目化创新课程设计理念为导向，对以上教学基本内容进行知识的解构与重构，实现技能与知识的整合。在教学方法上，通过对具体项目系统化设计，对具体任务的重复性、递进性进行讨论，在重复中强化，在递进中学习，将抽象的理论学习转化为对具体应用技术的实践应用。
　　参与本书编写的主要人员有万隆、李兰云、付志勇、刘慧、托亚、李炤坤等老师，另外，本书在编写过程中参考了相关资料和教材，在此向这些文献的原作者表示衷心感谢！
　　限于编写组的理论水平和实践经验，书中不妥之处，敬请广大读者批评指正。
　　
　　
　　
　　 编 者 

《单片机原理及应用教程》采用项目式、案例化形式针对单片机的基本应用技术进行了详细的讲解。《单片机原理及应用教程》共分11个项目，包含32个任务，涵盖单片机应用系统电路设计、I/O口的基本应用、定时/计数器、中断技术、串行通信以及数码管显示、点阵、液晶显示模块、A/D转换模块、存储器芯片、温度传感器等常用的外围接口电路的应用。《单片机原理及应用教程》通过项目化教学手段，以实际项目为载体，在有限的教学时间内，引入*实用的知识和技能，采用由单一到综合、由简单到复杂的形式，通过对知识点和具体应用技术的重复学习加深学生对单片机技术的熟练程度，重点培养学生对实际项目的开发能力。 《单片机原理及应用教程》专为山东省中等职业院校电子应用技术类相关专业的“双师型”职教师资培训开发，也可以作为应用型本科院校、高等职业院校电子、自动化、测控、通信、机电一体化等相关专业的教学用书。《单片机原理及应用教程》配套实验实训平台和教学资源网站。

目 录

项目一 单片机控制LED 1
任务一 点亮一盏LED小灯 2
一、51系列单片机的引脚及功能 2
二、时钟电路与时序 4
三、复位电路 5
四、工程建立、编译的基本步骤 7
五、P0口的位电路结构及特点 10
六、控制端口的名称依据 11
七、端口的输出控制方式 15
八、关键的while(1) 16
任务二 控制小灯的亮灭 18
一、软件延时之delay() 18
二、Keil软件的调试方法及技巧 18
任务三 经典的流水灯 28
方便的intrins.h头文件 28
任务四 独立按键控制LED的亮灭 30
一、端口的数据输入 30
二、按键的去抖动 30
项目二 单片机控制数码管显示系统
设计 33
任务一 让数码显示0 34
一、数码管结构及显示原理 34
二、移位寄存器74HC595 35
三、段选和位选 36
任务二 0—F依次循环显示 39
数码管的静态显示 39
任务三 单个数码管依次轮流
显示0—7 42
一、动态显示原理 42
任务四 00—99计数显示 44
一、简单的位值提取 44
项目三 基于定时器的精确定时应用 49
任务一 10?ms定时 50
一、定时/计数器的基本结构与
工作原理 50
二、与定时/计数器配置
相关的TMOD、TCON 51
三、定时/计数器的工作方式 53
四、定时初值如何确定 56
任务二 1s定时 58
一、如何实现1s定时 58
二、蜂鸣器的基础知识 58
项目四 多功能数字钟的设计 63
任务一 定时器中断方式下实现
10ms定时 64
一、中断执行的过程 64
二、EA、ET0是什么 65
三、51单片机的中断源 66
四、中断服务子程序的“声明” 66
任务二 定时器中断方式下实现
1s定时 68
定时/计数器控制寄存器
TCON(88H) 68
任务三 多功能数字钟的实现 70
项目五 蜂鸣器的发声 79
任务一 蜂鸣器简单发声控制 80
一、什么是外部中断 80
二、外部中断的触发 81
三、什么是中断的嵌套 82
任务二 蜂鸣器的多种频率发声控制 84
一、中断的优先级控制 84
二、中断的处理过程 85
任务三 蜂鸣器的音乐演奏发声控制 89
蜂鸣器播放音乐的基本原理 89
项目六 基于RS232的串口通信接口
设计 93
任务一 单片机将串行数据发送给PC 94
一、串行口的基本结构 94
二、串行口控制寄存器SCON 95
三、数据缓冲器SBUF 96
四、串行通信工作方式 96
五、波特率 100
任务二 PC发送单片机串口接收 103
RS232接口标准 103
任务三 两个单片机之间的串行通信 107
项目七 数据采集系统设计 111
任务一 带显示的数据采集系统设计 112
一、分析TLC549的主要特性 112
二、TLC549的内部结构和引脚 113
三、TLC549的工作时序 114
任务二 带上位机通信功能的数据采集
系统设计 117
任务三 多功能数据采集系统设计 120
项目八 点阵显示系统设计 125
任务一 点阵显示模块的应用 126
一、点阵的基础知识 126
二、点阵的电气特性及连线方法 127
任务二 矩阵按键的应用 131
一、4×4矩阵按键的扫描原理 131
二、键值识别的不同方法——
“翻转法” 132
任务三 点阵显示矩阵按键键值 136
项目九 基于单片机的数字马表设计 143
任务一 精确计时的马表设计 144
任务二 带简单可控功能的马表设计 146
任务三 串行EEPROM-24C02的
读写操作 149
一、24C02的基本特性和引脚说明 149
二、IIC总线协议 150
三、24C02的寻址操作 153
任务四 带存储功能的马表设计 157
项目十 单点温度测量显示控制系统 167
任务一 简易温度测量系统设计 168
一、DS18B20的引脚及内部结构 168
二、单总线的操作命令 172
三、单总线的通信协议及时序 174
任务二 LCD1602液晶显示模块 180
一、LCD1602液晶模块接口信号
说明 180
二、操作时序说明 181
三、液晶模块指令格式和指令
功能 182
四、液晶显示模块初始化过程 185
任务三 基于1602液晶显示的温度
测量控制系统设计 189
项目十一 基于MCU_BUS开发板的 
交通灯控制系统设计 197
附录 MCU_BUS V1电路原理图 204
参考文献 205

《单片机原理及应用教程》为山东省职业技术教育师资培训中心、山东理工大学职业教育研究院“职教师资培训——电子技术应用培训资源开发项目”的重要成果之一，以中等职业学校“双师型”教师的实际需求为培训目标，按照开发项目中的“电子应用技术”培训大纲，采用采用项目式、案例式编写。