前言

第1章单片机系统概述

1．1微处理器、微型计算机与单片机

1．2单片机的结构与组成

1．3单片机的分类和指标

1．4单片机的发展趋势

1．5常用的单片机系列

1．6单片机的特点

1．7单片机应用系统

1．8单片机的应用领域

本章小结

习题1

第2章单片机应用系统的设计与开发环境

2．1单片机应用系统的设计步骤和方法

2．1．1总体设计

2．1．2硬件系统

2．1．3．软件系统

2．2单片机应用系统开发的软硬件环境

2．2．1单片机应用系统开发的软硬件环境的构成

2．2．2单片机应用系统开发工具选择原则

2．2．3使用JTAG界面单片机仿真开发环境

2．2．4单片机的在线编程

2．3KeilC5l高级语言集成开发环境IxVisiort3IDE

2．3．1ixVision3IDE主要特性

2．3．2pNision3IDE集成开发环境

2．3．3Vision3IDE的使用

2．4基于Proteus的单片机系统仿真

2．4．1Proteus7Professional界面介绍

2．4．2绘制电路原理图

2．4．3ProteusVSM与Vision3IDE的联调

本章小结

习题2

第3章80c51单片机硬件基础知识

3．1MCS-51系列及80C51系列单片机简介

3．1．1MCS-51系列和80C5l系列单片机

3．1．280C51系列单片机的命名规则

3．1．380C51系列单片机的选择特性

3．280C51系列单片机外引脚功能

3．380C51单片机内部结构

3．3．1中央处理器CPU

3．3．2存储器组织

3．3．3并行输入/输出端口结构

3．3．4时钟电路

3．3．5复位电路

3．4低功耗运行方式

3．4．1电源控制寄存器PCON

3．4．2待机方式

3．4．3掉电方式

3．580C5l单片机最小系统

本章小结

习题3

第4章80c51单片机软件基础知识

4．180C51单片机指令系统概述

4．1．1指令的概念

4．1．2指令系统说明

4．1．380C51指令系统助记符

4．1．4指令系统中的特殊符号

4．280C51单片机寻址方式

4．2．1寄存器寻址方式

4．2．2直接寻址方式

4．2．3寄存器间接寻址方式

4．2．4立即寻址方式

4．2．5变址间接寻址方式

4．2．6相对寻址方式

4．2．7位寻址方式

4．380C51单片机指令系统

4．3．1数据传送类指令

4．3．2算术运算类指令

4．3．3逻辑运算类指令

4．3．4控制转移类指令

4．3．5位操作指令

4．480C51汇编语言程序设计

4．4．1伪指令

4．4．2汇编语言程序设计举例

4．580C51单片机C51程序设计语言

4．5．1C51语言的标识符和关键字

4.5．2C51编译器能识别的数据类型

4．5．3变量的存储种类和存储器类型

4．5．4绝对地址的访问

4．5．5中断服务程序

4．6C51语言的运算符和表达式

4．6．1赋值运算符

4．6．2算术运算符

4．6．3关系运算符

4．6．4逻辑运算符

4．6．5位运算符

4．6．6复合赋值运算符

4．6．7指针和地址运算符

4．7C51语言的库函数

4．7．1本征库函数和非本征库函数

4．7．2几类重要的库函数

4．8C51语言的应用技巧

本章小结

习题4

第5章踟C5l单片机内部资源及应用

5．1中断系统和外部中断

5．1．1中断技术概述

5．1．280C5l单片机中断系统

5．1．3C51语言中断服务函数

5．1．4外部中断的应用示例

5．2定时器/计数器

5．2．1定时器/计数器0、l的结构及工作原理

5．2．2定时器/计数器0、1的四种工作方式

5．2．3定时器/计数器对输入信号的要求

5．2．4定时器/计数器0、1的编程和应用示例

5．2．5定时器/计数器2

5．3串行通信

5．3．1串行通信基础知识

5．3．280C51串行接口

5．3．3应用示例

本章小结

习题5

第6章单片机外部扩展资源及应用

6．1单片机外部扩展资源和扩展编址技术概述

6．1．1单片机外部扩展资源分类

6．1．2单片机系统扩展结构与编址技术

6．1．3单片机系统存储器扩展方法

6．2并行I/O口扩展

6．2．18255可编程并行I/O接口芯片

6．2．2用74HC系列芯片扩展I/O接口

6．3大容量闪速存储器Flash的扩展

6．3．1SuperHash28SF040A简介

6．3．289C52单片机和28SlqMOA接口方法

6．4单片机系统中的键盘接口技术

6．4．1键盘工作原理及消抖

6．4．2独立式键盘工作原理

6．4．3行列式键盘工作原理

6．4．4键盘扫描的控制程序

6．5单片机系统中的I．ED数码显示器

6．5．1LED数码显示器的结构与原理

6．5．2静态显示

6．5．3动态扫描显示

6．6单片机系统中的LcD液晶显示器

6．6．1字符型液晶显示模块的组成和基本特点

6．6．2LCDl602模块接口引脚功能

6．6．3LCDl602模块的操作命令

6．6．4I．CDl602与89C52单片机接口与编程

6．7日历时钟接口芯片及应用

6．7．1并行接口日历时钟芯片DSl2887

6．7．2串行接口日历时钟芯片DSl302

6．8单片机数据采集系统

6．8．1并行A/D转换器ADC0809

6．8．2通用串行输出8位A/D转换器TLC549

6．9Ic总线接口电路EEPROM及应用

6．9．1串行EEPROM电路CAT24WCXX概述

6．9．2串行EEPROM芯片的操作

6．9．3串行EEPROM芯片与89C52的接口编程

6．10RS一232C和RS一485/422通信接口

本章小结

习题6

第7章单片机系统设计示例

7．1可编程控制器的硬件组成

7．2可编程控制器的软件系统

7．3可编程控制器PC机集成开发环境

7．4可编程控制器监控程序C51语言部分源程序清单

本章小结

附录A单片机选型指南

附录B单片机及部分常用外围器件

附录C指令速查表

参考文献

……2100433B

《单片机系统设计与开发》可作为电子类及其相关专业的本科生教材，也可作为从事单片机应用产品研发的科技人员及单片机技术爱好者的参考书，还可作为全国单片机设计师考试、单片机等级考试、电子竞赛等的参考书。

本书共分为基础篇、设计篇和应用篇三部分。基础篇包括单片机应用系统的设计与开发、KeilV808A和Proteus软件的使用、单片机内部资源及其C语言编程。设计篇主要包括LED数码管、矩阵键盘、定时器中断、液晶显示、串口通信、红外接收、A/D和D/A转换等单元电路设计。应用篇包括数字温度计设计、无线数据传输系统设计、超声波测距仪设计、铁路限速标志设计。本书内容丰富，实用性强，可作为高等院校信息与通信工程及相关专业的本科生教材，还可作为相关领域的工程技术人员的参考书。

目 录

基 础 篇

第1章 单片机应用系统的设计与开发3

1.1 单片机应用系统的设计方法3

1.1.1 系统总体方案的确定4

1.1.2 应用系统的硬件设计5

1.1.3 应用系统的软件设计8

1.1.4 应用系统的抗干扰设计9

1.2 单片机应用系统的开发过程10

1.2.1 单片机的开发与开发工具10

1.2.2 单片机开发系统的功能11

1.2.3 单片机应用系统的调试、运行与维护13

第2章 KeilV808A和Proteus软件的使用18

2.1 uVision3集成开发环境18

2.2 KeilV808A的使用21

2.2.1 创建第一个KeilV808A的应用程序21

2.2.2 程序文件的编译与链接25

2.3 调试仿真功能的使用27

2.4 Protues ISIS设计与仿真平台28

2.4.1 界面简介29

2.4.2 Proteus文件操作34

2.5 Proteus库35

2.5.1 Proteus库分类35

2.5.2 部分模型举例38

2.5.3 库规则40

2.6 VSM源程序编辑器和代码生成工具45

2.7 单片机系统的Proteus设计与仿真基础46

2.7.1 Proteus设计与仿真流程46

2.7.2 Proteus电路设计48

2.7.3 源程序设计53

2.7.4 生成目标代码文件55

2.7.5 加载目标代码文件、设置时钟频率55

2.7.6 单片机系统的Proteus交互仿真56

2.7.7 Proteus 7.1与 Keil 8.0的联调方法56

2.8 单片机系统的Proteus源代码调试仿真58

2.8.1 存储器窗口58

2.8.2 观察窗口应用59

第3章 单片机内部资源及其C语言编程62

3.1 中断系统62

3.1.1 中断系统介绍62

3.1.2 C51编写中断服务程序66

3.1.3 共用中断69

3.1.4 外部中断的扩充70

3.2 定时器/计数器72

3.2.1 定时器/计数器结构72

3.2.2 定时器/计数器的控制寄存器73

3.2.3 定时器/计数器工作模式74

3.2.4 定时器/计数器的初始化75

3.2.5 定时器/计数器综合应用76

3.3 并行I/O口77

3.3.1 并行I/O口77

3.3.2 编程实例82

3.4 串行口及其通信83

3.4.1 8051单片机的串行口结构83

3.4.2 串行口应用86

设 计 篇

第4章 单片机的实用单元电路设计93

4.1 USTH单片机学习板简介93

4.2 独立I/O口的单元电路设计95

4.2.1 硬件原理分析95

4.2.2 软件编程96

4.3 流水灯单元电路设计98

4.3.1 硬件原理分析99

4.3.2 软件编程100

4.4 LED数码管静态显示单元电路设计100

4.4.1 硬件原理分析101

4.4.2 软件编程102

4.5 LED数码管动态显示单元电路设计103

4.5.1 硬件原理分析103

4.5.2 软件编程104

4.6 蜂鸣器发声单元电路设计107

4.6.1 硬件原理分析107

4.6.2 软件编程108

4.7 矩阵键盘识别电路109

4.7.1 硬件原理分析109

4.7.2 软件编程111

4.8 定时器中断电路113

4.8.1 硬件原理分析113

4.8.2 软件编程118

4.9 模数转换ADC0804单元电路设计122

4.9.1 硬件原理分析122

4.9.2 软件编程124

4.10 数模转换DAC0832单元电路设计127

4.10.1 硬件原理分析127

4.10.2 软件编程130

4.11 1602字符液晶显示单元电路设计131

4.11.1 硬件原理分析131

4.11.2 软件编程134

4.12 12864图形点阵液晶显示单元电路设计137

4.12.1 硬件原理分析137

4.12.2 软件编程139

4.13 带有I2C总线的AT24C04单元电路设计145

4.13.1 硬件原理分析146

4.13.2 软件编程148

4.14 串行口通信单元电路设计152

4.14.1 硬件原理分析152

4.14.2 软件编程157

4.15 LED点阵显示单元电路设计159

4.15.1 硬件原理分析159

4.15.2 软件编程159

4.16 单片机控制继电器单元电路设计161

4.16.1 硬件原理分析161

4.16.2 软件编程162

4.17 红外接收单元电路设计163

4.17.1 硬件原理分析163

4.17.2 软件编程164

应 用 篇

第5章 DS18B20数字温度计设计169

5.1 功能要求169

5.2 总体设计169

5.3 硬件电路设计169

5.3.1 温度传感器工作原理171

5.3.2 DS18B20与单片机的接口电路172

5.3.3 显示电路173

5.4 软件设计173

5.4.1 主函数173

5.4.2 DS18B20复位函数173

5.4.3 DS18B20写字节函数174

5.4.4 DS18B20读字节函数174

5.4.5 温度计算转换函数175

5.4.6 DS18B20的主要ROM命令175

5.4.7 温度数据的计算处理方法176

5.5 源程序清单176

第6章 无线数据传输系统设计182

6.1 功能要求182

6.2 总体设计182

6.3 发射电路硬件设计183

6.3.1 nRF401无线收发芯片介绍183

6.3.2 A/D转换模块设计185

6.3.3 单片机控制模块设计188

6.3.4 无线射频模块设计189

6.3.5 电源模块设计190

6.4 接收电路硬件设计191

6.4.1 单片机控制模块设计191

6.4.2 显示模块设计191

6.4.3 接口模块设计193

6.5 发射电路的软件设计193

6.6 接收电路的软件设计198

第7章 具有实时语音播报的超声波测距仪209

7.1 设计任务209

7.2 总体设计210

7.2.1 超声波测距原理210

7.2.2 超声波速度的确定210

7.2.3 超声波测距仪总体设计211

7.3 硬件电路设计211

7.3.1 元器件的选择211

7.3.2 发射电路设计212

7.3.3 接收电路设计213

7.3.4 语音播报电路设计214

7.3.5 LCD显示电路设计215

7.3.6 单片机控制电路设计218

7.4 软件设计219

7.5 系统测试220

7.6 源程序清单221

第8章 太阳能动态限速标志设计233

8.1 动态限速标志工作原理233

8.2 总体设计234

8.3 硬件电路设计234

8.3.1 CPU234

8.3.2 显示器235

8.3.3 键盘236

8.3.4 位置检测236

8.3.5 电动机控制238

8.3.6 列车通过次数计数电路239

8.4 软件设计239

8.4.1 主程序239

8.4.2 显示程序2402100433B