51系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)成為功能越來越強(qiáng)的片上系統(tǒng)SoC(System on Chip)，正向小型化、低功耗及模數(shù)混合的方向發(fā)展，使其在通用小型化系統(tǒng)中成為處理器的首選。同樣單片機(jī)也有為特定應(yīng)用打造的發(fā)展趨勢(shì)，如USB型單片機(jī)、音頻處理單片機(jī)、智能卡單片機(jī)以及CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用單片機(jī)等。

《51系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解(附光盤)》以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)講解為主線，幫助讀者了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要思路和方法，并結(jié)合筆者多年在單片機(jī)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)例的方式介紹了單片機(jī)在多種場(chǎng)合下的應(yīng)用。書中介紹了OLED顯示系統(tǒng)、云臺(tái)解碼器系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、車燈控制系統(tǒng)以及IC卡讀卡器系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。讀者可以從這些應(yīng)用中感受到單片機(jī)的強(qiáng)大功能，并能夠加深對(duì)單片機(jī)技術(shù)的理解。

書中首先介紹基于51內(nèi)核的系列單片機(jī)，如Atmen、Silicon Laboratories以及Philips等廠家的增強(qiáng)型單片機(jī)的特點(diǎn)及其選型。當(dāng)構(gòu)成不同的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)可以根據(jù)一系列因素來選擇，如主頻、ROM、RAM大小以及有無需要使用到的協(xié)議模塊等。

設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)大部分時(shí)間和精力將用于軟件開發(fā)，故在第2章中介紹了系統(tǒng)軟件高效設(shè)計(jì)的方法，包括C語言的一些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、軟件的層次結(jié)構(gòu)、高效的代碼檢查及軟件版本控制等概念。

單片機(jī)片上集成了更多的外設(shè)以及協(xié)議模塊，使用單片機(jī)很容易構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)，這些模塊在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很有效?！?1系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解(附光盤)》介紹了在單片機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常使用到的模塊和協(xié)議，如I2C、SPI、CAN及SMBus協(xié)議等，詳細(xì)分析了其在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。

《51系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解(附光盤)》詳細(xì)講解了幾個(gè)常見的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理，并分析了其軟硬件設(shè)計(jì)的方法和技巧，這些系統(tǒng)中使用到了一些通用的技術(shù)。

在0L，ED系統(tǒng)設(shè)計(jì)中分析了串行和并行、LED和0LED以及程序設(shè)計(jì)上的差別和各自的技巧。

在云臺(tái)解碼器系統(tǒng)中分析了云臺(tái)控制部分的設(shè)計(jì)，更重要的是加入了云臺(tái)狀態(tài)檢測(cè)電路，構(gòu)成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，使控制更加有效。

在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中講解了舵機(jī)結(jié)構(gòu)，以及PWM波形控制電動(dòng)機(jī)的方法，并簡(jiǎn)單介紹了三相電動(dòng)機(jī)的控制及反饋檢測(cè)方法。

在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中介紹了nRF401無線通信模塊與單片機(jī)的接口，分析單片機(jī)控制無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?/p>

在車燈控制系統(tǒng)中詳細(xì)分析了CAN總線的應(yīng)用設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了多路開關(guān)檢測(cè)及控制，同時(shí)還介紹了時(shí)鐘模塊PCF8563以及12C總線協(xié)議在時(shí)間設(shè)計(jì)和讀取顯示時(shí)的應(yīng)用。

《51系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解(附光盤)》最后還介紹了較為流行的IC卡讀卡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹了Philips公司的MIFARE讀卡器IC，詳細(xì)分析了51單片機(jī)在系統(tǒng)中的控制作用。

前言

第1章 基于51內(nèi)核的單片機(jī)

1.1 8051單片機(jī)

1.1.1 MCS.51單片機(jī)資源特性

1.1.2 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.1.3 MCS.51工作方式

1.2 基于51內(nèi)核的增強(qiáng)型單片機(jī)

1.2.1 Silicon Laboratories C8051F系列

1.2.2 Atmel

1.2.3 Philips

第2章 單片機(jī)高效軟件開發(fā)

2.1 C語言基礎(chǔ)

2.1.1 C語言中的數(shù)據(jù)

2.1.2 C語言中的函數(shù)

2.1.3 C語言中的運(yùn)算操作

2.1.4 基本的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2.1.5 C語言關(guān)鍵字

2.2 C語言高級(jí)應(yīng)用

2.2.1 類型定義typedef

2.2.2 結(jié)構(gòu)

2.2.3 聯(lián)合

2.2.4 枚舉

2.2.5 位段

2.2.6 預(yù)處理命令

2.3 PC-lint代碼檢查

2.3.1 PC-1int使用介紹

2.3.2 PC-lint的代碼檢查功能

2.3.3 PC-lint與環(huán)境集成

2.4 C軟件開發(fā)及版本控制

2.4.1 軟件開發(fā)思想

2.4.2 版本控制

第3章 SoC常用模塊及協(xié)議

3.1 模，數(shù)及數(shù)/模轉(zhuǎn)換

3.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器

3.1.2 D/A轉(zhuǎn)換器

3.1.3 比較器

3.2 定時(shí)器、PCA及PWM波形產(chǎn)生模塊

3.2.1 定時(shí)器

3.2.2 可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA

3.2.3 PWM波形發(fā)生器

3.3 串行通信接口UART

3.3.1 串行通信

3.3.2 串口結(jié)構(gòu)介紹

3.3.3 MCS.51串口工作方式

3.3.4 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)

3.4 SPl

3.4.1 SPl總線

3.4.2 SPl傳輸方式

3.4.3 多設(shè)備連接

3.5 Pc

3.6 CAN

3.7 SMBus

3.8 TWl

3.8.1 ATMEL T、M總線特點(diǎn)

3.8.2 協(xié)議

3.9 LIN

第4章 OLED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 顯示設(shè)備

4.1.1 LED顯示

4.1.2 LCD

4.1.3 0LED

4.2 串行LED顯示

4.2.1 需求分析

4.2.2 原理圖設(shè)計(jì)

4.2.3 軟件設(shè)計(jì)

4.3 串行OLED顯示

4.3.1 SSDl303 0LED顯示模塊

4.3.2 原理圖設(shè)計(jì)

4.3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.4 并行OLED顯示

4.4.1 并行顯示原理

4.4.2 原理圖設(shè)計(jì)

4.4.3 軟件系統(tǒng)開發(fā)

第5章 云臺(tái)解碼器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)

5.1.1 云臺(tái)系統(tǒng)

5.1.2 云臺(tái)總體設(shè)計(jì)

5.2 云臺(tái)解碼器硬件系統(tǒng)

5.2.1 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)思路

5.2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

5.2.3 狀況檢測(cè)電路

……

第6章 電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第7章 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第8章 車燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第9章 IC卡讀卡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

《PIC系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解》可作為高等院校電子工程、自動(dòng)化、電氣工程、測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、通信工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考用書。

前言

第1章 概述

1.1 PIC單片機(jī)簡(jiǎn)介

1.2 PIC單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.2.1 精簡(jiǎn)指令(RISC)體系結(jié)構(gòu)

1.2.2 哈佛(Harvard)雙總線結(jié)構(gòu)

1.2.3 兩級(jí)流水線結(jié)構(gòu)

1.3 PIC單片機(jī)優(yōu)越性

1.4 PIC單片機(jī)系列產(chǎn)品

1.5 PIC系列單片機(jī)開發(fā)工具

1.5.1 PIC系列單片機(jī)仿真器

1.5.2 PIC系列單片機(jī)編程器

1.5.3 PIC系列單片機(jī)的集成開發(fā)環(huán)境

第2章 PIC18F單片機(jī)結(jié)構(gòu)

2.1 PIC18F單片機(jī)主要特性

2.2 PIC18F系列單片機(jī)的特殊模塊特性

2.3 PIC18F單片機(jī)內(nèi)核組成

2.4 PIC18F單片機(jī)外圍引腳功能及描述

2.5 PIC18F單片機(jī)的常用配置字

2.5.1 配置寄存器介紹

2.5.2 配置寄存器的使用方法

第3章 PIC18F單片機(jī)時(shí)鐘源與復(fù)位電路

3.1 振蕩器類型

3.2 晶振/陶瓷振蕩器

3.3 外部時(shí)鐘輸入

3.4 RC振蕩器

3.5 PLL倍頻器

3.6 內(nèi)部振蕩器電路

3.7 時(shí)鐘源與振蕩器的切換

3.8 內(nèi)置RC振蕩器使用方法

3.9 復(fù)位電路

3.1 0本章 小結(jié)

第4章 匯編語言程序設(shè)計(jì)

4.1 尋址方式

4.2 指令系統(tǒng)

4.2.1 PIC18F匯編語言指令格式

4.2.2 指令中的符號(hào)標(biāo)識(shí)

4.2.3 匯編指令

4.3 匯編語言程序設(shè)計(jì)

4.3.1 程序設(shè)計(jì)語言概述

4.3.2 匯編語言程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及偽指令

4.3.3 程序設(shè)計(jì)的步驟

4.3.4 'PIC18F匯編程序設(shè)計(jì)模板

4.3.5 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

第5章 C語言程序設(shè)計(jì)

5.1 C語言基本知識(shí)

5.1.1 標(biāo)識(shí)符和關(guān)鍵字

5.1.2 數(shù)據(jù)的基本類型

5.1.3 C語言的運(yùn)算符與表達(dá)式

5.1.4 C語言的語句

5.1.5 函數(shù)

5.1.6 局部變量與全局變量

5.1.7 變量的存儲(chǔ)類別

5.1.8 數(shù)組

5.1.9 指針

5.1.10 指針與數(shù)組

5.1.11 指針與函數(shù)

5.1.12 結(jié)構(gòu)體

5.1.13 共用體和枚舉

5.2 PICl8單片機(jī)的C語言擴(kuò)展特性

5.2.1 概述

5.2.2 擴(kuò)展語法

5.2.3 語言擴(kuò)展

5.2.4 PRAGMA偽指令

5.2.5 中斷偽指令

5.2.6 #pragmaconfig

5.2.7 C語言與匯編混合編程

第6章 MPLABIDE集成開發(fā)環(huán)境

6.1 MPLABIDE的特點(diǎn)與安裝

6.2 MPLABIDE的使用

6.3 使用項(xiàng)目向?qū)?chuàng)建工程文件

6.4 編譯項(xiàng)目

6.5 程序調(diào)試運(yùn)行

6.6 觀察窗口

6.7 MPLABICD2調(diào)試器的使用

第7章 通用I/O端口

7.1 I/O端口工作原理

7.2 相關(guān)寄存器

7.3 通用I/O端口應(yīng)用實(shí)例

……

第8章 中斷系統(tǒng)

第9章 下時(shí)計(jì)數(shù)器模塊

第10章 捕捉/比較/脈寬調(diào)制(CCP)

第11章 主同步串口(MSSP)模塊

第12章 串行通信接口(EUSART)模塊

第13章 A/D轉(zhuǎn)換器模塊

第14章 數(shù)據(jù)EEPROM存儲(chǔ)器模塊

第15章 模擬比較器及參考電壓源模塊

第16章 基于PIC單片機(jī)的超聲波語音儀

第17章 基于PIC單片機(jī)的簡(jiǎn)易示波器實(shí)例

第18章 基于PIC單片機(jī)的數(shù)控電源實(shí)例

第19章 基于PIC單片機(jī)的游戲開發(fā)實(shí)例

參考文獻(xiàn)

第1章 51單片機(jī)入門基礎(chǔ)

1.1 51單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域 1

1.1.1 發(fā)展階段 1

1.1.2 應(yīng)用領(lǐng)域 2

1.2 51單片機(jī)產(chǎn)品兼容系列 3

1.2.1 Intel公司產(chǎn)品系列 3

1.2.2 Atmel公司產(chǎn)品系列 4

1.2.3 Philips公司產(chǎn)品系列 6

1.3 51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 7

1.3.1 引腳及其功能 7

1.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 9

1.4 51單片機(jī)工作方式和指令系統(tǒng) 29

1.4.1 單片機(jī)的工作方式 29

1.4.2 單片機(jī)指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介 34

1.4.3 單片機(jī)的尋址方式 34

1.4.4 單片機(jī)的指令格式與符號(hào) 37

1.5 分析與總結(jié) 54

第2章 51單片機(jī)開發(fā)的常用單元

2.1 單片機(jī)的鍵盤輸入單元 55

2.1.1 行列式鍵盤 55

2.1.2 鍵識(shí)別方法 56

2.1.3 鍵識(shí)別法舉例 56

2.1.4 程序代碼與注釋 60

2.2 單片機(jī)數(shù)碼顯示單元 61

2.2.1 如何驅(qū)動(dòng)8段數(shù)碼管 61

2.2.2 8段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示舉例 62

2.2.3 程序代碼與注釋 64

2.3 單片機(jī)液晶顯示單元 65

2.3.1 液晶模塊 65

2.3.2 液晶模塊的電源設(shè)計(jì) 67

2.3.3 如何顯示液晶模塊 68

2.3.4 液晶顯示模塊舉例 70

2.3.5 程序代碼與注釋 71

2.4 單片機(jī)串行通信單元 78

2.4.1 單片機(jī)串行通信的原理 78

2.4.2 單片機(jī)串行通信舉例 81

2.4.3 程序代碼與注釋 83

2.5 數(shù)學(xué)運(yùn)算 84

2.5.1 限幅濾波算法 85

2.5.2 中值濾波算法 85

2.5.3 算術(shù)平均濾波算法 86

2.5.4 加權(quán)平均濾波算法 86

2.5.5 滑動(dòng)平均濾波算法 87

第3章 Keil 8051 C編譯器

3.1 Keil編譯器簡(jiǎn)介 88

3.2 如何使用Keil開發(fā) 89

3.2.1 建立工程 90

3.2.2 工程的設(shè)置 92

3.2.3 編譯與連接 95

3.3 dScope for Windows的使用 95

3.3.1 如何啟動(dòng) 95

3.3.2 如何調(diào)試 97

3.3.3 調(diào)試窗口 98

第4章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程

4.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 101

4.2 單片機(jī)軟件開發(fā)流程 103

4.3 單片機(jī)硬件開發(fā)流程 109

4.4 分析與總結(jié) 112

第5章 實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

5.1 實(shí)例說明 113

5.2 設(shè)計(jì)思路分析 115

5.2.1 日歷時(shí)鐘芯片SD2000A 115

5.2.2 電源電路設(shè)計(jì) 116

5.3 硬件電路設(shè)計(jì) 117

5.4 軟件設(shè)計(jì) 118

5.4.1 接口時(shí)序與操作指令 118

5.4.2 寄存器 120

5.4.3 程序代碼說明 124

5.5 分析與總結(jié) 129

第6章 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控與采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

6.1 實(shí)例功能說明 130

6.2 Keil RTX51 Tiny介紹 130

6.2.1 RTX51的概述 131

6.2.2 系統(tǒng)要求和任務(wù)定義 134

6.2.3 建立RTX51 Tiny應(yīng)用程序 137

6.2.4 RTX51 Tiny系統(tǒng)函數(shù)詳解 139

6.2.5 RTX51 Tiny系統(tǒng)調(diào)試 145

6.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 146

6.3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控與采集連接圖 146

6.3.2 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介 146

6.3.3 傳輸方式 148

6.3.4 協(xié)議內(nèi)容 150

6.4 硬件電路設(shè)計(jì) 152

6.4.1 總體硬件框圖 152

6.4.2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 152

6.4.3 從設(shè)備地址配置電路設(shè)計(jì) 153

6.4.4 485接口設(shè)計(jì) 154

6.4.5 狀態(tài)量采集電路 155

6.4.6 模擬量采集電路 155

6.5 軟件設(shè)計(jì)與代碼分析 157

6.5.1 軟件流程 158

6.5.2 初始化任務(wù) 159

6.5.3 定時(shí)采集任務(wù) 159

6.5.4 測(cè)試幀任務(wù) 160

6.5.5 輪詢處理任務(wù) 161

6.5.6 狀態(tài)量采集子程序 162

6.5.7 模擬量采集子程序 162

6.5.8 485發(fā)送、接收子程序 163

6.5.9 CRC校驗(yàn) 164

6.5.10 串口發(fā)送接收模塊 165

6.6 分析與總結(jié) 168

第7章 工廠環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

7.1 系統(tǒng)功能說明 169

7.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 170

7.3 硬件設(shè)計(jì) 171

7.3.1 微控制器模塊 171

7.3.2 溫度測(cè)量模塊 174

7.3.3 濕度測(cè)量模塊 175

7.3.4 LCD顯示模塊 177

7.3.5 通信模塊 179

7.4 軟件設(shè)計(jì) 181

7.4.1 溫度測(cè)量軟件 181

7.4.2 濕度測(cè)量軟件 184

7.4.3 LCD顯示軟件 185

7.5 分析與總結(jié) 187

第8章 電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

8.1 系統(tǒng)功能說明 188

8.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 189

8.3 硬件設(shè)計(jì) 191

8.3.1 微控制器模塊 191

8.3.2 溫度測(cè)量 192

8.3.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 195

8.3.4 看門狗復(fù)位電路 196

8.3.5 LED顯示電路 198

8.4 軟件設(shè)計(jì) 199

8.4.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì) 199

8.4.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì) 202

8.4.3 LED顯示軟件設(shè)計(jì) 205

8.5 分析與總結(jié) 208

第9章 無線智能抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

9.1 系統(tǒng)功能說明 209

9.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 210

9.3 硬件設(shè)計(jì) 211

9.3.1 樓棟集中器硬件結(jié)構(gòu) 211

9.3.2 微控制器模塊 211

9.3.3 存儲(chǔ)模塊 212

9.3.4 人機(jī)接口模塊 214

9.3.5 抄表接口模塊 217

9.3.6 無線模塊 218

9.4 軟件設(shè)計(jì) 222

9.4.1 樓棟集中器系統(tǒng)軟件流程 222

9.4.2 SPI與UART轉(zhuǎn)換 224

9.4.3 中斷程序 226

9.4.4 FM3130的讀寫 227

9.4.5 鍵盤輸入 230

9.4.6 LCD顯示 232

9.5 分析與總結(jié) 235

第10章 汽車行駛狀態(tài)記錄儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

10.1 實(shí)例說明 237

10.1.1 功能和技術(shù)指標(biāo) 237

10.1.2 面板介紹和使用方法 238

10.2 設(shè)計(jì)思路分析 239

10.2.1 獲取行駛狀態(tài)信息 239

10.2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 239

10.3 硬件設(shè)計(jì) 240

10.3.1 記錄儀的供電 240

10.3.2 信號(hào)采集模塊 242

10.3.3 單片機(jī)模塊 243

10.3.4 可編程邏輯器件 245

10.3.5 日歷時(shí)鐘芯片 248

10.3.6 液晶顯示模塊LCD 252

10.3.7 信息的存儲(chǔ) 254

10.4 軟件設(shè)計(jì) 256

10.4.1 軟件流程 256

10.4.2 中斷子程序 257

10.4.3 獲取狀態(tài)信息 258

10.4.4 時(shí)間信息的設(shè)置和獲取 259

10.4.5 鍵盤輸入 260

10.4.6 液晶顯示 261

10.4.7 IC卡操作 264

10.5 分析與總結(jié) 267

第11章 RS485-CAN智能嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)例

11.1 系統(tǒng)功能說明 268

11.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 269

11.3 硬件設(shè)計(jì) 270

11.3.1 RS485-CAN智能嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu) 270

11.3.2 微控制器模塊 271

11.3.3 CAN接口模塊 272

11.3.4 RS485接口模塊 277

11.3.5 存儲(chǔ)模塊 278

11.4 軟件設(shè)計(jì) 279

11.4.1 CAN接口軟件設(shè)計(jì) 279

11.4.2 RS485接口軟件設(shè)計(jì) 287

11.4.3 AT93C46存儲(chǔ)器讀寫 290

11.4.4 參數(shù)配置 292

11.5 分析與總結(jié) 292

附錄A C與匯編語言混合編程 294