單片機原理與應用設計(C51編程+Proteus仿真)(慕課版)

王海榮，海口經濟學院教研室主任，教學經驗豐富，學術成果顯著。
教學方面：現擔任多門課程的教學任務，近3年講授的課程包括“單片機原理與應用”“單片機課程綜合實訓”“電子產品仿真設計”“智能儀器原理與設計”“微機原理與接口技術”等。
科研方面：主持多項科研項目，例如主持2018年海口經濟學院一般項目“基於VR情景下殘缺人臉圖像復原技術研究”，在研；主持2018年海口經濟學院教研教改“應用型本科協同創新機制下“四創型”人才培養模式研究”，在研；主持2017年海口經濟學院教研教改““三位一體”專業素質拓展課程體系構建”，已結題；等等。
著作方面：曾經參編多部圖書，例如，擔任專著《電子電路及單片機設計仿真探究》的副主編，本書於2017年4月在北京工業大學出版社出版，書號：978-7-5639-5369-1。

第0章　緒論　1
0．1　微機的組成及微機系統的應用形態　2
0．1．1　微機的組成　2
0．1．2　微機系統的應用形態　2
0．2　單片機的發展過程和產品近況　3
0．2．1　單片機的發展過程　3
0．2．2　單片機的產品近況　4
0．3　單片機的特點及應用領域　5
0．3．1　單片機的特點　5
0．3．2　單片機的應用領域　6
0．4　單片機應用系統的開發流程和開發工具　6
0．4．1　單片機應用系統的開發流程　6
0．4．2　單片機應用系統的開發工具　7
0．5　單片機應用系統開發模塊劃分　9
本章小結　10
練習與思考題0　10

【模塊1】　單片機基礎設計

第　1章 數制與編碼基礎　14
1．1　數制　15
1．1．1　數制的表示　15
1．1．2　數制的轉換　16
1．2　編碼　19
1．2．1　字符的編碼（ASCII）　19
1．2．2　十進制數的編碼（BCD碼）　20
1．2．3　8421BCD碼的加、減運算　21
1．3　二進制數的表示與運算　22
1．3．1　無符號二進制數的表示　22
1．3．2　無符號二進制數的運算　23
1．3．3　帶符號二進制數的表示　26
1．3．4　帶符號二進制數的運算　27
本章小結　28
練習與思考題1　28

第　2章 80C51單片機結構與原理　30
2．1　80C51單片機的分類與結構　31
2．1．1　80C51單片機的分類　31
2．1．2　80C51單片機的結構　31
2．1．3　80C51單片機的內部資源配置　32
2．2　80C51單片機的引腳特性　32
2．2．1　80C51單片機的典型產品封裝　33
2．2．2　80C51單片機的引腳功能　33
2．2．3　80C51單片機工作的最小系統電路　34
2．3　80C51單片機的CPU　35
2．3．1　CPU的功能單元　35
2．3．2　CPU的時鐘　37
2．3．3　80C51單片機的複位　38
2．4　80C51單片機的存儲器結構　39
2．4．1　80C51單片機的程序存儲器配置　39
2．4．2　80C51單片機的數據存儲器配置　40
2．4．3　80C51單片機的特殊功能寄存器　41
2．5　80C51單片機的並行口　43
2．5．1　P0、P2口的結構和功能　43
2．5．2　P1、P3口的結構和功能　45
本章小結　47
練習與思考題2　47

【模塊2　單片機開發軟件】

第3章　Proteus仿真軟件　50
3．1　Proteus ISIS基本操作　51
3．1．1　Proteus ISIS的工作界面　51
3．1．2　選擇元器件　51
3．1．3　繪製原理圖　53
3．2　模擬電路仿真設計　58
3．2．1　模擬電路常用器件　58
3．2．2　模擬電路仿真中的常用儀器　62
3．3　數字電路仿真設計　63
3．3．1　數字電路中的常用元器件與儀器　64
3．3．2　數字電路中常用的調試工具　66
本章小結　67
練習與思考題3　68

第4章　C51程序設計　69
4．1　C51語言開發環境Keil μVision4的使用　70
4．1．1　Keil μVision4開發環境簡介　70
4．1．2　Keil μVision4的基本操作　70
4．1．3　添加用戶源程序文件　73
4．1．4　程序的編譯與調試　74
4．1．5　工程的設置　75
4．1．6　Proteus與Keil μVision4的聯調　76
4．2　C51語言概述　77
4．2．1　C51的程序結構　77
4．2．2　C51對ANSI C的擴展　77
4．2．3　C51的特點　78
4．3　C51的數據類型與運算　79
4．3．1　C51的數據類型　79
4．3．2　C51的存儲類型　80
4．3．3　80C51硬件結構的C51定義　80
4．3．4　C51的運算符和表達式　82
4．4　C51流程控制語句　84
4．4．1　C51選擇語句　84
4．4．2　C51循環語句　86
4．5　C51的指針類型　86
4．5．1　一般指針　87
4．5．2　基於存儲器的指針　87
4．6　C51的函數　88
4．6．1　C51函數的定義　88
4．6．2　C51函數定義的選項　88
4．6．3　C51庫函數　89
4．7　C51編程舉例　90
本章小結　91
練習與思考題4　91

【模塊3　單片機人機交互】

第5章　數字信號的I/O接口　94
5．1　數字信號的輸入　95
5．1．1　數字信號輸入通道的典型結構　95
5．1．2　數字信號輸入接口　96
5．2　數字信號的輸出　97
5．2．1　隔離處理　97
5．2．2　電平轉換和功率放大　97
5．3　電機驅動電路　99
5．3．1　直流電機驅動原理　99
5．3．2　直流電機驅動電路　100
5．3．3　步進電機驅動原理　100
5．3．4　步進電機驅動電路　102
本章小結　102
練習與思考題5　103

第6章　80C51單片機人機接口　104
6．1　LED接口　105
6．1．1　LED驅動電路　105
6．1．2　單片機控制LED舉例　105
6．2　數碼管接口　108
6．2．1　數碼管驅動電路　110
6．2．2　數碼管靜態顯示電路　110
6．2．3　數碼管動態顯示電路　111
6．2．4　4位數碼管動態顯示舉例　111
6．3　點陣屏接口　114
6．3．1　LED點陣模塊　114
6．3．2　點陣屏動態顯示原理　115
6．3．3　點陣屏顯示接口電路　115
6．3．4　8×8點陣屏顯示應用舉例　116
6．4　LCD1602模塊接口　117
6．4．1　LCD1602模塊的外觀和引腳　117
6．4．2　LCD1602模塊的組成　118
6．4．3　LCD1602模塊的指令　120
6．4．4　LCD1602基本操作與時序　121
6．4．5　LCD1602的軟件設計　122
6．4．6　LCD1602模塊的接口電路　123
6．4．7　LCD1602模塊顯示字符串舉例　124
6．5　蜂鳴器接口　126
6．5．1　蜂鳴器驅動電路　126
6．5．2　蜂鳴器發聲舉例　127
6．6　繼電器接口　128
6．6．1　繼電器工作原理　128
6．6．2　繼電器接口電路　129
6．6．3　繼電器舉例　129
6．7　獨立按鍵接口　131
6．7．1　獨立按鍵工作原理　131
6．7．2　獨立按鍵接口電路　132
6．7．3　獨立按鍵控制LED舉例　132
6．8　矩陣鍵盤接口　134
6．8．1　矩陣鍵盤接口電路　134
6．8．2　逐行掃描法讀取矩陣鍵盤鍵值　135
6．8．3　線反轉法讀取矩陣鍵盤鍵值　135
6．8．4　矩陣鍵盤控制數碼管舉例　136
本章小結　139
練習與思考題6　140

【模塊4　單片機外部擴展I/O接口】

第7章　80C51單片機的中斷系統及定時器/計數器　142
7．1　80C51單片機的中斷系統　143
7．1．1　中斷系統概述　143
7．1．2　80C51中斷系統的結構　144
7．1．3　80C51的中斷源　144
7．1．4　80C51的中斷請求　145
7．1．5　80C51的中斷控制　146
7．2　80C51單片機的中斷服務　149
7．2．1　中斷響應的條件和時間　149
7．2．2　中斷響應過程及中斷服務　151
7．2．3　外部中斷觸發方式的選擇　152
7．2．4　中斷請求的撤銷　152
7．3　80C51單片機中斷應用程序舉例　153
7．3．1　中斷服務程序的編寫　153
7．3．2　外部中斷源應用舉例　154
7．4　80C51的定時器/計數器　158
7．4．1　定時器/計數器的結構和工作原理　159
7．4．2　定時器/計數器的控制　160
7．4．3　定時器/計數器的工作方式　161
7．4．4　最大定時時間的計算　165
7．5　80C52的定時器/計數器T2　166
7．5．1　T2的相關控制寄存器　166
7．5．2　T2的工作方式　167
7．6　定時器/計數器綜合應用舉例　171
7．6．1　定時器/計數器的初始化步驟　171
7．6．2　計數器應用舉例　172
7．6．3　定時器應用舉例　175
7．6．4　定時器/計數器門控位應用舉例　182
7．6．5　定時器/計數器綜合應用舉例　183
本章小結　186
練習與思考題7　187

第8章　80C51單片機的串行通信　188
8．1　串行通信基礎　189
8．1．1　串行通信的基本概念　189
8．1．2　串行通信的接口標準　191
8．2　80C51單片機的串行口　194
8．2．1　80C51單片機串行口的結構和工作原理　194
8．2．2　80C51單片機串行口的控制寄存器　194
8．2．3　80C51單片機串行口的工作方式　196
8．2．4　80C51單片機串行口的波特率確定與初始化步驟　199
8．3　80C51單片機串行口的應用　200
8．3．1　80C51單片機串行口的並行I/O接口擴展　200
8．3．2　單片機與計算機間的串行通信　202
8．3．3　單片機與單片機間的串行通信　205
本章小結　209
練習與思考題8　210

第9章　80C51單片機的並行擴展與串行擴展　211
9．1　80C51單片機並行I/O接口擴展　212
9．1．1　I/O接口擴展概述　212
9．1．2　簡單I/O接口擴展　212
9．1．3　可編程I/O擴展接口芯片8255A　213
9．1．4　可編程I/O擴展接口芯片8155　216
9．2　一線總線接口及其擴展　219
9．2．1　80C51單片機與DS18B20接口及其擴展　219
9．2．2　DS18B20的操作命令　219
9．2．3　DS18B20的操作時序　220
9．2．4　DS18B20的應用舉例　220
9．3　I2C總線接口及其擴展　223
9．3．1　I2C總線基礎　223
9．3．2　80C51的I2C總線時序模擬　224
9．3．3　80C51與AT24C02的接口　226
9．4　SPI總線及其擴展　232
9．4．1　SPI總線基礎　232
9．4．2　SPI總線的數據傳輸時序　233
9．4．3　80C51與DS1302的接口　233
9．4．4　DS1302的應用舉例　233
本章小結　237
練習與思考題9　238

第　10章 80C51單片機的D/A、A/D轉換接口　239
10．1　概述　240
10．2　80C51單片機與DAC的接口　241
10．2．1　DAC概述　241
10．2．2　80C51單片機與8位DAC0832的接口　242
10．2．3　80C51單片機與12位DAC1208的接口　244
10．2．4　DAC應用舉例　245
10．3　80C51單片機與ADC的接口　247
10．3．1　ADC概述　247
10．3．2　80C51單片機與ADC0809的接口　249
10．3．3　80C51單片機與AD574的接口　251
10．3．4　80C51單片機與MC14433的接口　254
10．3．5　ADC應用舉例　256
10．4　80C51單片機與V/F轉換器的接口　258
10．4．1　V/F轉換器實現A/D轉換的原理　258
10．4．2　常用V/F轉換器LMx31簡介　259
10．4．3　80C51單片機與LM331的接口　260
本章小結　262
練習與思考題10　263

【模塊5　單片機應用系統設計】

第　11章 單片機應用系統設計方法與實例　266
11．1　80C51單片機應用系統設計過程　267
11．1．1　80C51單片機應用系統設計的基本要求　267
11．1．2　80C51單片機應用系統設計的基本步驟　267
11．2　80C51單片機可靠性設計　269
11．2．1　硬件抗干擾設計　270
11．2．2　軟件抗干擾設計　271
11．3　80C51單片機應用系統設計實例　272
11．3．1　節水自動控制系統方案確定　272
11．3．2　節水自動控制系統硬件電路設計　272
11．3．3　節水自動控制系統軟件設計　273
11．3．4　節水自動控制系統仿真　280
本章小結　281
練習與思考題11　281

參考文獻　282