單片機開發從入門到實踐

郭學提：2008年畢業於江西科技師範學院（今江西科技師範大學），畢業後一直從事嵌入式系統開發及教學相關的工作，擁有多年的嵌入式產品開發及設計經驗。曾在江西省電子信息工程學校擔任電子系單片機實訓講師；在深圳某職業培訓機構擔任嵌入式開發講師。現就職於深圳鼎然信息科技有限公司並擔任高級嵌入式開發工程師一職。先後發表論文、文章16篇。申請5項發明、實用新型、外觀專利。

目錄

第1章　單片機開發工具　1

1.1　UltraEdit　1

1.1.1　UltraEdit用戶界面　1

1.1.2　創建工程　5

1.1.3　新建文件　6

1.1.4　添加文件至工程　7

1.2　Keil 5集成開發環境　8

1.2.1　Keil 5簡介　8

1.2.2　創建應用程序　10

1.2.3　調試工程　16

1.2.4　創建“Hello World”項目　17

1.3　小結　18

1.4　習題　19

第2章　單片機編程基礎　20

2.1　函數概述　20

2.1.1　函數無參的一般形式　20

2.1.2　函數有參的一般形式　21

2.1.3　函數的形式參數　22

2.1.4　函數的實際參數　22

2.1.5　函數的形參和實參的特點　23

2.1.6　函數的返回值　23

2.2　函數的調用　24

2.2.1　函數調用的一般形式　24

2.2.2　函數調用需要註意的事項　25

2.2.3　函數的嵌套調用　25

2.3　數組概述　26

2.3.1　一維數組的定義　27

2.3.2　一維數組元素的引用　28

2.3.3　一維數組的初始化　28

2.3.4　二維數組的定義　29

2.3.5　二維數組元素的引用　29

2.3.6　二維數組的初始化　30

2.4　字符數組　31

2.4.1　字符數組的定義　31

2.4.2　字符數組的初始化　31

2.4.3　字符數組的引用　31

2.4.4　字符串和字符串結束標誌　31

2.4.5　字符串處理函數　31

2.5　指針概述　33

2.5.1　什麼是指針　33

2.5.2　指針變量的類型說明　34

2.5.3　指針變量的賦值　34

2.5.4　指針變量的運算　34

2.6　指針與數組　36

2.6.1　一維數組與指針　37

2.6.2　指針數組　38

2.7　指針與函數　38

2.7.1　函數指針　39

2.7.2　指針型函數　39

2.8　結構體　41

2.8.1　結構體的定義　41

2.8.2　結構體類型的說明　42

2.8.3　結構體變量成員的表示　43

2.8.4　結構體變量的賦值　43

2.8.5　結構體變量的初始化　44

2.9　結構體指針變量　46

2.9.1　結構體指針變量概述　46

2.9.2　結構體指針變量的定義　46

2.9.3　結構體指針變量的引用　47

2.10　聯合體　47

2.10.1　聯合體的定義　47

2.10.2　聯合體的使用　48

2.11　枚舉類型　49

2.11.1　枚舉類型聲明　49

2.11.2　枚舉變量的定義　49

2.11.3　枚舉變量應用舉例　49

2.12　自定義類型　50

2.13　小結　50

2.14　習題　51

第3章　單片機硬件基礎　53

3.1　單片機I/O口　53

3.1.1　P0口概述　53

3.1.2　P1口概述　53

3.1.3　P2口概述　54

3.1.4　P3口概述　54

3.2 定時器/計數器　55

3.2.1　定時器/計數器概述　55

3.2.2　定時器/計數器結構　56

3.2.3　與定時器/計數器控制相關的寄存器　56

3.2.4　工作方式0　58

3.2.5　工作方式1　59

3.2.6　工作方式2　59

3.2.7　工作方式3　59

3.3　單片機串行口　60

3.3.1　串行口概述　60

3.3.2　串行口結構　60

3.3.3　與串行口相關的寄存器　61

3.3.4　波特率　62

3.3.5　工作方式0　64

3.3.6　工作方式1　66

3.3.7　工作方式2、3　66

3.4　中斷　66

3.4.1　單片機中斷概述　67

3.4.2 中斷結構　69

3.4.3　與中斷相關的寄存器　69

3.4.4　中斷的使用方法　71

3.5　綜合應用　72

3.5.1　基於CD4094的四位數碼管驅動電路　72

3.5.2　單片機與PC通信　74

3.6　小結　78

3.7　習題　78

第4章　知識競賽數字搶答器　79

4.1　數碼管驅動　79

4.1.1　數碼管分類　79

4.1.2　數碼管驅動方式　79

4.1.3　數碼管字符編碼　80

4.1.4　數碼管靜態驅動　82

4.1.5　數碼管動態驅動　83

4.2　鍵盤接口技術　85

4.2.1　獨立式開關按鍵　85

4.2.2　開關按鍵的去抖動措施　86

4.2.3　按鍵檢測　86

4.2.4　矩陣鍵盤原理　89

4.2.5　矩陣鍵盤檢測　89

4.3　搶答器硬件設計　91

4.3.1　主控系統　92

4.3.2　顯示模塊　93

4.3.3　聲音提示電路　94

4.3.4　搶答電路　94

4.3.5　通信電路　96

4.4　搶答器軟件設計　99

4.4.1　軟件架構　100

4.4.2　系統初始化　100

4.4.3　硬件中斷服務　101

4.4.4　外部通信接口　103

4.4.5　應用程序　104

4.4.6　相關數據結構定義　106

4.5　小結　108

4.6　習題　108

第5章　數字電子時鐘　109

5.1　單總線　109

5.1.1　單總線的結構原理　109

5.1.2　DS18B20概述　110

5.2　I2C總線　114

5.2.1　I2C總線的特點　114

5.2.2　I2C總線的工作原理　114

5.2.3　I2C總線基本操作　115

5.2.4　PCF8563概述　116

5.3 LCD　121

5.3.1　LCD顯示器介紹　121

5.3.2　HD44780概述　122

5.4　數字電子時鐘硬件設計　126

5.4.1　主控系統　126

5.4.2　顯示模塊　127

5.4.3　聲音提示電路　129

5.4.4　日歷/時鐘電路　129

5.4.5　通信電路　129

5.4.6　溫濕度檢測電路　130

5.5　數字電子時鐘軟件設計　132

5.5.1　軟件架構　133

5.5.2　系統初始化　133

5.5.3　硬件中斷服務　134

5.5.4　I2C總線驅動　135

5.5.5　基於單總線的溫濕度接口　139

5.5.6　硬件接口　140

5.5.7　外部通信接口　144

5.5.8　應用程序　144

5.5.9　相關數據結構定義　149

5.6　小結　151

5.7　習題　151

第6章　多功能數字頻率計　152

6.1　多功能數字頻率計硬件設計　152

6.1.1　主控系統　152

6.1.2　設置電路　153

6.1.3　顯示模塊　153

6.1.4　聲音提示電路　154

6.1.5　通信電路　154

6.1.6　信號處理電路　154

6.1.7　信號分頻電路　156

6.2　多功能數字頻率計軟件設計　159

6.2.1　軟件架構　159

6.2.2　系統初始化　159

6.2.3　硬件中斷服務　160

6.2.4　硬件接口　161

6.2.5　外部通信和系統調試接口　163

6.2.6　應用程序　164

6.2.7　相關數據結構定義　168

6.3　小結　169

6.4　習題　169

第7章　手持GPS定位器　170

7.1　AT89S51單片機存儲器擴展基礎　170

7.1.1　存儲器分類　170

7.1.2　AT89S51單片機擴展系統　171

7.2 SPI總線　177

7.2.1　SPI總線的結構原理　177

7.2.2　SPI總線的數據傳輸　177

7.2.3　SPI總線的接口　178

7.2.4　X25045概述　178

7.3　手持GPS定位器硬件設計　182

7.3.1　主控系統　183

7.3.2　顯示模塊　183

7.3.3　聲音提示電路　184

7.3.4　通信電路　184

7.3.5　擴展SRAM電路　184

7.3.6　串行口復用電路　186

7.3.7　地址選擇電路　187

7.3.8　Flash存儲電路　187

7.3.9 GPS模塊電路　188

7.3.10　3.3V電源電路　189

7.4 手持GPS定位器軟件設計　190

7.4.1　軟件架構　190

7.4.2　系統初始化　190

7.4.3　硬件中斷服務　191

7.4.4　硬件接口　194

7.4.5　外部通信和系統調試接口　196

7.4.6　應用程序　196

7.4.7　相關數據結構定義　208

7.5　小結　210

7.6　習題　210

附錄A　ASCII字符集　211

附錄B　8051單片機指令表　213

附錄C　Keil C51常用庫函數原型　216