51单片机开发与应用技术详解.pdf

红帽学院官方指定教程 51 单片机 开发与应用技术详解开发与应用技术详解 北京BEIJING Publishing House of Electronics Industry 赵建领 薜园园 等编著 内 容 简 介 本书全面详细地讲述了单片机的原理、编程指南及应用案例，其中 51 系列单片机的编程部分是本书的重点。全书分为 5 篇 38 章。首先介绍了 51 系列单片机的开发概述及单片机的基本结构，接着介绍了单片机的汇编程序设计语言，然后介绍了单片机 C51 语言的程序设计，随后结合单片机的指令系统及各个功能部件详细讲解了单片机的编程操作，以及单片机硬件资源的仿真和程序调试。本书最后还给出了在各个领域中常用到的一些典型案例，供读者在学习和工作中参考。本书知识点覆盖全面、结构安排紧凑、讲解详细、实例丰富。对于 51 系列单片机的初学者，通过本书可以快速掌握单片机的程序设计。本书对具有一定开发经验的设计人员，也有很好的参考价值。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 51 单片机开发与应用技术详解赵建领等编著.北京：电子工业出版社，2009.1 ISBN 978-7-121-07920-7 I.5 .赵 .单片微型计算机 .TP368.1 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2008）第 188134 号 责任编辑：高洪霞 印 刷：北京东光印刷厂 装 订：三河市皇庄路通装订厂 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871092 1/16 印张：44 字数：1235 千字 印 次：2009 年 1 月第 1 次印刷 印 数：4000 册 定价：79.00 元（含光盘 1 张）凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。3 前 言 Introduction 51 系列单片机是目前应用最为广泛的一类微处理器，它以低廉的价格和强大的功能，受系列单片机是目前应用最为广泛的一类微处理器，它以低廉的价格和强大的功能，受到广大电子设计爱好者和工程师的欢迎。到广大电子设计爱好者和工程师的欢迎。51 系列单片机内部具有丰富的硬件资源，例如定时系列单片机内部具有丰富的硬件资源，例如定时器器/计数器、中断系统、串行接口，并且它还提供了详尽的指令操作系统，可以供程序员很方计数器、中断系统、串行接口，并且它还提供了详尽的指令操作系统，可以供程序员很方便地进行程序设计。在便地进行程序设计。在 51 系列单片机的开发过程中，程序设计是重点也是难点。初学者往往系列单片机的开发过程中，程序设计是重点也是难点。初学者往往很难快速掌握单片机指令的应用、各个功能部件的编程方法及程序设计思路。本书重点针对很难快速掌握单片机指令的应用、各个功能部件的编程方法及程序设计思路。本书重点针对51 系列单片机的编程进行阐述，详细讲解各个指令及功能部件的系列单片机的编程进行阐述，详细讲解各个指令及功能部件的编程方法，并给出大量的程编程方法，并给出大量的程序示例供读者学习参考。除此之外，本书同样系统地介绍了序示例供读者学习参考。除此之外，本书同样系统地介绍了 51 系列单片机的结构和原理，最系列单片机的结构和原理，最后还给出了一些典型的应用案例。后还给出了一些典型的应用案例。和其他书籍相比，本书有如下优点 本书首先详细介绍了 51 系列单片机的基础知识，然后对单片机的编程语言及程序设计方式进行了详细的讲解，接着还介绍了很多具有代表性的案例。本书在讲解每个知识点的同时，均给出了其在程序设计中的应用实例，每个实例都可以仿真执行，读者可以快速掌握对应知识点在程序设计中的应用。本书不局限于一种编程语言，对汇编语言和流行的单片机 C 语言都做了详细介绍，其中以应用最为广泛的单片机 C 语言作为重点，而且在绝大部分的知识点讲解中给出了汇编语言和单片机 C 语言的程序示例，部分知识点则根据程序本身的需要，选择一种更为方便的实现方式。本书不仅介绍了基本的程序设计方式，还介绍了应用于 51 系列单片机的 RTX-51 实时多任务操作系统。本书案例丰富，基本上涵盖了电子设计的各个领域，如键盘接口、LED、LCD 液晶显示、CPLD、I2C 总线、实时时钟、音乐播放、RAM 存储器读写、RTX-51 实时多任务操作系统、温度传感器、打印机、A/D 转换和 D/A 转换等。本书对每一个案例都详细介绍了知识背景、硬件及软件设计流程，并对程序代码进行了详细的注释，对开始的案例几乎是逐行注释，使之更加容易理解。本书的内容 本书把实用性、系统性和完整性作为重点，详细介绍了 51 系列单片机的原理和功能，对于每一个知识点均给出了详细的程序设计方法和编程示例，最后还提供了一些典型的应用案例。本书内容分为 5 篇，共 38 章。4 第一篇是 51 系列单片机基础，共分为三章，详细介绍了 51 系列单片机的发展、开发流程、基本结构和 Keil C51 开发工具等。第二篇是编程篇汇编语言，共分为两章，详细介绍了单片机汇编语言的程序设计和程序结构。第三篇是编程篇C51，共分为 10 章，重点介绍了单片机 C51 语言的程序设计。第一篇 主要介绍了 51 系列单片机的发展、最新 51 内核单片机和 51 系列单片机的开发概述。第 1 章 51 系列单片机 概述 主要介绍了 51 系列单片机基本结构、引脚功能、存储器结构、复位及时序，以及掉电保护和低功耗设计等。第 2 章 51 系列单片机 基本结构 第 3 章 Keil C51 开发 工具简介 主要介绍了 Keil Vision3 的安装及集成开发环境。第三篇 主要介绍了 C51 语言的标识符、数据类型、变量作用域、运算符、表达式等。第 6 章 单片机 C 语言 程序设计基础 主要介绍了 C51 中的数组，包括数组的声明表示，一维数组、二维数组和多位数组的使用。第 7 章 数组 第 9 章 结构 主要介绍了 C51 中的结构，包括结构及结构变量的使用。主要介绍了 C51 中的指针，包括指针的声明使用及指针变量，并介绍了其他一些特殊用途的指针。第 8 章 指针 主要介绍了 C51 语言中的联合、枚举、类型说明和位域等特殊数据类型的使用。第 10 章 联合、枚举、类型说明和位域 第11 章 C51 语言的函数 主要介绍了函数的定义、调用和 main 函数。主要对 Keil Vision3 集成开发环境下常用的库函数进行了详细的介绍。第 12 章 C51 语言的 常用库函数详解 主要介绍了 C51 语言中的说明语句、表达式语句、复合语句、条件语句、开关判断语句，以及循环语句和函数调用语句，并介绍了用 C51 语言进行程序设计的常用流程控制结构。第 13 章 C51 语句和 流程 主要介绍了C51中的各种预处理指令和控制参数，并介绍了C51的常用配置文件，包括启动代码文件、基本 I/O 函数文件等。第 14 章 预处理及用户配置文件 主要介绍了 51 系列单片机的存储单元，C51 中的存储类型、基于存储器的指针、动态存储分配等。第 15 章 C51 语言的 存储结构 第二篇 主要介绍了汇编语言指令和格式，并给出了 Keil Vision3 集成开发环境中运行汇编语言程序的实例。第 4 章 汇编语言程序 设计 第 5 章 汇编语言程序 结构 主要介绍了汇编语言的各种程序结构。5 第四篇是 51 系列单片机编程指南篇，共分为 7 章，详细讲解了单片机的指令系统、定时器/计数器、串行接口、中断及 RTX-51 实时多任务操作系统。在讲解的过程中，对每一个知识点都提供了详细的程序设计方法和程序示例。最后还对 Keil Vision3 集成开发环境下的单片机仿真和调试进行了介绍。第五篇是典型案例篇，共分为 16 章，详细介绍了单片机在一些常用领域中的应用，对每一个应用均给出了完整的电路图和程序分析。第四篇 主要介绍了指令的各种寻址方式，以及数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算及移位指令、控制转移指令和位操作指令等，对于每个指令都给出了详细的程序示例。第 16 章 51 系列单片机的指令系统 主要介绍了定时器/计数器的内部结构、控制寄存器，以及各种工作模式及其程序设计方法等。第 17 章 51 系列单片机的定时器/计数器 主要介绍了中断的类型、中断系统的控制寄存器及其程序访问、中断的处理过程，以及外部中断源的扩展等。第 18 章 51 系列单片机中断系统及其程序设计 主要介绍了串行接口的通信方式、单片机的串行口结构及程序控制，并详细介绍了串行口的 4 种工作模式及其程序示例。第 19 章 51 系列单片机的串行接口 主要介绍了 RTX-51 的任务调度、系统函数及任务管理等。第20章 C51下的RTX-51实时多任务操作系统 主要介绍了如何在 Keil Vision3 集成开发环境下，仿真单片机各种片上资源。第 21 章 Keil Vision3中的单片机硬件资源仿真 主要介绍了如何在Keil Vision3集成开发环境下进行程序调试及常用的命令调试。第 22 章 Keil Vision3中的程序调试 主要介绍了 I2C 总线的工作原理、I2C 总线的传输协议及程序实现，最后通过具体的实例介绍了单片机读写 I2C 器件的操作。第 28 章 51 系列单片机读写 I2C 总线 主要介绍了常用的键盘结构、单片机与矩阵式键盘的编程接口，并给出了具体的实例。第 23 章 键盘程序设计 主要介绍了 LED 数码管的种类和结构、数码管的静态和动态驱动方式，并给出了具体的设计实例。第 24 章 LED 数码管 显示 主要介绍了液晶的类型、液晶的驱动器，并通过一个常用的液晶显示器介绍了如何使用单片机来实现汉字和图形的显示。第 25 章 LCD 液晶显示模块 主要介绍了 D/A 转换器的类型结构，并给出了一个性能优秀的D/A 转换器及其程序操作实例。第 26 章 D/A 转换实例 主要介绍了可编程逻辑器件 CPLD 和 FPGA 的结构、VHDL 程序设计语言，并通过设计实例，介绍了如何使用 CPLD 来扩展单片机的接口。第 27 章 可编程逻辑 器件 CPLD 主要介绍了单片机发音的原理，并给出了一个单片机实现音乐播放实例。第 29 章 单片机音乐 播放 第五篇 6 本书结构紧凑，知识点涉及全面，内容翔实，案例丰富。由于本书内容较多，编写时间较仓促，所以书中难免有遗漏和不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见，以便于笔者做进一步改进。适合的读者 单片机的初学者 电子设计爱好者 电子工程师 系统开发人员 大学、大专等电子相关专业的学生及教师 编 者 主要介绍了A/D转换器的类型结构，并给出了一个8通道的A/D转换器及其程序操作实例。第 36 章 A/D 转换实例 主要介绍了锂电池及其充电的特性，并介绍了一款高性能的锂电池充电管理芯片，最后通过一个实例介绍了如何使用单片机来实现锂电池智能充电。第 38 章 单片机智能锂电池充电管理 主要介绍了常用的实时时钟芯片原理及数据传输方式，并给出了单片机实现时钟操作的实例。第 30 章 实时时钟芯片应用 主要介绍了静态 RAM 存储器的读写，并通过一个实例实现了单片机读写外部 RAM 存储器，程序中还用到了单片机与计算机之间的串行通信。第31章 静态RAM存储 器应用 主要介绍了交通灯控制系统的原理，并通过 RTX-51 实时多任务操作系统来实现了道路交通的模拟控制。第 32 章 道路交通灯控制系统 主要介绍了 1-Wire 单总线的传输协议及单总线接口温度传感器DS18S20，最后给出了一个单片机模拟单总线读写 DS18S20 的实例。第 33 章 单总线温度传感器 DS18S20 主要介绍了智能 IC 卡，以及典型的智能 IC 卡芯片，最后通过一个实例介绍了如何使用单片机读写智能 I