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單片機應用技術/基于C51和Proteus的項目設計與仿真 
定 價：49 元 叢書名： 高等院校電子信息應用型規(guī)劃教材
9 7 4 8 5 7 7 3 1 0 0 2 7 
本書以Proteus ISIS現(xiàn)代電子系統(tǒng)仿真技術為平臺, 通過構建系統(tǒng)原型實現(xiàn)硬件與軟件的協(xié)同仿真。全書共15章, 系統(tǒng)地介紹MCS-51系列單片機的硬件結構、Keil uVision 4、Proteus仿真軟件、C51語言基礎與程序設計、定時與中斷系統(tǒng)、顯示、鍵盤、轉換器、串行通信、電機等接口技術。
本書是廣東省高等學校立項精品教材、廣東省高等學校精品資源共享課“單片機應用技術”配套教材。本書提供36項設計性、仿真性、實用性的工程項目，基本涵蓋單片機應用技術教學知識模塊。其中部分項目內(nèi)容來自教學實踐及科研工作，使本書不僅具有先進性和實用性，而且更加有活力與特色。本書重點突出仿真技術在教與學中的應用，仿真內(nèi)容豐富、項目化案例直觀、生動，并且有很強的可讀性、時效性和可操作性，基本體現(xiàn)了工程應用特征。本書適合作為高等院校電子信息類、電氣控制類等專業(yè)的單片機課程教材，還可作為高職高專以及單片機應用能力培訓和電子設計競賽的教材，也可作為廣大從事單片機系統(tǒng)開發(fā)與應用的工程技術人員參考書。
單片機(又稱為微控制器)是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。目前，單片機技術的應用已經(jīng)滲透到現(xiàn)代國防、工業(yè)自動化、電子電氣、通信及物聯(lián)網(wǎng)等各個領域。在控制應用領域，51系列單片機形成了規(guī)模龐大、功能齊全、資源豐富的產(chǎn)品群，國內(nèi)目前眾多院校也大量以51單片機作為單片機應用技術課程的基本內(nèi)容。隨著嵌入式系統(tǒng)、片上系統(tǒng)等產(chǎn)品的開發(fā)，51單片機不斷地以IP核的形式在以FPGA為基礎的片上系統(tǒng)中被充分利用。由此可見，以單片機為核心設計的各種智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、通信設備、信息處理、家用電器、汽車電子、機電一體化等方面得到了廣泛應用并取得了巨大的成果。與此同時，單片機技術也是學習ZigBee技術開發(fā)、STM32和ARM嵌入式系統(tǒng)等高一層技術的基礎。
1. 本書特色
(1) 強化基礎、由淺入深
本書采用Keil軟件和Proteus軟件仿真平臺，一是在Keil開發(fā)環(huán)境中，學習C51語言基本知識、編程語法； 二是利用Proteus仿真平臺，由淺入深地介紹C51程序結構、C51語言基本語句和C51程序設計等基礎內(nèi)容。通過這兩個平臺學習C51語言與全面掌握單片機的基礎知識。
(2) 軟硬結合、協(xié)同仿真
本書以MCS-51系列單片機為基礎、Proteus ISIS仿真技術為學習平臺，介紹單片機C51語言對單片機的硬件資源和外部設備進行控制，把書中的知識點、電路原理及應用內(nèi)容轉化為生動活潑、形象逼真的仿真映像，使抽象的原理變得形象化與可視化。硬件與軟件相結合及協(xié)同仿真，能夠更好地論述單片機系統(tǒng)電路設計原理和程序設計方法，避免傳統(tǒng)教學中先理論后實踐的脫節(jié)現(xiàn)象。
(3) 突出項目、工程理念
本書力求單片機系統(tǒng)規(guī)范化與項目化相結合，系統(tǒng)論述單片機工作原理的同時，突出了項目化的學習過程，強調具有開放性、實踐性、職業(yè)性、仿真化和靈活應用的學習模式。全書提供了48個可仿真與執(zhí)行、具有工程實際意義的應用項目，根據(jù)應用項目舉一反三，快速掌握單片機相關的知識點，并且在整個單片機應用系統(tǒng)實際中，適應不同層次人員的需求。
(4) 內(nèi)容豐富、涵蓋專業(yè)
本書涵蓋單片機應用技術的多個領域，內(nèi)容較為豐富，對每項內(nèi)容都詳細介紹相關的背景知識、硬件知識、電路設計和C51程序設計思路。同時利用廣東省精品資源共享課“單片機應用技術”教學網(wǎng)站http://202.192.72.40:8089和http://61.152.93.162:8024提供豐富的教學資源與自主學習平臺，逐步幫助讀者提高單片機應用技術的學習效率。另外，書中內(nèi)容還包括了單片機各方面的教學模塊，滿足電子信息類、電氣工程類、計算機應用技術類等工科專業(yè)以及從事該技術領域的用書需求。
2. 本書內(nèi)容
第1章主要介紹微型計算機的基本概念、51系列單片機發(fā)展和單片機的應用領域。
第2章主要介紹MCS-51系列單片機的內(nèi)部結構、存儲器及I/O電路。
第3章主要介紹Keil Vision 4集成開發(fā)環(huán)境、Keil Vision 4的C51開發(fā)流程、C51的數(shù)據(jù)類型、C51的運算符、C51的表達式等。
第4章主要介紹Proteus ISIS仿真軟件、Proteus電路設計基礎、基于Proteus的設計實例等。
第5章主要介紹C51語言程序的基本結構、C51語言基本語句、C51的數(shù)組、C51的函數(shù)等。
第6章介紹單片機的定時器/計數(shù)器、基于Proteus的定時器/計數(shù)器項目設計與仿真。
第7章介紹單片機的中斷系統(tǒng)、外部中斷源的C51程序設計、定時中斷源的C51程序設計、串行中斷源的C51程序設計、外部中斷源的擴展、基于Proteus中斷系統(tǒng)項目設計與仿真。
第8章介紹LED顯示器與接口技術、基于Proteus的LED顯示器項目設計與仿真。
第9章介紹點陣LED結構及原理、基于Proteus的大屏幕顯示器項目設計與仿真。
第10章介紹1602LCD液晶顯示模塊、基于Proteus的LCD顯示器項目設計與仿真、128×64 LCD圖形顯示器接口技術、基于Proteus的12864LCD顯示器項目設計與仿真。
第11章介紹獨立式鍵盤接口技術、基于Proteus的獨立式鍵盤項目設計與仿真、矩陣式鍵盤接口技術、基于Proteus的矩陣式鍵盤項目設計與仿真。
第12章介紹8位并行A/D轉換器接口技術、8位串行A/D轉換器接口技術、基于Proteus的A/D轉換器項目設計與仿真。
第13章介紹D/A轉換原理、DAC0832與單片機接口技術、基于Proteus的DAC0832電路項目設計與仿真。
第14章介紹通信的一般概念、MCS-51單片機串行通信接口、MCS-51單片機串行口的擴展應用、MCS-51單片機雙機串行通信的應用、基于Proteus的單片機雙機串行通信項目設計與仿真、MCS-51單片機多機串行通信的應用。
第15章介紹直流電動機控制技術、基于Proteus的直流電動機控制項目設計與仿真、步進電動機控制技術、基于Proteus的步進電動機控制項目設計與仿真。
本書結構緊湊，內(nèi)容涉及較為全面，項目案例豐富，仿真結果準確可靠，但與實際應用電路或許存在一定的差異，特別是PC的運行速度與硬件運行速度有一定的差異，因此，在實際應用中還要進行適當?shù)恼{試。由于編者的水平有限，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者和同行提出寶貴意見，以使日后進一步改進。
3. 讀者對象
（1） 大學、高職高專及*、省級骨干教師等相關專業(yè)的培訓班學員。
（2） 單片機及電子設計大賽愛好者。
（3） 電子工程技術及應用系統(tǒng)開發(fā)人員。
本書獲得了廣州市風標電子技術有限公司匡載華總經(jīng)理在Proteus技術方面的大力支持與幫助，在此表示衷心的感謝。
編者
2017年2月
第1章單片機技術概述
1.1計算機系統(tǒng)分類簡介
1.2微型計算機的基本概念
1.2.1微型計算機系統(tǒng)的基本結構
1.2.2微型計算機的基本工作原理
1.3單片微型計算機
1.3.1單片機應用系統(tǒng)及組成
1.3.2單片機的發(fā)展趨勢
1.3.3MCS51系列單片機
1.3.4MCS51系列單片機類型
1.4單片機的應用
思考與習題
第2章MCS51單片機的結構
2.1MCS51單片機的內(nèi)部結構
2.1.18051單片機的內(nèi)部結構及功能
2.1.28051的引腳定義及功能
2.2MCS51單片機存儲器結構
2.2.1MCS51單片機的存儲地址結構
2.2.2程序存儲器
2.2.3數(shù)據(jù)存儲器
2.3并行I／O口電路結構
2.3.1P0口結構
2.3.2P1口結構
2.3.3P2口結構
2.3.4P3口結構
2.4時鐘電路與復位電路
2.4.1單片機的時鐘電路與時序
2.4.2單片機的復位電路
2.5單片機的工作過程
思考與習題
第3章Keil μVision與C51語言基礎
3.1Keil μVision4集成開發(fā)環(huán)境
3.1.1Keil μVision4簡介
3.1.2Keil μVision4界面概覽
3.2Keil μVision4的C51開發(fā)流程
3.2.1創(chuàng)建項目
3.2.2創(chuàng)建源程序文件
3.2.3程序編譯與調試
3.2.4仿真調試
3.2.5項目設置
3.3單片機開發(fā)語言概述
3.3.1單片機匯編語言
3.3.2單片機C51語言
3.4C51的標識符與關鍵字
3.4.1標識符
3.4.2關鍵字
3.5C51的數(shù)據(jù)類型
3.5.1整型常量
3.5.2浮點型常量
3.5.3C51變量的數(shù)據(jù)類型
3.5.4整型變量
3.5.5浮點型變量
3.5.6變量聲明語句
3.5.7特殊功能寄存器SFR定義
3.5.8位變量
3.5.9指針型變量
3.5.10指針變量賦值
3.6變量及其存儲方式
3.6.1局部變量與全局變量
3.6.2變量的存儲種類
3.6.3變量的存儲類型
3.6.4變量的存儲器模式
3.7C51的運算符
3.7.1算術運算符
3.7.2自增和自減運算
3.7.3關系運算符
3.7.4邏輯運算符
3.7.5位運算符
3.8運算符優(yōu)先級和結合性
3.9C51的表達式
3.9.1算術表達式
3.9.2賦值表達式
3.9.3逗號表達式
3.9.4關系表達式
3.9.5邏輯表達式
思考與習題
第4章Proteus ISIS軟件簡介
4.1Proteus ISIS仿真軟件簡介
4.1.1Proteus軟件系統(tǒng)組成
4.1.2電子產(chǎn)品設計流程
4.1.3Proteus ISIS操作界面介紹
4.1.4Proteus軟件資源
4.1.5Proteus軟件在教學與實踐中的應用
4.2Proteus ISIS菜單欄簡介
4.3設計視覺助手
4.4Proteus電路設計基礎
4.4.1設計流程
4.4.2設計文檔
4.4.3原理圖連線
4.4.4電氣規(guī)則檢查ERC
4.4.5保存原理圖
4.5基于Proteus的設計實例
4.5.1Proteus電路原理圖設計
4.5.2軟件設計
4.5.3源代碼仿真與調試
4.5.4單片機內(nèi)部資源仿真與調試
4.5.5電路與源代碼聯(lián)調
思考與習題
第5章C51語言程序設計基礎
5.1C51語言程序的基本結構
5.2C51語言基本語句
5.2.1表達式語句
5.2.2復合語句
5.2.3循環(huán)控制語句
5.2.4程序控制語句
5.2.5開關語句
5.2.6程序跳轉語句(goto語句、break語句和continue語句)
5.3C51語言的數(shù)組
5.3.1一維數(shù)組
5.3.2數(shù)組賦值
5.3.3二維數(shù)組
5.3.4字符數(shù)組
5.4C51語言的函數(shù)
5.4.1函數(shù)概述
5.4.2函數(shù)的分類
5.4.3函數(shù)的調用
5.4.4函數(shù)返回語句
5.4.5中斷服務函數(shù)
5.4.6庫函數(shù)
思考與習題
第6章單片機與定時器/計數(shù)器接口技術
6.1單片機的定時器/計數(shù)器
6.1.1單片機定時器/計數(shù)器的結構及工作原理
6.1.2定時器/計數(shù)器的方式和控制寄存器
6.1.3定時器/計數(shù)器初始化及步驟
6.1.4定時器/計數(shù)器的工作方式
6.2基于Proteus的定時器/計數(shù)器項目設計與仿真
6.2.1二路方波生發(fā)器的設計與仿真
6.2.2時間定時器設計與仿真
思考與習題
第7章單片機與中斷系統(tǒng)接口技術
7.1單片機的中斷系統(tǒng)
7.1.1中斷系統(tǒng)的概念及特點
7.1.2中斷系統(tǒng)的組成及中斷源
7.1.3中斷系統(tǒng)控制寄存器
7.1.4中斷處理過程
7.2中斷源的C51語言程序設計
7.2.1外部中斷源的C51語言程序設計
7.2.2定時中斷源的C51語言程序設計
7.2.3優(yōu)先級中斷源的C51語言程序設計
7.2.4串行口中斷源的C51語言程序設計
7.2.5外部中斷源的擴展
7.3基于Proteus中斷系統(tǒng)項目設計與仿真
7.3.1電風扇風量顯示電路設計與仿真
7.3.2電子圓模式電路設計與仿真
思考與習題
第8章單片機與數(shù)碼管顯示接口技術
8.1LED顯示器與接口技術
8.1.1LED數(shù)碼管結構及工作原理
8.1.2LED數(shù)碼管的控制方式
8.28位動態(tài)顯示電路
8.3基于Proteus的LED顯示器項目設計與仿真
8.3.1電子秒表電路設計與仿真
8.3.2脈沖計數(shù)電路設計與仿真
8.3.3基于Proteus的籃球競賽24s定時器電路設計與仿真
8.3.4交通信號燈模擬控制系統(tǒng)的設計與仿真
思考與習題
第9章單片機與LED點陣顯示接口技術
9.1LED點陣結構及原理
9.1.18×8LED點陣簡介
9.1.2LED點陣顯示方式
9.2基于Proteus的大屏幕顯示器項目設計與仿真
9.2.18×8LED點陣靜態(tài)顯示技術的設計與仿真
9.2.216×16LED點陣“箭頭”移動顯示技術的設計與仿真
9.2.316×16LED點陣文字移動顯示技術的設計與仿真
9.2.416×16LED點陣數(shù)字跳動顯示技術的設計與仿真
9.2.516×16LED圖形廣告屏(飛翔的小鳥)設計與仿真
思考與習題
第10章單片機與LCD顯示接口技術
10.1液晶顯示模塊概述
10.21602LCD液晶顯示模塊
10.2.11602LCD主要參數(shù)與引腳功能
10.2.21602LCD的控制指令及初始化
10.2.3LCD顯示模塊的接口形式
10.3基于Proteus的LCD顯示器項目設計與仿真
10.3.11602LCD靜態(tài)顯示技術的設計與仿真
10.3.21602LCD字符循環(huán)移動顯示技術的設計與仿真
10.4128×64LCD圖形顯示器接口技術
10.4.1液晶顯示控制驅動器
10.4.2指令集與功能說明
10.5基于Proteus的128×64LCD顯示器項目設計與仿真數(shù)字/
字符/漢字接口電路設計與仿真
思考與習題
第11章單片機與鍵盤接口技術
11.1鍵盤
11.1.1鍵盤工作原理
11.1.2鍵盤結構與輸入特點
11.2獨立式鍵盤接口技術
11.2.1獨立式按鍵電路結構
11.2.2獨立式按鍵的軟件結構
11.3基于Proteus的獨立式鍵盤項目設計與仿真
11.3.1汽車指示燈與加速顯示控制器的設計與仿真
11.3.2電熱水器控制顯示器的設計與仿真
11.4矩陣式鍵盤接口技術
11.4.1矩陣式鍵盤電路結構
11.4.2矩陣式鍵盤工作方式
11.4.3矩陣式鍵盤掃描法
11.5基于Proteus的矩陣式鍵盤項目設計與仿真
11.5.1矩陣查詢式鍵盤電路的設計與仿真
11.5.2矩陣中斷式鍵盤電路的設計與仿真
思考與習題
第12章單片機與A/D轉換器接口技術
12.1A/D轉換器接口技術
12.1.1A/D轉換器原理
12.1.2典型A/D轉換器芯片ADC0809
12.1.3ADC0809的轉換工作原理
12.1.4ADC0809轉換程序設計
12.28位串行A/D轉換器接口技術
12.3基于Proteus的A/D轉換器項目設計與仿真
12.3.1基于ADC0809光照度與溫度數(shù)據(jù)采集的設計與仿真
12.3.2基于ADC0831直流電壓表的設計與仿真
12.3.3基于ADC0831直流電流表的設計與仿真
12.3.4基于ADC0831亮度自動控制電路的設計與仿真
思考與習題
第13章單片機與D/A轉換器接口技術
13.1D/A轉換原理及主要技術指標
13.1.1D/A轉換原理
13.1.2D/A轉換器的主要技術指標
13.1.3并行D/A轉換器芯片DAC0832
13.2DAC0832與單片機接口技術
13.3基于Proteus的DAC0832電路項目設計與仿真
13.3.1基于DAC0832調幅調頻正弦波信號發(fā)生器的設計與仿真
13.3.2基于DAC0832函數(shù)信號發(fā)生器的設計與仿真
思考與習題
第14章單片機與串行通信接口技術
14.1通信的一般概念
14.1.1并行通信與串行通信
14.1.2串行通信的制式
14.1.3串行通信的兩種基本方式
14.1.4串行通信的速率與接口
14.2MCS51單片機串行通信接口
14.2.1MCS51串行口的結構
14.2.2MCS51串行口的工作方式
14.2.3MCS51串行口的波特率
14.2.4MCS51串行通信的編程方法
14.3MCS51單片機串行口的擴展應用
14.3.1單片機I/O口的擴展
14.3.2基于Proteus的串入并出擴展口電路設計與仿真
14.3.3基于Proteus的并入串出擴展口電路設計與仿真
14.4MCS51單片機雙機串行通信的應用
14.4.1雙機通信接口
14.4.2單片機雙機通信原理與設置
14.5基于Proteus的單片機雙機串行通信項目設計與仿真
14.5.1單片機雙機串行通信設計與仿真
14.5.2光伏系統(tǒng)蓄電池電壓雙機通信監(jiān)控器的設計與仿真
14.6MCS51單片機多機串行通信的應用
14.6.1多機通信硬件基本電路
14.6.2多機通信原理與設置
14.6.3單片機多機串行通信設計與仿真
思考與習題
第15章單片機與電動機控制接口技術
15.1直流電動機控制技術
15.1.1直流電動機的基本結構
15.1.2直流電動機的工作原理
15.1.3直流電動機PWM調速原理
15.1.4直流電動機PWM調速方案
15.2基于Proteus的直流電動機控制項目設計與仿真
15.2.1直流電動機正反轉控制的設計與仿真
15.2.2直流電動機PWM調速電路的設計與仿真
15.3步進電動機控制技術
15.3.1步進電動機簡介
15.3.2步進電動機工作原理
15.3.3步進電動機驅動電路
15.4基于Proteus的步進電動機控制項目設計與仿真
15.4.1步進電動機步距角控制的設計與仿真
15.4.2步進電動機N圈控制的設計與仿真
15.4.3步進電動機多功能控制器的設計與仿真
思考與習題
附錄Areg51.h詳解
附錄BProteus常用元器件
參考文獻
CHAPTER 1
第1章
單片機技術概述
單片機又稱為微控制器(Micro Controller Unit，MCU)，是面對測控對象的嵌入式應用計算機系統(tǒng)。它的出現(xiàn)使計算機技術從通用型計算領域進入智能化的控制領域，并且在嵌入式計算機領域都得到了極其重要的發(fā)展與應用。本章首先介紹微型計算機的基本概念、組成及分類，然后介紹單片機技術的特點及常用的MCS51系列單片機類型，*后介紹單片機應用系統(tǒng)的設計方法和步驟。
1.1計算機系統(tǒng)分類簡介
世界上*臺計算機于1946年問世。半個多世紀以來，計算機技術取得了突飛猛進的發(fā)
展。計算機按照體系結構、性能、體積、應用領域等，分為大型計算機、中型計算機、小型計算機和微型計算機。計算機在數(shù)值計算、邏輯運算與推理、信息處理以及實際控制方面朝著高速海量運算的通用計算機系統(tǒng)發(fā)展，表現(xiàn)出非凡的能力，其典型產(chǎn)品為PC； 而廣泛滲透到制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器儀表、交通、航空航天、軍事裝備、家電產(chǎn)品等領域的正是嵌入式計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，主要表現(xiàn)在直接面向控制對象； 嵌入到具體的應用系統(tǒng)中； 現(xiàn)場可靠地運行； 體積小，應用靈活； 突出時序控制功能； 以隱藏的形式嵌入在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。因此，將計算機技術分為通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)（以下簡稱嵌入式系統(tǒng)）。
嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術以及各個行業(yè)的具體應用
相結合的產(chǎn)物，也是不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的核心部件有嵌入式微處理器(Embedded MicroProcessor Unit，EMPU)、嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor，EDSP)、微控制器(MicroController Unit，MCU，通常稱單片機)。顧名思義，單片機就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。它以某一種微處理器為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時器/計數(shù)器、看門狗、并行I/O接口、串行I/O接口、脈寬調制輸出、A/D、D/A。微控制器的*大特點是單片化、體積大幅度減小，從而使功耗和成本降低、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流，以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)約占市場份額的70％。
本書以市場占有率較高的MCS51單片機(或稱8051、51系列、8xx51單片機)為核心，介紹嵌入式系統(tǒng)設計的基本技術。
1.2微型計算機的基本概念
微型計算機(Micro Computer)簡稱微機，是計算機的一個重要分類。微型計算機不但具有計算快速、精確、程序控制等特點，而且還具有體積小、重量輕、功耗低、價格便宜等優(yōu)點。個人計算機簡稱PC(Personal Computer)，是微型計算機中應用*為廣泛的一種，也是近年來計算機領域中發(fā)展*快的一個分支。PC在性能和價格方面適合個人用戶購買和使用，目前，它已經(jīng)像普通家電一樣深入到家庭和社會生活的各個方面。
1.2.1微型計算機系統(tǒng)的基本結構
微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是指構成微機系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。如果把運算器與控制器集成在一個芯片上，則該芯片稱為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)，是微機的核心部件。CPU配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入/輸出(Input/Output，I/O)接口電路以及外部設備即構成微機的硬件系統(tǒng)。
軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱。軟件部分包括系統(tǒng)軟件(如操作系統(tǒng))和應用軟件(如字處理軟件)，人們通過它對微機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預定的任務。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構成完整的微機系統(tǒng)，典型微型計算機系統(tǒng)的組成如圖11所示。
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