單片機應用技術項目教程（微課版）（第2版）

郭志勇，省级教学名师、中国计算机学会（CCF）会员、全国技能大赛电子信息类赛项评审专家、全国集成电路专业群职业教育标准建设委员会教学标准协作组副主任、2020年全国技能大赛“云计算”赛项监督仲裁组组长、2021年“中盈创信杯”计算机维修工职业技能竞赛全国总决赛裁判长。任职于安徽电子信息职业技术学院，从事于智能控制技术等领域教学研究工作，主持参与获得省级教学成果二等奖4个，指导学生获得全国技能大赛“嵌入式应用技术与开发”赛项二等奖多次，主要讲授C语言程序设计、单片机应用技术、嵌入式应用技术等课程，出版国家规划教材和省级规划教材教材多本。

項目一　發光二極管LED控制　1

1.1　任務1 點亮一個LED　2

1.1.1　用Proteus設計第 一個LED控制電路　2

1.1.2　用Keil C51設計第 一個C語言LED控製程序　6

1.1.3　用Proteus模擬運行調試　10

1.2　認識單片機　12

1.2.1　單片機概述　12

1.2.2　STC89C52系列單片機的基本結構　16

1.2.3　STC89C52單片機引腳功能　16

1.2.4　單片機最小系統　19

【技能訓練1-1】單片機控制LED閃爍　21

1.3　任務2 LED控制電路焊接製作與調試　23

1.3.1　LED控制電路設計　23

1.3.2　LED控制電路焊接　23

1.3.3　LED控製程序下載與調試　24

1.4　任務3 聲光報警器　27

1.4.1　聲光報警器電路設計　27

1.4.2　聲光報警器程序設計　28

【技能訓練1-2】開關控制聲光報警器　29

1.4.3　C語言程序的基本構成　31

1.4.4　C語言基本語句　32

關鍵知識點小結　33

問題與討論　34

項目二　LED循環點亮控制　36

2.1　任務4 LED循環點亮控制　37

2.1.1　LED循環點亮電路設計　37

2.1.2　LED循環點亮程序設計　38

2.1.3　LED循環點亮控制電路焊接製作　39

2.1.4　並行I/O埠電路　40

【技能訓練2-1】P0口外接上拉電阻　43

2.2　MCS-51單片機內存空間　44

2.2.1　數據存儲器　45

2.2.2　特殊功能寄存器　46

2.2.3　“頭文件包含”處理　49

2.2.4　程序存儲器　51

2.3　任務5 開關控制LED循環點亮　52

2.3.1　開關控制LED循環點亮電路設計　52

2.3.2　開關控制LED循環點亮程序設計　52

2.3.3　C51數據類型　54

2.3.4　C語言常量與變量　57

【技能訓練2-2】汽車轉向燈控制設計　59

2.4　任務6 步進電機控制　61

2.4.1　認識步進電機　61

2.4.2　步進電機控制電路設計　62

2.4.3　步進電機控製程序設計　63

【技能訓練2-3】基於ULN2003A的繼電器驅動電路設計　64

關鍵知識點小結　66

問題與討論　67

項目三　數碼管顯示控制　69

3.1　任務7 數碼管循環顯示0～9　70

3.1.1　認識數碼管　70

3.1.2　數碼管循環顯示0～9電路設計　72

3.1.3　數碼管顯示程序設計　73

3.1.4　數碼管循環顯示0~9電路焊接製作　74

【技能訓練3-1】共陽極LED數碼管應用　75

3.2　C語言語句結構　76

3.2.1　關系運算符和關系表達式　76

3.2.2　邏輯運算符和邏輯表達式　77

3.2.3　if語句　78

3.2.4　switch語句　79

3.2.5　循環結構控制語句　80

3.2.6　break語句和continue語句　83

3.3　任務8 0～99計數器顯示（靜態顯示）　83

3.3.1　0～99計數顯示電路設計　83

3.3.2　0～99計數顯示程序設計　84

3.3.3　C語言函數　86

【技能訓練3-2】使用74LS47實現0～99計數顯示　88

3.4　任務9 數碼管動態掃描顯示　90

3.4.1　數碼管動態掃描顯示電路設計　90

3.4.2　數碼管動態顯示程序設計　91

3.4.3　C語言數組　92

3.4.4　C51中的位操作　95

關鍵知識點小結　97

問題與討論　98

項目四　鍵盤的設計與實現　100

4.1　任務10 獨立式鍵盤設計與實現　101

4.1.1　認識鍵盤　101

4.1.2　獨立式鍵盤電路設計　102

4.1.3　獨立式鍵盤程序設計　102

4.1.4　獨立式鍵盤電路焊接製作　104

4.1.5　鍵盤防抖動措施　104

【技能訓練4-1】一鍵多功能按鍵識別設計與實現　106

4.2　任務11 矩陣式鍵盤設計與實現　107

4.2.1　矩陣式鍵盤的結構與原理　107

4.2.2　矩陣式鍵盤電路設計　109

4.2.3　矩陣式鍵盤程序設計　110

4.3　任務12 中斷方式矩陣式鍵盤　112

4.3.1　中斷概念　112

4.3.2　中斷方式矩陣式鍵盤電路設計　113

4.3.3　中斷方式矩陣式鍵盤程序設計　114

4.4　MCS-51單片機中斷系統　115

4.4.1　單片機中斷源　115

4.4.2　中斷系統結構　115

4.4.3　與中斷有關的4個特殊功能寄存器　116

4.4.4　中斷處理過程　119

4.4.5　C51中斷服務函數　121

【技能訓練4-2】8路搶答器設計與實現　122

關鍵知識點小結　126

問題與討論　127

項目五　電子鐘設計與實現　129

5.1　任務13 生產線自動打包系統　130

5.1.1　認識定時器/計數器　130

5.1.2　生產線自動打包控制電路　132

5.1.3　生產線自動打包控製程序　133

5.2　任務14 霓虹燈控制系統　134

5.2.1　定時器/計數器工作方式　134

5.2.2　定時器/計數器相關寄存器　136

5.2.3　霓虹燈控制系統設計與實現　137

【技能訓練5-1】0～59秒數碼顯示（定時器）　139

5.3　任務15 基於LCD液晶顯示的電子鐘設計　141

5.3.1　認識LCD1602液晶顯示模塊　141

5.3.2　電子鐘電路設計　144

5.3.3　LCD1602指令操作　145

5.3.4　電子鐘程序設計　147

5.3.5　電子鐘電路焊接製作　150

5.4　intrins.h頭文件的應用　151

5.4.1　_crol_、_irol_和_lrol_函數　151

5.4.2　_cror_、_iror_和_lror_函數　152

5.4.3　_nop_函數　152

5.4.4　_testbit_函數　152

【技能訓練5-2】用_crol_函數實現LED循環點亮　153

關鍵知識點小結　153

問題與討論　154

項目六　模擬量輸入/輸出設計與實現　156

6.1　任務16 模數轉換LED顯示　157

6.1.1　模擬量輸入/輸出概述　157

6.1.2　模數轉換LED顯示電路　157

6.1.3　模數轉換LED顯示程序　158

6.1.4　模數轉換LED顯示電路焊接製作　159

6.2　ADC0809模數轉換器　160

6.2.1　認識ADC0809模數轉換器　160

6.2.2　ADC0809結構及引腳　161

6.2.3　ADC0809工作過程及編程方法　162

【技能訓練6-1】採用中斷方式完成模數轉換LED顯示　163

6.3　任務17 數字電壓表設計與實現　165

6.3.1　數字電壓表電路設計　165

6.3.2　數字電壓表程序設計　166

6.3.3　C語言結構體類型　168

6.3.4　結構體數組　169

【技能訓練6-2】基於ADC0809的直流電機轉速控制　170

6.4　任務18 信號發生器設計與實現　172

6.4.1　認識DAC0832數模轉換器　172

6.4.2　信號發生器電路設計　174

6.4.3　信號發生器程序設計　176

【技能訓練6-3】正弦波發生器設計　177

關鍵知識點小結　179

問題與討論　180

項目七　單片機串行通信設計與實現　181

7.1　任務19 單片機點對點數據傳輸　182

7.1.1　串行通信基本知識　182

7.1.2　單片機點對點數據傳輸電路設計　185

7.1.3　單片機點對點數據傳輸程序設計　186

7.1.4　RS-232C串行通信總線及其接口　187

【技能訓練7-1】全雙工RS-232連接電路設計與實現　189

7.2　任務20 水塔水位單片機遠程監控系統　189

7.2.1　單片機串行口結構　190

7.2.2　串行通信設置　192

7.2.3　水塔水位單片機遠程監控系統設計　194

7.2.4　水塔水位單片機遠程監控系統焊接製作　198

【技能訓練7-2】單片機串行口擴展I/O口　199

7.3　任務21 單片機一對多數據傳輸　201

7.3.1　MCS-51單片機多機通信　201

7.3.2　單片機一對多數據傳輸電路設計　202

7.3.3　單片機一對多數據傳輸程序設計　203

7.3.4　RS-485串行接口　206

【技能訓練7-3】全雙工RS-485連接電路設計與實現　207

關鍵知識點小結　208

問題與討論　209

項目八　LCD1602監控電機運行　210

8.1　單片機產品開發　211

8.1.1　單片機產品的結構　211

8.1.2　單片機產品開發流程　212

8.2　任務22 LCD1602監控步進電機運行設計與實現　214

8.2.1　步進電機控制技術　214

8.2.2　認識L298全橋驅動器　215

8.2.3　步進電機控制系統電路設計　216

8.2.4　LCD1602監控步進電機運行程序設計　217

8.3　任務23 LCD1602監控直流電機運行設計與實現　223

8.3.1　直流電機控制技術　223

8.3.2　LCD1602監控直流電機運行電路設計　225

8.3.3　LCD1602監控直流電機運行程序設計　225

【技能訓練】智能車基本控制設計　230

關鍵知識點小結　234

問題與討論　234

項目九　按鍵設置液晶顯示電子鐘　235

9.1　RT12864點陣型液晶顯示模塊　236

9.1.1　認識RT12864液晶顯示模塊　236

9.1.2　RT12864液晶顯示模塊內部結構　237

9.1.3　控制指令及相應代碼　239

9.2　任務24 液晶電子鐘電路設計　242

9.2.1　按鍵設置電路設計　242

9.2.2　液晶顯示控制電路設計　242

9.2.3　按鍵設置液晶電子鐘電路設計　243

9.3　任務25 液晶電子鐘程序設計　244

9.3.1　按鍵設置程序設計　244

9.3.2　時間程序設計　247

9.3.3　液晶顯示程序設計　249

【技能訓練】使用DS1302芯片實現液晶電子鐘電路設計　256

關鍵知識點小結　258

問題與討論　259

項目十　8路溫度採集監控系統　260

10.1　DS18B20溫度傳感器　261

10.1.1　認識DS18B20　261

10.1.2　DS18B20內部結構及功能　263

10.1.3　DS18B20通信協議　265

10.2　任務26 8路溫度採集監控電路設計　268

10.2.1　溫度採集電路設計　268

10.2.2　溫度監控電路設計　268

10.2.3　8路溫度採集監控電路設計　269

10.3　任務27 8路溫度採集監控程序設計　270

10.3.1　按鍵處理程序設計　270

10.3.2　8路溫度採集程序設計　272

10.3.3　8路溫度顯示程序設計　273

【技能訓練】基於LCD1602的8路溫度採集監控設計　275

　關鍵知識點小結　278

問題與討論　279

項目十一　點陣顯示設計與實現　280

11.1　任務28 8×8 LED點陣顯示設計　281

11.1.1　認識LED點陣顯示屏　281

11.1.2　8×8 LED點陣顯示電路設計　283

11.1.3　8×8 LED點陣顯示程序設計　284

11.2　任務29 16×32 LED點陣顯示電路設計　286

11.2.1　構建16×32 LED點陣顯示模塊　286

11.2.2　16×32 LED點陣顯示的列驅動電路設計　287

11.2.3　16×32 LED點陣顯示的行驅動電路設計　288

11.3　任務30 16×32 LED點陣顯示程序設計　290

11.3.1　使用PCtoLCD2002獲取漢字字模　290

11.3.2　16×32 LED點陣漢字顯示程序設計　292

【技能訓練】採用逐行掃描方式，完成16×32　LED點陣漢字顯示設計　296

關鍵知識點小結　300

問題與討論　301

課程設計範例一　雙向四車道交通燈控制　302

課程設計範例二　溫濕度監控系統　315