单片机原理及应用 基于C51的Proteus项目仿真案例【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第1章 绪论1

1.1 计算机结构组成1

1.2 单片机的来源4

1.3 单片机的定义5

1.4 单片机的发展历史5

1.4.1 单片机的历史形态5

1.4.2 单片机的发展历史6

1.5 单片机的应用7

1.6 单片机的发展趋势8

1.7 单片机的系统的组成9

1.8 单片机的开发流程10

1.8.1 硬件平台的开发10

1.8.2 软件程序的设计11

1.8.3 硬件和软件的组合12

1.8.4 开发的流程总结12

1.9 项目实战：单片机的系统开发初体验——闪烁灯13

1.9.1 建立文件夹13

1.9.2 绘制原理图13

1.9.3 创建一个项目22

1.9.4 下载程序开运行结果31

本章小结34

第2章 深刻剖析单片机的内部结构35

2.1 51系列单片机简介35

2.1.1 MCS-51系列单片机35

2.1.2 51系列单片机36

2.1.3 STC12C5A60S2系列单片机简介36

2.1.4 其他单片机系列简介38

2.2 单片机的外部特征39

2.2.1 元件封装概述39

2.2.2 MCS-51封装形式40

2.2.3 单片机引脚分布及其功能42

2.3 51单片机内部结构和原理43

2.3.1 CPU44

2.3.2 脉冲产生和变换单元46

2.3.3 存储器47

2.3.4 单片机并行I/O端口的结构及工作原理54

2.4 单片机的工作状态58

2.4.1 程序执行方式（单片机的基本工作方式）58

2.4.2 复位方式58

2.5 单片机最小系统59

2.6 项目实战：流水灯59

2.6.1 项目内容59

2.6.2 项目说明59

2.6.3 硬件原理图60

2.6.4 软件开发思路61

2.6.5 程序的源代码61

2.6.6 程序执行的效果62

2.6.7 拓展63

本章小结63

第3章 单片机C语言程序设计基础65

3.1 单片机编程语言简介65

3.1.1 单片机编程语言的发展65

3.1.2 单片机C语言的优势66

3.2 单片机程序结构组成68

3.2.1 单片机整个工程的示意图68

3.2.2 单片机软件工程的构成68

3.2.3 程序文件的结构框架68

3.3 单片机C语言深度剖析70

3.3.1 C51程序设计基础知识70

3.3.2 C51预处理92

3.3.3 C51函数95

3.4 项目实战：流水灯再续前缘——数组法101

3.4.1 项目内容101

3.4.2 项目说明101

3.4.3 硬件原理图101

3.4.4 软件开发思路101

3.4.5 程序的源代码102

3.4.6 程序执行的效果103

3.4.7 总结104

3.5 项目实战：流水灯再续前缘——普通移位法104

3.5.1 项目内容104

3.5.2 项目说明104

3.5.3 硬件原理图104

3.5.4 软件开发思路104

3.5.5 程序的源代码105

3.5.6 程序执行的效果106

3.5.7 总结107

3.6 项目实战：流水灯再续前缘——循环移位法107

3.6.1 项目内容107

3.6.2 项目说明107

3.6.3 硬件原理图107

3.6.4 软件开发思路107

3.6.5 程序的源代码108

3.6.6 程序执行的效果109

3.6.7 总结110

3.7 项目实战：流水灯再续前缘——变换移位法110

3.7.1 项目内容110

3.7.2 项目说明110

3.7.3 硬件原理图110

3.7.4 软件开发思路111

3.7.5 程序的源代码111

3.7.6 程序执行的效果112

3.7.7 总结113

3.8 项目实战：流水灯再续前缘——终结移位法113

3.8.1 项目内容113

3.8.2 项目说明113

3.8.3 硬件原理图113

3.8.4 软件开发思路113

3.8.5 程序的源代码114

3.8.6 程序执行的效果115

3.8.7 总结116

3.9 项目实战：流水灯再续前缘——库函数法116

3.9.1 项目内容116

3.9.2 项目说明116

3.9.3 硬件原理图116

3.9.4 软件开发思路116

3.9.5 程序的源代码117

3.9.6 程序执行的效果118

3.9.7 总结119

3.10 项目实战：流水灯再续前缘——自制库函数法120

3.10.1 项目内容120

3.10.2 项目说明120

3.10.3 硬件原理图120

3.10.4 软件开发思路120

3.10.5 程序的源代码121

3.10.6 程序执行的效果122

3.10.7 总结123

本章小结123

第4章 单片机输入输出系统的设计及应用125

4.1 单片机系统的构成125

4.2 单片机输出系统126

4.2.1 单片机输出系统简介126

4.2.2 单片机输出系统编程原理127

4.2.3 单片机IO口的驱动能力127

4.3 数码管的工作原理及其应用128

4.3.1 概述128

4.3.2 数码管显示器件简介130

4.4 项目实战：数码管的静态显示数字0～9133

4.4.1 项目内容133

4.4.2 项目说明133

4.4.3 硬件原理图133

4.4.4 软件开发思路133

4.4.5 程序的源代码134

4.4.6 程序执行的效果135

4.4.7 总结136

4.5 项目实战：数码管0～99（静态法）137

4.5.1 项目内容137

4.5.2 项目说明137

4.5.3 硬件原理图137

4.5.4 软件开发思路137

4.5.5 程序的源代码138

4.5.6 程序执行的效果139

4.5.7 总结141

4.6 项目实战：数码管0～999（静态法）141

4.6.1 项目内容141

4.6.2 项目说明141

4.6.3 硬件原理图141

4.6.4 软件开发思路141

4.6.5 程序的源代码142

4.6.6 程序执行的效果144

4.6.7 总结145

4.7 项目实战：数码管0～9999（静态法）145

4.7.1 项目内容145

4.7.2 项目说明145

4.7.3 硬件原理图145

4.7.4 软件开发思路145

4.7.5 程序的源代码146

4.7.6 程序执行的效果148

4.7.7 总结150

4.8 项目实战：数码管1234（动态法）150

4.8.1 项目内容150

4.8.2 项目说明150

4.8.3 硬件原理图150

4.8.4 软件开发思路150

4.8.5 程序的源代码151

4.8.6 程序执行的效果152

4.8.7 总结152

4.9 项目实战：数码管59s倒计时（动态法）152

4.9.1 项目内容152

4.9.2 项目说明152

4.9.3 硬件原理图153

4.9.4 软件开发思路154

4.9.5 程序的源代码154

4.9.6 程序执行的效果156

4.9.7 总结156

4.10 项目实战：数码管5min倒计时（动态法）157

4.10.1 项目内容157

4.10.2 项目说明157

4.10.3 硬件原理图157

4.10.4 软件开发思路157

4.10.5 程序的源代码158

4.10.6 程序执行的效果160

4.10.7 总结160

4.11 项目实战：简易数字钟（动态法）160

4.11.1 项目内容160

4.11.2 项目说明160

4.11.3 硬件原理图161

4.11.4 软件开发思路161

4.11.5 程序的源代码162

4.11.6 程序执行的效果166

4.11.7 总结166

4.12 液晶显示器LCD1602167

4.12.1 液晶显示简介167

4.12.2 1602字符型LCD简介168

4.12.3 LCD1602的指令说明及时序170

4.12.4 LCD1602的RAM地址映射及标准字库表172

4.12.5 LCD1602的一般初始化（复位）过程173

4.13 项目实战：LCD1602显示字符串173

4.13.1 项目内容173

4.13.2 项目说明173

4.13.3 硬件原理图173

4.13.4 软件开发思路174

4.13.5 程序的源代码174

4.13.6 程序执行的效果176

4.13.7 总结177

4.14 项目实战：LCD1602（59～0）177

4.14.1 项目内容177

4.14.2 项目说明177

4.14.3 硬件原理图177

4.14.4 软件开发思路177

4.14.5 程序的源代码178

4.14.6 程序执行的效果181

4.14.7 总结182

4.15 单片机输入系统182

4.15.1 单片机键盘简介182

4.15.2 键盘的分类182

4.15.3 单片机与键盘的连接183

4.15.4 键盘的识别184

4.16 项目实战：独立按键——按下185

4.16.1 项目内容185

4.16.2 项目说明185

4.16.3 硬件原理图185

4.16.4 软件开发思路185

4.16.5 程序的源代码186

4.16.6 程序执行的效果188

4.16.7 总结190

4.17 项目实战：独立按键——抬起190

4.17.1 项目内容190

4.17.2 项目说明190

4.17.3 硬件原理图190

4.17.4 软件开发思路190

4.17.5 程序的源代码191

4.17.6 程序执行的效果194

4.17.7 总结194

4.18 项目实战：矩阵按键（扫描法）194

4.18.1 项目内容194

4.18.2 项目说明195

4.18.3 硬件原理图196

4.18.4 软件开发思路196

4.18.5 程序的源代码196

4.18.6 程序执行的效果200

4.18.7 总结200

4.19 项目实战：矩阵按键（反转法）201

4.19.1 项目内容201

4.19.2 项目说明201

4.19.3 硬件原理图201

4.19.4 软件开发思路201

4.19.5 程序的源代码202

4.19.6 程序执行的效果205

4.19.7 总结206

本章小结206

第5章 单片机的中断机制及应用207

5.1 现实生活中的中断现象及其特点207

5.2 中断机制的剖析208

5.3 单片机世界中断机制208

5.4 中断系统结构及其工作原理209

5.4.1 中断系统结构209

5.4.2 中断请求标志寄存器210

5.4.3 中断允许与中断优先级的控制211

5.4.4 响应中断请求的条件213

5.4.5 外部中断的响应时间214

5.4.6 外部中断的触发方式选择215

5.4.7 中断请求的撤销215

5.5 中断系统的管理与控制接口216

5.5.1 中断入口管理216

5.5.2 中断申请线路管理216

5.5.3 中断处理者全部内容217

5.6 中断程序设计思路217

5.6.1 中断程序设计的目标217

5.6.2 中断程序设计的步骤217

5.7 项目实战：外部中断——闪烁灯218

5.7.1 项目内容218

5.7.2 项目说明219

5.7.3 硬件原理图219

5.7.4 软件开发思路219

5.7.5 程序的源代码219

5.7.6 程序执行的效果220

5.7.7 总结220

5.8 项目实战：外部中断——流水灯221

5.8.1 项目内容221

5.8.2 项目说明221

5.8.3 硬件原理图221

5.8.4 软件开发思路222

5.8.5 程序的源代码222

5.8.6 程序执行的效果223

5.8.7 总结224

5.9 项目实战：外部中断——加减一224

5.9.1 项目内容224

5.9.2 项目说明225

5.9.3 硬件原理图225

5.9.4 软件开发思路226

5.9.5 程序的源代码226

5.9.6 程序执行的效果228

5.9.7 总结229

本章小结229

第6章 定时器和计数器的原理及其应用231

6.1 现实生活中的定时和计数231

6.2 计数的基本组成要素231

6.3 单片机定时计数结构和工作原理232

6.3.1 定时器／计数器的结构232

6.3.2 定时器／计数器的四种工作方式234

6.3.3 对外部输入的计数信号的要求237

6.4 定时与计数系统的管理与控制接口238

6.4.1 计数源的实现238

6.4.2 计数器的实现和管理238

6.4.3 计数结果238

6.5 定时与计数器编程思想238

6.5.1 定时与计数程序设计的目标238

6.5.2 定时与计数器的编程239

6.6.3 定时与计数器的编程步骤239

6.6 项目实战：1s闪烁灯——查询法240

6.6.1 项目内容240

6.6.2 项目说明240

6.6.3 硬件原理图240

6.6.4 软件开发思路240

6.6.5 程序的源代码241

6.6.6 程序执行的效果242

6.6.7 总结242

6.7 项目实战：1s流水灯——查询法242

6.7.1 项目内容242

6.7.2 项目说明243

6.7.3 硬件原理图243

6.7.4 软件开发思路243

6.7.5 程序的源代码243

6.7.6 程序执行的效果245

6.7.7 总结245

6.8 项目实战：1s闪烁灯——中断法245

6.8.1 项目内容245

6.8.2 项目说明246

6.8.3 硬件原理图246

6.8.4 软件开发思路246

6.8.5 程序的源代码246

6.8.6 程序执行的效果248

6.8.7 总结248

6.9 项目实战：1s流水灯中断249

6.9.1 项目内容249

6.9.2 项目说明249

6.9.3 硬件原理图249

6.9.4 软件开发思路249

6.9.5 程序的源代码249

6.9.6 程序执行的效果251

6.9.7 总结251

6.10 项目实战：方波产生（中断）252

6.10.1 项目内容252

6.10.2 项目说明252

6.10.3 硬件原理图252

6.10.4 软件开发思路253

6.10.5 程序的源代码253

6.10.6 程序执行的效果254

6.10.7 总结254

6.11 项目实战：数码管59s倒计时（定时器中断）254

6.11.1 项目内容254

6.11.2 项目说明255

6.11.3 硬件原理图255

6.11.4 软件开发思路255

6.11.5 程序的源代码255

6.11.6 程序执行的效果258

6.11.7 总结258

6.12 项目实战：数码管5min倒计时（定时器中断）258

6.12.1 项目内容258

6.12.2 项目说明258

6.12.3 硬件原理图258

6.12.4 软件开发思路258

6.12.5 程序的源代码260

6.12.6 程序执行的效果263

6.12.7 总结263

6.13 项目实战：按键灯（计数器中断）264

6.13.1 项目内容264

6.13.2 项目说明264

6.13.3 硬件原理图264

6.13.4 软件开发思路264

6.13.5 程序的源代码265

6.13.6 程序执行的效果266

6.13.7 总结266

6.14 项目实战：按键数码管（计数器中断）266

6.14.1 项目内容266

6.14.2 项目说明266

6.14.3 硬件原理图266

6.14.4 软件开发思路266

6.14.5 程序的源代码267

6.14.6 程序执行的效果268

6.14.7 总结268

6.15 项目实战：频率计（计数器中断）268

6.15.1 项目内容268

6.15.2 项目说明269

6.15.3 硬件原理图270

6.15.4 软件开发思路270

6.15.5 程序的源代码270

6.15.6 程序执行的效果273

6.15.7 总结273

本章小结273

第7章 单片机的数据通信机制275

7.1 计算机通信的基础知识275

7.1.1 通信无时无处不在275

7.1.2 计算通信基础知识275

7.2 单片机的通信机制279

7.2.1 通信中几个基本要素279

7.2.2 单片机串行通信结构示意图279

7.3 单片机串行通信的结构和原理279

7.3.1 串行口的结构279

7.3.2 串行口的4种工作方式281

7.3.3 多机通信285

7.3.4 波特率的制定286

7.3.5 串行通信的应用设计288

7.4 串行口通信系统的管理与控制接口291

7.4.1 数据的输入和输出通道292

7.4.2 数据传输格式和数据传输速度的控制292

7.4.3 传输数据的分割和组装292

7.4.4 数据传输结束标志292

7.5 单片机的串行口编程的思想292

7.5.1 串行口通信程序设计的目标292

7.5.2 单片机与单片机双机通信的编程要素292

7.5.3 单片机与单片机双机通信的编程步骤293

7.6 项目实战：串口数据发送（查询）293

7.6.1 项目内容293

7.6.2 项目说明293

7.6.3 硬件原理图293

7.6.4 软件开发思路293

7.6.5 程序的源代码294

7.6.6 程序执行的效果296

7.6.7 总结296

7.7 项目实战：串口数据接收（查询）296

7.7.1 项目内容296

7.7.2 项目说明296

7.7.3 硬件原理图296

7.7.4 软件开发思路296

7.7.5 程序的源代码297

7.7.6 程序执行的效果299

7.7.7 总结299

7.8 项目实战：串口数据发送和接收（查询）299

7.8.1 项目内容299

7.8.2 项目说明299

7.8.3 硬件原理图300

7.8.4 软件开发思路300

7.8.5 程序的源代码300

7.8.6 程序执行的效果302

7.8.7 总结302

7.9 项目实战：串口数据发送（中断）302

7.9.1 项目内容302

7.9.2 项目说明302

7.9.3 硬件原理图303

7.9.4 软件开发思路303

7.9.5 程序的源代码304

7.9.6 程序执行的效果306

7.9.7 总结306

7.10 项目实战：串口数据接收（中断）306

7.10.1 项目内容306

7.10.2 项目说明306

7.10.3 硬件原理图306

7.10.4 软件开发思路306

7.10.5 程序的源代码307

7.10.6 程序执行的效果309

7.10.7 总结310

7.11 项目实战：串口数据发送和接收（中断）310

7.11.1 项目内容310

7.11.2 项目说明311

7.11.3 硬件原理图311

7.11.4 软件开发思路311

7.11.5 程序的源代码311

7.11.6 程序执行的效果314

7.11.7 总结314

7.12 项目实战：单片机之间的发送和接收（查询）315

7.12.1 项目内容315

7.12.2 项目说明315

7.12.3 硬件原理图315

7.12.4 软件开发思路316

7.12.5 程序的源代码316

7.12.6 程序执行的效果320

7.12.7 总结320

7.13 项目实战：串口数据发送和接收（查询）320

7.13.1 项目内容320

7.13.2 项目说明321

7.13.3 硬件原理图321

7.13.4 软件开发思路321

7.13.5 程序的源代码322

7.13.6 程序执行的效果326

7.13.7 总结327

本章小结327

第8章 单片机的数模转换原理及其应用329

8.1 8051单片机与ADC的接口329

8.1.1 A/D转换器简介329

8.1.2 51单片机与逐次比较型A/D转换器ADC0809的接口331

8.1.3 51单片机与TLC549的接口333

8.2 项目实战：基于串口和ADC0809的数据采集系统的设计335

8.2.1 项目内容335

8.2.2 项目说明336

8.2.3 硬件原理图336

8.2.4 软件开发思路336

8.2.5 程序的源代码337

8.2.6 程序执行的效果338

8.2.7 总结339

8.3 项目实战：基于数码管和ADC0809的数据采集器的设计339

8.3.1 项目内容339

8.3.2 项目说明340

8.3.3 硬件原理图340

8.3.4 软件开发思路340

8.3.5 程序的源代码340

8.3.6 程序执行的效果342

8.3.7 总结342

8.4 项目实战：基于液晶和ADC0809的数据采集器的设计344

8.4.1 项目内容344

8.4.2 项目说明344

8.4.3 硬件原理图344

8.4.4 软件开发思路344

8.4.5 程序的源代码345

8.4.6 程序执行的效果348

8.4.7 总结348

8.5 项目实战：基于串口和TLC549的数据采集系统的设计350

8.5.1 项目内容350

8.5.2 项目说明350

8.5.3 硬件原理图350

8.5.4 软件开发思路350

8.5.5 程序的源代码351

8.5.6 程序执行的效果352

8.5.7 总结352

8.6 项目实战：基于数码管和TLC549的数据采集器的设计353

8.6.1 项目内容353

8.6.2 项目说明354

8.6.3 硬件原理图354

8.6.4 软件开发思路355

8.6.5 程序的源代码355

8.6.6 程序执行的效果357

8.6.7 总结359

8.7 项目实战：基于液晶和TLC549的数据采集器的设计359

8.7.1 项目内容359

8.7.2 项目说明359

8.7.3 硬件原理图359

8.7.4 软件开发思路359

8.7.5 程序的源代码360

8.7.6 程序执行的效果363

8.7.7 总结364

8.8 8051单片机与DAC的接口364

8.8.1 D/A转换器简介364

8.8.2 51单片机与8位D/A转换器0832的接口设计365

8.8.3 51单片机与TLC5615的接口设计368

8.9 项目实战：基于DAC0832和独立按键信号发生器的设计370

8.9.1 项目内容370

8.9.2 项目说明370

8.9.3 硬件原理图371

8.9.4 软件开发思路371

8.9.5 程序的源代码371

8.9.6 程序执行的效果374

8.9.7 总结374

8.10 项目实战：基于DAC0832和三个按键的信号发生器的设计374

8.10.1 项目内容374

8.10.2 项目说明375

8.10.3 硬件原理图375

8.10.4 软件开发思路375

8.10.5 程序的源代码376

8.10.6 程序执行的效果379

8.10.7 总结380

8.11 项目实战：基于TLC5615和独立按键的信号发生器的设计380

8.11.1 项目内容380

8.11.2 项目说明380

8.11.3 硬件原理图380

8.11.4 软件开发思路380

8.11.5 程序的源代码381

8.11.6 程序执行的效果384

8.11.7 总结385

8.12 项目实战：基于TLC5615和三个按键的信号发生器的设计386

8.12.1 项目内容386

8.12.2 项目说明386

8.12.3 硬件原理图386

8.12.4 软件开发思路386

8.12.5 程序的源代码387

8.12.6 程序执行的效果390

8.12.7 总结391

本章小结392

第9章 单片机的系统综合设计393

9.1 直流电机的调速原理393

9.2 PWM脉宽调制原理394

9.2.1 PWM调速原理394

9.2.2 PWM调速方法394

9.2.3 单片机PWM实现方式395

9.3 直流电机调速的整体方案395

9.4 直流电机驱动测速电路设计396

9.4.1 三极管驱动电路设计396

9.4.2 L298电机驱动模块396

9.4.3 电机测速电路设计399

9.5 软件设计399

9.5.1 软件组成部分分析399

9.5.2 主流程图399

9.6 系统测试400

9.6.1 直流电机调速系统的硬件电路图400

9.6.2 直流电机调速系统的测试401

9.7 参考源程序403

本章小结413

附录A C51库函数等415

A.1 字符库函数（添加ctype.h头文件，返回值：真、假）415

A.2 字符串函数库（添加string.h头文件，返回值：真、假）416

A.3 输入／输出函数库（添加stdio.h头文件）417

A.4 数学函数库（添加math.h头文件）418

A.5 标准函数库（添加stdlib.h头文件）419

A.6 内部函数库（添加intrins.h头文件）420

A.7 常用的头文件420

附录B ASCII码表完整版421

附录C Protues元件库和元件中英文对照423

参考文献429