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1单片机基本组成1

1.1 基本概念1

1.1.1 单片机的定义1

1.1.2 51系列单片机1

1.1.3 单片机应用2

1.2 基本组成2

1.2.1 内部总线2

1.2.2 中央处理器3

1.2.3 程序存储器3

1.2.4 数据存储器5

1.2.5 I/O接口5

1.2.6 串行通信接口5

1.2.7 定时器/计数器5

1.2.8 中断控制系统6

1.2.9 时钟发生器6

1.3 数制与编码6

1.3.1 数制6

1.3.2 数制转换7

1.3.3 无符号数和有符号数8

1.3.4 原码、反码和补码8

1.3.5 逻辑数据的表示9

1.3.6 BCD码和ASCII码9

1.4 MCS-51的CPU11

1.4.1 控制器11

1.4.2 运算器13

1.5 MCS-51存储器13

1.5.1 程序存储器ROM13

1.5.2 数据存储器14

1.5.3 STC单片机片内扩展RAM16

1.6 MCS-51单片机外部引脚17

1.7 MCS-51最小系统19

1.7.1 单片机最小系统组成19

1.7.2 单片机的工作模式21

习题22

2 C51程序设计24

2.1 C51的基本数据类型及转换24

2.1.1 基本数据类型24

2.1.2 指针类型（＊）27

2.1.3 数据类型转换27

2.2 C51数据类型的扩展27

2.2.1 数组与字符串27

2.2.2 指针28

2.2.3 结构28

2.2.4 联合29

2.2.5 枚举29

2.3 常量、变量与绝对地址访问30

2.3.1 常量30

2.3.2 变量30

2.3.3 绝对地址访问32

2.4 C5.1的运算符32

2.4.1 算术运算符33

2.4.2 关系运算符与逻辑运算符33

2.4.3 位操作运算符33

2.4.4 特殊运算符34

2.5 C51的表达式和语句34

2.5.1 概述34

2.5.2 流程控制语句35

2.6 函数39

2.6.1 程序结构39

2.6.2 函数定义的形式39

2.6.3 函数的参数和函数的值40

2.6.4 函数的编写与调试40

2.7 编译预处理44

2.7.1 宏定义45

2.7.2 文件包含45

2.7.3 条件编译46

习题46

3单片机片内接口49

3.1 并行接口49

3.1.1 P0口49

3.1.2 P1口51

3.1.3 P2口52

3.1.4 P3口52

3.1.5 并口应用举例53

3.2 中断59

3.2.1 中断源59

3.2.2 中断优先级60

3.2.3 中断服务函数61

3.2.4 中断应用举例62

3.3 定时器/计数器67

3.3.1 定时器/计数器的结构67

3.3.2 定时器/计数器的工作方式68

3.3.3 T0、 T1应用举例70

3.4 串行接口77

3.4.1 串行通信基本概念77

3.4.2 MCS-51单片机串口结构及串口寄存器79

3.4.3 串口工作方式80

3.4.4 串口接收/发送编程举例83

3.4.5 单片机与PC的串口通信86

3.4.6 单片机与PC串口通信举例88

3.5 定时器/计数器T292

3.5.1 定时器/计数器T2的组成92

3.5.2 定时器/计数器T2的工作方式93

3.5.3 定时器T2应用举例95

习题100

4单片机数字量控制应用103

4.1 单相电动机正反转控制103

4.1.1 单相电动机简介103

4.1.2 硬件电路104

4.1.3 程序设计104

4.2 电磁阀的单片机控制106

4.2.1 电磁阀简介106

4.2.2 液体搅拌机控制要求106

4.2.3 硬件电路107

4.2.4 程序设计107

4.3 步进电动机转速控制109

4.3.1 硬件电路109

4.3.2 程序设计110

4.4 直流电动机控制113

4.4.1 直流电动机PWM调速113

4.4.2 硬件电路113

4.4.3 程序设计115

4.5 红外遥控应用116

4.5.1 红外遥控简介116

4.5.2 单片机红外遥控解码的硬件电路118

4.5.3 程序设计119

4.5.4 红外遥控器按键测试122

4.6 LCD显示光电开关脉冲计数值124

4.6.1 LCD1602简介124

4.6.2 LCD显示光电开关脉冲计数值的硬件电路125

4.6.3 单片机程序设计125

4.7 H桥驱动直流电动机测速128

4.7.1 直流电动机H桥驱动电路128

4.7.2 L298 N芯片简介129

4.7.3 硬件电路129

4.7.4 程序设计130

4.7.5 程序调试134

4.8 八路舵机控制134

4.8.1 舵机简介134

4.8.2 八路舵机控制方法136

4.8.3 控制程序设计136

4.8.4 程序调试139

习题140

5单片机扩展接口142

5.1 单片机与模拟量142

5.2 D/A转换与A/D转换143

5.2.1 D/A转换器的基本原理143

5.2.2 D/A转换器的主要性能指标143

5.2.3 逐次逼近式A/D转换器的原理144

5.2.4 A/D转换器的主要性能指标144

5.3 并行D/A、A/D转换器件145

5.3.1 8位D/A转换器DAC0832145

5.3.2 8位A/D转换器ADC0809148

5.4 I2C总线及其单片机模拟151

5.4.1 I2C总线的特点151

5.4.2 I2C总线的基本结构151

5.4.3 单片机对I2C典型信号的模拟152

5.5 I2C串行ADC/DAC芯片PCF8591155

5.5.1 PCF8591引脚155

5.5.2 PCF8591器件地址及片内可编程功能156

5.5.3 主机读PCF8591单通道A/D转换数据操作157

5.5.4 主机向PCF8591的DAC写数据操作157

5.6 I2C总线EEPROM芯片AT24C02158

5.6.1 AT24C02简介158

5.6.2 AT24C02写入过程159

5.6.3 AT24C02读出过程160

5.7 光敏电阻和热敏电阻160

5.7.1 光敏电阻160

5.7.2 热敏电阻161

5.7.3 DS18B20单总线数字温度传感器162

5.8 SPI总线与DS 1302时钟芯片164

5.8.1 SPI总线简介164

5.8.2 实时时钟芯片DS 1302简介164

5.9 串行接口器件综合应用165

5.9.1 串口器件应用电路组成166

5.9.2 串口器件应用C51程序设计166

5.9.3 程序调试178

习题180

6单片机片内增强功能181

6.1 STC12C5A60S2简介181

6.2 STC12C5A60S2单片机的A/D转换器182

6.2.1 ADC组成182

6.2.2 与ADC有关的特殊功能寄存器182

6.2.3 STC12C5A60S2单片机ADC应用举例183

6.3 STC12C5A60S2的串口2186

6.3.1 串口2的相关寄存器186

6.3 2串口2应用举例187

6.4 可编程计数器阵列模块PCA/PWM188

6.4.1 PCA模块的结构189

6.4.2 PCA/PWM模块的特殊功能寄存器189

6.4.3 PCA/PWM模块的工作模式191

6.5 STC12C5A60S2单片机的EEPROM200

6.5.1 ISP/IAP的特殊功能寄存器201

6.5.2 EEPROM应用举例202

6.6 STC12C5A60S2单片机的SPI接口204

6.6.1 SPI接口的结构205

6.6.2 SPI接口信号205

6.6.3 SPI接口的数据通信方式206

6.6.4 SPI功能测试207

6.7 STC12C5A60S2单片机的复位、电源和时钟210

6.7.1 STC12C5A60S2的复位方式210

6.7.2 STC12C5A60S2的电源检测213

6.7.3 STC12C5A60S2的省电方式213

习题214

7单片机网络通信与组态监控215

7.1 网络通信基础215

7.1.1 计算机网络的分类215

7.1.2 工业测控网络216

7.1.3 串行通信接口标准217

7.2 Modbus通信协议219

7.2.1 Modbus协议概述219

7.2.2 Modbus的传输模式220

7.2.3 Modbus的功能码221

7.3 组态软件简介225

7.3.1 概述225

7.3.2 快控通用组态软件简介226

7.4 用组态软件监控单片机I/O接点227

7.4.1 单片机电路227

7.4.2 单片机程序设计228

7.4.3 工程组态233

7.5 电动执行器单片机控制及组态监控239

7.5.1 电动执行器简介239

7.5.2 单片机控制电路240

7.5.3 单片机程序设计241

7.5.4 上位机组态243

7.5.5 运行监控244

7.6 混合型气动机械手单片机控制及组态监控244

7.6.1 气动机械手简介244

7.6.2 单片机控制电路245

7.6.3 控制程序设计248

7.6.4 上位机组态252

7.6.5 运行监控254

7.7 PC机与三台单片机联机254

习题255

8单片机实时多任务系统258

8.1 单任务与多任务系统258

8.1.1 单任务系统258

8.1.2 多任务系统259

8.2 RTX51 Tiny多任务操作系统259

8.2.1 RTX51 Tiny的时钟和任务259

8.2.2 事件260

8.2.3 时间轮转任务切换261

8.2.4 协作式任务切换263

8.3 RTX51 Tiny系统函数264

8.4 RTX51 Tiny性能与设置265

8.4.1 运行环境265

8.4.2 RTX51 Tiny的存储模式和中断265

8.4.3 RTX51 Tiny的性能参数266

8.4.4 头文件及配置文件266

8.5 单片机炉温控制系统电路设计267

8.5.1 系统组成267

8.5.2 K型热电偶与MAX6675芯片268

8.5.3 固态继电器SSR269

8.5.4 温度控制系统电路原理图270

8.6 PID控制271

8.6.1 PID闭环控制系统的组成271

8.6.2 PID控制器的数字化272

8.6.3 带死区的PID273

8.6.4 输入量的转换及标准化273

8.6.5 输出量转换为工程实际值273

8.7 基于RTX51 Tiny的单片机炉温控制程序设计274

8.7.1 软件组成274

8.7.2 任务调度275

8.7.3 单片机温度控制C51程序276

8.7.4 程序编译284

8.7.5 温度控制系统的Proteus仿真284

习题289

参考文献290