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單片機(jī)技術(shù)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程。對某一專業(yè)技術(shù)，往往需要經(jīng)過理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練過程的反復(fù)交叉才能掌握。因此，只有按照理論實(shí)踐理論實(shí)踐的路線去培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生，才能達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
當(dāng)前眾多的單片機(jī)技術(shù)教材，一般注重于對理論知識(shí)的介紹，各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)相對比較孤立，在實(shí)踐練習(xí)方面大多停留在以實(shí)例仿真促進(jìn)對相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握上，缺乏從工程應(yīng)用的角度教會(huì)讀者如何系統(tǒng)地分析問題和進(jìn)行設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在技能培養(yǎng)方面同工程應(yīng)用中的實(shí)際問題聯(lián)系不夠緊密。
編者具有多年的單片機(jī)技術(shù)教學(xué)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從學(xué)習(xí)技術(shù)的客觀規(guī)律出發(fā)，開展了以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法教學(xué)的單片機(jī)技術(shù)課程改革，并取得了顯著的教學(xué)效果。通過對課程改革經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提煉，我們組織編寫了本書，并根據(jù)實(shí)際教學(xué)應(yīng)用效果和廣大師生反饋進(jìn)行了修訂。本書緊密結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，從切實(shí)提高學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力出發(fā)，以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為載體，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行51單片機(jī)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐能力訓(xùn)練。同時(shí)，本書貫徹黨的二十大精神，堅(jiān)持為黨育人、為國育才，以立德樹人為根本任務(wù)，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和章節(jié)內(nèi)容，多方位培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷、工匠精神、創(chuàng)新意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)。
本書首先對51單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)、單片機(jī)的C語言編程等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后針對51單片機(jī)的各功能模塊，從工程應(yīng)用的需要出發(fā)，設(shè)計(jì)了I/O口輸入輸出功能、外部中斷功能、LED數(shù)碼管顯示技術(shù)、LED點(diǎn)陣顯示技術(shù)、LCD液晶顯示技術(shù)、鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用、串行口通信技術(shù)、A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用、D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用、并行RAM擴(kuò)展、I2C總線擴(kuò)展、SPI總線擴(kuò)展、直流電機(jī)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、多機(jī)通信等十六個(gè)部分，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，以硬件電路、軟件編程、運(yùn)行調(diào)試等的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)實(shí)踐應(yīng)用能力的訓(xùn)練。
本書主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1) 從工程應(yīng)用的實(shí)際出發(fā)，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，刪繁就簡，抓住核心知識(shí)，摒棄過時(shí)的理論與技術(shù)，補(bǔ)充新技術(shù)、新方法。例如：去除了匯編指令和匯編語言編程部分，直接培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)C語言編程應(yīng)用能力；在串口通信部分，補(bǔ)充了當(dāng)前已廣泛采用的USB轉(zhuǎn)串口硬件接口方法。
(2) 以項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)為主線帶動(dòng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的介紹和應(yīng)用技能訓(xùn)練，通過對多個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，達(dá)到對51單片機(jī)所有知識(shí)單元和功能模塊的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。
(3) 通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例使理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)方案緊扣工程實(shí)際，注重引導(dǎo)讀者了解工程應(yīng)用中需要考慮的實(shí)際問題和解決思路，培養(yǎng)工程化設(shè)計(jì)意識(shí)，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
(4) 項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)由淺入深，先進(jìn)行基本編程方法練習(xí)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展工程項(xiàng)目的綜合設(shè)計(jì)與編程。
(5) 每一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)例程都在Proteus仿真軟件中運(yùn)行通過，便于讀者實(shí)踐練習(xí)。
(6) 每章結(jié)尾以小結(jié)的形式，對關(guān)鍵知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和延展，并結(jié)合內(nèi)容特點(diǎn)，自然融入了愛國情懷、工匠精神、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、社會(huì)主義核心價(jià)值觀等方面的內(nèi)容，發(fā)揮了單片機(jī)技術(shù)課程的思政育人功能。
全書共分為19章。第1章為單片機(jī)技術(shù)概述；第2章介紹MCS-51單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)；第3章介紹51單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；第4章～第19章為項(xiàng)目設(shè)計(jì)，分別針對單片機(jī)的I/O口輸入輸出功能、外部中斷功能、LED數(shù)碼管顯示技術(shù)、1616 LED點(diǎn)陣顯示技術(shù)、鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用、LCD1602液晶顯示技術(shù)、串行口通信技術(shù)、8位并行A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用、8位并行D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用、并行RAM擴(kuò)展、I2C總線擴(kuò)展、SPI總線擴(kuò)展、直流電機(jī)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、多機(jī)通信等內(nèi)容設(shè)計(jì)了16個(gè)項(xiàng)目。該部分首先介紹基本知識(shí)點(diǎn)及應(yīng)用方法，緊跟著進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)訓(xùn)練，包括硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程、系統(tǒng)仿真等，有效促進(jìn)讀者對知識(shí)的理解并提高其實(shí)踐應(yīng)用能力。
本書由南陽理工學(xué)院的牛軍、黃大勇、薛曉、曹原和陳華敏等老師組稿和編寫，全書由牛軍統(tǒng)編和審定。其中，牛軍編寫了第3、7、15、16章和附錄，黃大勇編寫了第6、9、13、14章，薛曉編寫了第10、11、12章，曹原編寫了第1、2、4、5章，陳華敏編寫了第8、17、18、19章。
本書PPT教學(xué)課件和案例源文件可通過http://www.tupwk.com.cn/downpage下載。
衷心期望本書能夠?qū)ψx者的8051單片機(jī)學(xué)習(xí)有所幫助和提高，同時(shí)也真誠地歡迎讀者對本書的疏漏給予批評和指正。
服務(wù)郵箱：476371891@qq.com。

編者
2023年1月于南陽理工學(xué)院

第1章單片機(jī)技術(shù)概述 1
1.1 單片機(jī)的發(fā)展 1
1.2 單片機(jī)的特點(diǎn) 2
1.3 單片機(jī)的應(yīng)用 3
1.4 常用單片機(jī)簡介 5
1.5 單片機(jī)常用術(shù)語 7
1.6 小結(jié) 8
思考與練習(xí) 9
第2章 MCS-51單片機(jī)硬件基礎(chǔ) 10
2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及CPU 10
2.1.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10
2.1.2 8051CPU 11
2.2 MCS-51單片機(jī)引腳功能 13
2.3 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 17
2.3.1 程序存儲(chǔ)器 17
2.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 18
2.4 MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘及CPU時(shí)序 21
2.4.1 單片機(jī)時(shí)鐘 21
2.4.2 CPU時(shí)序 23
2.5 MCS-51單片機(jī)低功耗工作方式 23
2.6 小結(jié) 24
思考與練習(xí) 25
第3章 MCS-51單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 26
3.1 C51概述 26
3.2 C51數(shù)據(jù)類型 26
3.3 C51變量定義 28
3.3.1 變量存儲(chǔ)類型與存儲(chǔ)區(qū) 28
3.3.2 變量的絕對定位 30
3.3.3 C51位變量的定義 30
3.3.4 C51特殊功能寄存器的定義 32
3.3.5 C51指針的定義 33
3.3.6 指針的應(yīng)用 33
3.4 C51函數(shù)的定義 35
3.5 C51中的運(yùn)算符和表達(dá)式 36
3.6 C51語句和控制結(jié)構(gòu) 41
3.7 C51編程實(shí)例 46
3.8 C51程序開發(fā)軟件Keil C簡介 48
3.8.1 建立工程項(xiàng)目 48
3.8.2 建立C語言程序文件并編譯 50
3.8.3 調(diào)試與仿真 53
3.9 小結(jié) 55
思考與練習(xí) 55
第4章項(xiàng)目一：按鍵控制8個(gè)LED燈花樣顯示 56
4.1 MCS-51單片機(jī)I/O口結(jié)構(gòu)及工作原理 56
4.1.1 P0口結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 56
4.1.2 P1口結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 60
4.1.3 P2口結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 60
4.1.4 P3口結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 61
4.2 MCS-51單片機(jī)I/O口編程 62
4.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 63
4.4 小結(jié) 67
思考與練習(xí) 67
第5章項(xiàng)目二：兩級外部中斷控制LED燈做不同顯示 69
5.1 中斷技術(shù)概述 69
5.1.1 中斷的概念 69
5.1.2 中斷的功能 70
5.2 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng) 70
5.2.1 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 70
5.2.2 中斷系統(tǒng)中的特殊功能寄存器 71
5.3 外部中斷功能編程實(shí)例 75
5.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 77
5.5 外部中斷源擴(kuò)展 79
5.6 小結(jié) 80
思考與練習(xí) 81
第6章項(xiàng)目三：單片機(jī)控制多位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 82
6.1 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及顯示原理 82
6.2 LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示及實(shí)例 85
6.3 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示及實(shí)例 86
6.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 89
6.5 小結(jié) 92
思考與練習(xí) 92
第7章項(xiàng)目四：單片機(jī)控制1616 LED點(diǎn)陣顯示漢字 93
7.1 LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及顯示原理 93
7.1.1 LED點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 93
7.1.2 顯示原理 93
7.2 88點(diǎn)陣應(yīng)用實(shí)例 95
7.3 1616點(diǎn)陣漢字顯示 97
7.3.1 LED漢字點(diǎn)陣的編碼原理 98
7.3.2 字模的提取 98
7.3.3 1616 LED點(diǎn)陣構(gòu)成 99
7.3.4 應(yīng)用實(shí)例 99
7.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 103
7.5 小結(jié) 114
思考與練習(xí) 114
第8章項(xiàng)目五：單片機(jī)44矩陣鍵盤輸入并顯示 115
8.1 按鍵的識(shí)別與抖動(dòng) 115
8.2 獨(dú)立式鍵盤設(shè)計(jì) 116
8.3 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)與掃描方法 117
8.3.1 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu) 117
8.3.2 行掃描法原理及編程 117
8.3.3 行列反轉(zhuǎn)法原理及編程 118
8.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 120
8.5 小結(jié) 125
思考與練習(xí) 126
第9章項(xiàng)目六：單片機(jī)對外部脈沖計(jì)數(shù)并定時(shí)控制 127
9.1 MCS-51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu) 127
9.2 AT89C51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式與工作模式 128
9.2.1 特殊功能寄存器TMOD和TCON 128
9.2.2 定時(shí)器的四種模式及應(yīng)用 130
9.3 AT89C51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器編程實(shí)例 133
9.3.1 編程初始化步驟 133
9.3.2 編程實(shí)例 133
9.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 138
9.5 小結(jié) 141
思考與練習(xí) 141
第10章項(xiàng)目七：LCD1602液晶顯示的電子密碼鎖設(shè)計(jì) 142
10.1 LCD1602液晶顯示模塊 142
10.2 LCD1602液晶顯示設(shè)計(jì)實(shí)例 147
10.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 150
10.4 小結(jié) 161
思考與練習(xí) 161
第11章項(xiàng)目八：單片機(jī)與PC互發(fā)數(shù)據(jù) 162
11.1 數(shù)據(jù)通信方式 162
11.2 AT89C51單片機(jī)串口結(jié)構(gòu)及工作原理 164
11.3 串口工作方式及控制 165
11.3.1 串口相關(guān)的特殊功能寄存器 165
11.3.2 串口工作方式 167
11.3.3 波特率設(shè)計(jì) 169
11.4 串口應(yīng)用實(shí)例 170
11.4.1 串口編程初始化步驟 170
11.4.2 方式0應(yīng)用實(shí)例 170
11.4.3 方式1應(yīng)用實(shí)例 173
11.4.4 方式3應(yīng)用實(shí)例 175
11.5 串口項(xiàng)目設(shè)計(jì) 176
11.6 小結(jié) 182
思考與練習(xí) 182
第12章項(xiàng)目九：單片機(jī)片外三總線擴(kuò)展并行SRAM 183
12.1 MCS-51單片機(jī)并行擴(kuò)展三總線結(jié)構(gòu) 183
12.2 擴(kuò)展片外并行RAM方法 184
12.2.1 常用靜態(tài)RAM芯片 184
12.2.2 單片機(jī)與6264的接口設(shè)計(jì) 185
12.2.3 訪問片外RAM的軟件編程 188
12.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 189
12.4 小結(jié) 191
思考與練習(xí) 191
第13章項(xiàng)目十：ADC0809多通道電壓采集與顯示 192
13.1 ADC0809簡介 192
13.2 ADC0809與AT89C51的接口及編程方法 194
13.2.1 采用I/O口控制方式 194
13.2.2 采用總線操作方式 196
13.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 198
13.4 小結(jié) 202
思考與練習(xí) 202
第14章項(xiàng)目十一：基于DAC0832的數(shù)字波形發(fā)生器 203
14.1 DAC0832簡介 203
14.2 DAC0832與AT89C51的接口及編程方法 205
14.2.1 直通方式 205
14.2.2 單緩沖方式 206
14.2.3 雙緩沖方式 207
14.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 208
14.4 小結(jié) 212
思考與練習(xí) 212
第15章項(xiàng)目十二：AT89C51擴(kuò)展串行E2PROM AT24C02 213
15.1 I2C總線簡介 213
15.1.1 I2C總線信號邏輯 214
15.1.2 I2C總線數(shù)據(jù)傳輸過程 214
15.2 AT89C51擴(kuò)展I2C總線方法 215
15.3 AT89C51擴(kuò)展I2C總線編程 217
15.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 218
15.5 小結(jié) 223
思考與練習(xí) 224
第16章項(xiàng)目十三：單片機(jī)擴(kuò)展SPI總線接口 225
16.1 SPI總線簡介 225
16.2 AT89C51擴(kuò)展SPI總線接口方法 226
16.3 AT89C51擴(kuò)展SPI總線程序編寫方法 226
16.3.1 數(shù)據(jù)輸出 226
16.3.2 數(shù)據(jù)輸入 228
16.3.3 數(shù)據(jù)同時(shí)輸入/輸出 229
16.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)1：AT89C52擴(kuò)展串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543 230
16.4.1 TLC2543簡介 230
16.4.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 233
16.5 項(xiàng)目設(shè)計(jì)2：AT89C52擴(kuò)展串行D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615 236
16.5.1 TLC5615簡介 236
16.5.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 238
16.6 小結(jié) 240
思考與練習(xí) 240
第17章項(xiàng)目十四：AT89C51控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 241
17.1 直流電機(jī)工作原理 241
17.2 單片機(jī)控制直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 242
17.3 單片機(jī)控制直流電機(jī)的程序編寫方法 244
17.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 246
17.5 小結(jié) 250
思考與練習(xí) 250
第18章項(xiàng)目十五：AT89C51控制的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 252
18.1 步進(jìn)電機(jī)工作原理 252
18.1.1 步進(jìn)電機(jī)簡介 252
18.1.2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)理 252
18.1.3 28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)控制原理 254
18.2 AT89C51控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 255
18.3 AT89C51控制步進(jìn)電機(jī)的程序編寫方法 257
18.4 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 259
18.5 小結(jié) 263
思考與練習(xí) 263
第19章項(xiàng)目十六：AT89C51單片機(jī)多級通信 264
19.1 單片機(jī)多機(jī)通信原理 264
19.2 AT89C51單片機(jī)多機(jī)通信程序設(shè)計(jì) 265
19.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 272
19.4 小結(jié) 279
思考與練習(xí) 280
附錄A ASCII碼表 281
附錄B C51庫函數(shù) 282
B.1 本征函數(shù)intrins.h 282
B.2 絕對地址存取庫函數(shù)absacc.h 283
B.3 數(shù)學(xué)函數(shù)math.h 283
B.4 輸入/輸出庫函數(shù)stdio.h 285
B.5 字符串函數(shù)string.h 287
參考文獻(xiàn) 289

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