單片機(jī)原理及應(yīng)用

第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和信息編碼  1
1.1.1 數(shù)制與轉(zhuǎn)換  1
1.1.2 數(shù)值編碼  3
1.1.3 常用的編碼  4
1.2 單片機(jī)概述  6
1.2.1 單片機(jī)的定義  6
1.2.2 單片機(jī)的發(fā)展歷程 7
1.2.3 單片機(jī)的應(yīng)用  8
1.2.4 常用的單片機(jī)種類(lèi) 8
1.3 STC8G2K64S4單片機(jī)的結(jié)構(gòu)  10
1.3.1 STC8G2K64S4單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)  10
1.3.2 STC8G2K64S4單片機(jī)的CPU結(jié)構(gòu)  10
1.3.3 STC8G2K64S4單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 13
1.3.4 STC8G2K64S4單片機(jī)的時(shí)鐘  17
1.3.5 STC8G2K64S4單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位  19
1.3.6 STC8G2K64S4單片機(jī)的電源管理  22
1.4 STC8G2K64S4小系統(tǒng)電路  23
本章小結(jié)  26
本章習(xí)題  26
第2章 單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)與仿真工具  29
2.1 Keil C51軟件的使用 29
2.1.1 軟件安裝 29
2.1.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境配置  30
2.1.3 創(chuàng)建工程項(xiàng)目  31
2.1.4 程序編譯與調(diào)試  36
2.2 STC-ISP軟件的使用  39
2.2.1 STC-ISP軟件程序下載  39
2.2.2 其他功能應(yīng)用  40
2.3 Proteus軟件的使用  40
2.3.1 Proteus軟件特點(diǎn) 40
2.3.2 Proteus電路原理圖繪制  41
2.3.3 Proteus虛擬仿真 46
本章小結(jié)  46
本章習(xí)題  46
第3章 C51程序設(shè)計(jì)  48
3.1 C51語(yǔ)言的特點(diǎn) 48
3.2 C51語(yǔ)言的語(yǔ)法基礎(chǔ) 49
3.2.1 標(biāo)識(shí)符  49
3.2.2 關(guān)鍵字  49
3.2.3 數(shù) 據(jù)  51
3.2.4 運(yùn)算符和表達(dá)式  53
3.2.5 程序語(yǔ)句 55
3.2.6 函 數(shù)  58
3.3 C51語(yǔ)言應(yīng)用舉例 60
3.3.1 C51對(duì)單片機(jī)中的地址訪問(wèn)實(shí)例  60
3.3.2 C51對(duì)單片機(jī)的外設(shè)資源訪問(wèn)實(shí)例  61
本章小結(jié)  62
本章習(xí)題  62
第4章 通用輸入/輸出(I/O)接口結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  64
4.1 通用I/O接口的功能  64
4.2 通用I/O接口的工作模式及結(jié)構(gòu)  64
4.2.1 準(zhǔn)雙向口工作模式  65
4.2.2 推挽輸出工作模式  66
4.2.3 高阻輸入工作模式  66
4.2.4 開(kāi)漏工作模式  66
4.3 通用I/O接口設(shè)置  67
4.3.1 設(shè)置內(nèi)部4.1 kΩ上拉電阻  67
4.3.2 設(shè)置I/O接口的對(duì)外輸出速度  68
4.3.3 設(shè)置I/O接口的電流驅(qū)動(dòng)能力  _______68
4.3.4 設(shè)置I/O接口的數(shù)字/模擬控制  68
4.3.5 設(shè)置I/O接口的施密特觸發(fā)控制  68
4.4 通用I/O接口典型應(yīng)用電路  69
4.4.1 典型發(fā)光二極管控制電路 69
4.4.2 典型三極管驅(qū)動(dòng)電路  69
4.4.3 混合電壓供電系統(tǒng)3 V/5 V器件I/O接口互連 69
4.4.4 I/O接口上電復(fù)位為低電平  70
4.5 通用I/O接口的應(yīng)用案例  70
4.5.1 發(fā)光二極管閃爍燈設(shè)計(jì)  70
4.5.2 流水燈設(shè)計(jì)  71
4.5.3 LED數(shù)碼管顯示器與應(yīng)用編程設(shè)計(jì)  73
4.5.4 液晶LCD1602顯示接口與應(yīng)用編程設(shè)計(jì)  77
4.5.5 鍵盤(pán)操作與應(yīng)用編程設(shè)計(jì) 84
本章小結(jié)  91
本章習(xí)題  91
第5章 中斷系統(tǒng)及外部中斷應(yīng)用  93
5.1 中斷系統(tǒng)概述 93
5.2 STC8G系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  94
5.2.1 中斷源及中斷請(qǐng)求標(biāo)志  96
5.2.2 中斷允許控制  97
5.2.3 中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置  99
5.3 STC8G系列單片機(jī)的中斷響應(yīng) 100
5.3.1 中斷響應(yīng)條件  100
5.3.2 中斷響應(yīng)過(guò)程  100
5.4 STC8G系列單片機(jī)的外部中斷及應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例 102
5.4.1 STC8G系列單片機(jī)外部中斷寄存器配置 102
5.4.2 外部中斷應(yīng)用  103
本章小結(jié) 106
本章習(xí)題 106
第6章 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  108
6.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理 108
6.2 STC8G系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0/T1)的結(jié)構(gòu)  110
6.3 STC8G系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0/T1)的工作方式  113
6.3.1 方式0(16位自動(dòng)重載模式)  113
6.3.2 方式1(16位定時(shí)模式) _______116
6.3.3 方式2(8位自動(dòng)重載模式) 116
6.3.4 方式3(不可屏蔽中斷的16位自動(dòng)重載模式) 117
6.4 STC8G系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T2) 118
6.4.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的電路結(jié)構(gòu)  118
6.4.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的寄存器  118
6.4.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的工作模式  120
6.5 STC8G系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T3/T4)  121
6.5.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T3/T4的電路結(jié)構(gòu) 121
6.5.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T3/T4的寄存器  121
6.5.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T3/T4的工作模式 123
6.6 STC8G系列單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例  124
6.6.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用開(kāi)發(fā)步驟 124
6.6.2 定時(shí)閃爍燈設(shè)計(jì)  125
6.6.3 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)  126
6.6.4 高速時(shí)鐘輸出設(shè)計(jì) 130
本章小結(jié) 132
本章習(xí)題 132
第7章 串行通信接口及應(yīng)用 134
7.1 串行通信基礎(chǔ)  134
7.1.1 并行通信與串行通信  134
7.1.2 串行同步通信和異步通信  135
7.1.3 串行通信的傳輸方向  137
7.1.4 串行通信的數(shù)據(jù)校驗(yàn)  137
7.2 STC8G系列單片機(jī)串行口1  138
7.2.1 串行口1的結(jié)構(gòu)  138
7.2.2 串行口1的寄存器 139
7.2.3 串行口1的工作方式  142
7.3 STC8G系列單片機(jī)串行口2 148
7.3.1 串行口2的寄存器 148
7.3.2 串行口2的工作方式與波特率  150
7.3.3 串行口硬件引腳的切換  150
7.4 STC8G系列單片機(jī)串行口3和串行口4 151
7.4.1 串行口3和串行口4的寄存器  151
7.4.2 串行口3和串行口4的工作方式0 153
7.4.3 串行口3和串行口4的工作方式1 335 ?'3153
7.5 STC8G系列單片機(jī)串行口應(yīng)用設(shè)計(jì)案例 153
7.5.1 雙機(jī)通信設(shè)計(jì)  153
7.5.2 多機(jī)通信設(shè)計(jì)  156
7.5.3 單片機(jī)與PC之間的通信設(shè)計(jì) 161
本章小結(jié) 166
第8章 A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  169
8.1 A/D轉(zhuǎn)換的基本原理  169
8.2 STC8G系列單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器  170
8.2.1 ADC模塊的結(jié)構(gòu)  170
8.2.2 ADC模塊的寄存器  171
8.2.3 ADC相關(guān)的計(jì)算公式  174
8.3 STC8G系列單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換的應(yīng)用開(kāi)發(fā)步驟  175
8.4 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)  175
本章小結(jié) 177
本章習(xí)題 178
第9章 PWM 模塊結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  179
9.1 PWM 模塊的工作原理  179
9.2 STC8G系列單片機(jī)PWM 模塊的結(jié)構(gòu) 180
9.3 STC8G系列單片機(jī)PWM 模塊的寄存器 181
9.3.1 PWM 時(shí)鐘選擇寄存器PWMnCKS  181
9.3.2 PWM 計(jì)數(shù)器寄存器PWMnCH、PWMnCL 182
9.3.3 PWM 比較值寄存器PWMniT1、PWMniT2  183
9.3.4 輸出控制寄存器  183
9.3.5 PWM 配置寄存器  184
9.3.6 中斷及其他相關(guān)寄存器  186
9.4 STC8G系列單片機(jī)PWM 模塊應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例 187
9.4.1 PWM 應(yīng)用步驟  187
9.4.2 呼吸燈設(shè)計(jì)  188
9.4.3 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)帶死區(qū)的PWM 設(shè)計(jì)  189
本章小結(jié) 190
本章習(xí)題 191
第10章 PCA模塊結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  192
10.1 STC8G系列單片機(jī)PCA模塊的結(jié)構(gòu) 192
10.2 STC8G系列單片機(jī)PCA模塊的寄存器 193
10.2.1 PCA模塊控制寄存器CCON  193
10.2.2 PCA模塊模式寄存器CMOD  __________194
10.2.3 PCA模塊計(jì)數(shù)器寄存器CH、CL  194
10.2.4 PCA模塊模式控制寄存器CCAPM0、CCAPM1、CCAPM2  195
10.2.6 PCA模塊PWM 模式控制寄存器  196
10.2.7 引腳切換寄存器 AUXR1(P_SW1)  196
10.3 STC8G系列單片機(jī)PCA模塊的工作模式及應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例 197
10.3.1 輸入捕獲模式應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)  197
10.3.2 軟件定時(shí)模式應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)  200
10.3.3 高速脈沖輸出模式應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)  201
10.3.4 PWM 模式應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)  202
本章小結(jié) 204
本章習(xí)題 204
第11章 同步串行外設(shè)接口SPI結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  206
11.1 同步串行外設(shè)接口SPI的工作原理  206
11.1.1 同步串行外設(shè)接口SPI的組成  206
11.1.2 同步串行外設(shè)接口SPI的通信協(xié)議  207
11.2 STC8G系列單片機(jī)同步串行外設(shè)接口SPI的結(jié)構(gòu)  208
11.3 STC8G系列單片機(jī)同步串行外設(shè)接口SPI的寄存器  209
11.3.1 SPI控制寄存器SPCTL  209
11.3.2 SPI狀態(tài)寄存器SPSTAT 210
11.3.3 SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDAT  210
11.3.4 中斷相關(guān)寄存器  211
11.4 STC8G系列單片機(jī)同步串行外設(shè)接口SPI應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例  211
11.4.1 單主單從應(yīng)用設(shè)計(jì)  211
11.4.2 互為主從應(yīng)用設(shè)計(jì)  213
本章小結(jié) 216
本章習(xí)題 216
第12章 I2C總線結(jié)構(gòu)及應(yīng)用  218
12.1 I2C總線的工作原理  218
12.1.1 I2C總線組成結(jié)構(gòu)  218
12.1.2 I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議  219
12.2 STC8G系列單片機(jī)的I2C總線結(jié)構(gòu)  222
12.3 STC8G系列單片機(jī)的I2C總線寄存器  222
12.3.1 I2C配置寄存器I2CCFG  餩__*__223
12.3.2 I2C主機(jī)控制寄存器I2CMSCR 223
12.3.3 I2C主機(jī)輔助控制寄存器I2CMSAUX  224
12.3.4 I2C主機(jī)狀態(tài)寄存器I2CMSST  224
12.3.6 I2C從機(jī)狀態(tài)寄存器I2CSLST  225
12.3.7 I2C從機(jī)地址寄存器I2CSLADR  226
12.3.8 I2C數(shù)據(jù)寄存器I2CTXD/I2CRXD  226
12.3.9 I2C中斷相關(guān)寄存器 226
12.3.10 I2C引腳切換寄存器  227
12.4 基于I2C總線的 AT24C02的IC卡設(shè)計(jì)  227
12.4.1 分 析 227
12.4.2 硬件電路設(shè)計(jì)  228
12.4.3 程序設(shè)計(jì) 228
本章小結(jié) 233
本章習(xí)題 234
第13章 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)  235
13.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程 235
13.1.1 需求分析 235
13.1.2 概要設(shè)計(jì) 235
13.1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì) 236
13.1.4 系統(tǒng)測(cè)試 236
13.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 236
13.2.1 硬件抗干擾  237
13.2.2 軟件抗干擾  238
13.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)字濾波技術(shù) 239
13.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 241
13.5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 242
13.5.1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)要求  242
13.5.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)  242
13.5.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)  243
13.5.4 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)  245
本章小結(jié) 252
本章習(xí)題 252
參考文獻(xiàn) 253