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第1章 51单片机基础1

1.1 51单片机的发展和常见型号1

1.1.1 51单片机的发展历史1

1.1.2 常见的51单片机3

1.2 51单片机的内核结构介绍4

1.2.1 中央处理器5

1.2.2 存储器7

1.2.3 外部引脚10

1.2.4 时钟模块12

1.3 51单片机的工作方式13

1.3.1 复位工作方式13

1.3.2 程序执行方式14

1.3.3 低功耗工作方式14

1.3.4 其他工作15

1.4 本章总结15

第2章 51单片机的应用系统设计和软件开发环境16

2.1 51单片机应用系统的结构16

2.2 51单片机最小应用系统17

2.2.1 最小应用系统的构成17

2.2.2 时钟源17

2.2.3 复位电路18

2.2.4 供电系统19

2.3 51单片机的Keil μ Vision软件开发环境25

2.3.1 Keil μ Vision的界面25

2.3.2 Keil μ Vision的菜单详解26

2.3.3 使用Keil μ Vision32

2.4 本章总结34

第3章 51单片机的C51语言基础35

3.1 C51语言的数据、运算符和表达式36

3.1.1 数据和数据类型36

3.1.2 常量和变量37

3.1.3 存储器和寄存器变量38

3.1.4 算术运算、赋值、逻辑运算40

3.1.5 位操作42

3.1.6 自增减、复合和逗号运算43

3.1.7 运算符的优先级44

3.2 C51语言的结构45

3.2.1 顺序结构45

3.2.2 选择结构45

3.2.3 循环结构48

3.2.4 其他结构语句51

3.3 C51语言的函数51

3.3.1 C51语言的函数的分类51

3.3.2 函数的定义52

3.3.3 函数的调用54

3.3.4 内部函数和外部函数56

3.3.5 变量类型以及存储方式56

3.4 C51语言的数组和指针59

3.4.1 数组59

3.4.2 指针62

3.4.3 数组和指针63

3.4.4 字符串和指针65

3.4.5 数组、指针和函数的联系66

3.4.6 指针数组和指向指针的指针67

3.5 C51语言的自构造类型68

3.5.1 结构体68

3.5.2 联合体（共用体）71

3.5.3 枚举73

3.6 本章小结74

第4章 51单片机的并行I/O端口及其应用75

4.1 数据地址端口P0和P275

4.2 普通I/O端口P177

4.3 复用端口P377

4.4 数据—地址总线扩展方法78

4.5 应用案例4.1 ——流水灯的实现80

4.5.1 51单片机通过并行端口输出电平80

4.5.2 发光二极管（LED）基础81

4.5.3 流水灯的硬件电路82

4.5.4 流水灯的应用代码82

4.6 应用案例4.2 ——按键指示灯的实现84

4.6.1 51单片机通过并行端口读入电平84

4.6.2 独立按键基础85

4.6.3 按键指示灯的硬件电路86

4.6.4 按键指示灯的应用代码86

4.7 本章总结87

第5章 51单片机的中断系统和外部中断88

5.1 51单片机的中断系统88

5.1.1 51单片机的中断源89

5.1.2 51单片机的中断引脚89

5.1.3 51单片机的中断相关控制寄存器89

5.1.4 中断向量地址和中断标志位91

5.2 51单片机的中断处理过程93

5.3 51单片机的中断服务程序设计94

5.4 51单片机的外部中断95

5.4.1 外部中断的控制95

5.4.2 外部中断的检测和响应96

5.4.3 多个外部中断信号的处理96

5.5 应用案例——外部中断计数系统的实现99

5.5.1 51单片机使用外部中断99

5.5.2 单位数码管基础100

5.5.3 三极管基础103

5.5.4 外部中断计数系统的电路105

5.5.5 外部中断计数系统的应用代码105

5.6 一个低电平触发外部中断的实验107

5.6.1 实验的电路和应用代码107

5.6.2 实验的运行结果分析109

5.7 本章总结109

第6章 51单片机的定时计数器111

6.1 51单片机定时计数器的组成111

6.2 51单片机定时计数器的寄存器112

6.2.1 工作方式控制寄存器TMOD112

6.2.2 控制寄存器TCON113

6.2.3 数据寄存器TH0、TL0、和TH1、TL1113

6.3 51单片机定时计数器的工作方式114

6.3.1 工作方式0114

6.3.2 工作方式1114

6.3.3 工作方式2115

6.3.4 工作方式3115

6.3.5 定时计数器的中断116

6.4 51单片机定时计数器的使用116

6.4.1 使用定时功能116

6.4.2 使用计数功能118

6.4.3 使用门控信号120

6.4.4 定时计数器值的读取121

6.5 51单片机定时计数器的特殊应用121

6.6 应用案例6.1 ——PWM波形发生器的实现122

6.6.1 PWM波形基础122

6.6.2 PWM波形发生器的应用代码123

6.6.3 脉冲宽度可调的PWM波形发生器124

6.7 应用案例6.2 ——呼吸灯的实现126

6.7.1 呼吸灯效果实现原理126

6.7.2 RCL电路原理126

6.7.3 呼吸灯的电路127

6.7.4 呼吸灯的应用代码128

6.8 中断服务子程序带来的时间误差分析130

6.9 本章总结136

第7章 51单片机的串行通信模块137

7.1 51单片机串行通信的一些术语137

7.2 51单片机串行通信模块的组成138

7.3 51单片机串行通信模块的寄存器138

7.3.1 串行通信模块控制寄存器（SCON）138

7.3.2 串行通信模块数据寄存器（SBUF）139

7.3.3 电源管理寄存器（PCON）139

7.4 51单片机串行通信模块的工作方式和使用140

7.4.1 工作方式0140

7.4.2 工作方式1143

7.4.3 工作方式2、3145

7.4.4 串行通信模块的中断146

7.5 串行通信模块的特殊应用146

7.6 应用案例7.1 ——51单片机和PC通信系统的实现147

7.6.1 RS-232接口标准和MAX232芯片基础147

7.6.2 51单片机和PC通信系统的电路149

7.6 3 51单片机和PC通信的应用代码150

7.6.4 PC的串口调试工具151

7.7 应用案例7.2 ——多点数据采集系统的实现152

7.7.1 多点数据采集系统的电路结构152

7.7.2 多点数据采集系统的应用代码152

7.8 C51语言的输入和输出函数155

7.8.1 putchar函数的使用方法156

7.8.2 printf函数的使用方法157

7.8.3 sprintf函数的使用方法160

7.9 使用普通I/O引脚模拟串行通信模块162

7.9.1 I/O引脚模拟串行通信模块的算法162

7.9.2 I/O引脚模拟串行通信模块的C51语言代码163

7.10 串行通信模块的波特率自适应166

7.10.1 串行通信模块的波特率自适应算法166

7.10.2 串行通信模块波特率自适应的C51语言代码167

7.11 串行通信模块的“高速”通信169

7.11.1 波特率固定的“高速”通信169

7.11.2 波特率可变的“高速”通信应用170

7.12 串行通信模块的波特率误差171

7.13 本章总结173

第8章 51单片机的人机交互接口174

8.1 数码管基础和应用175

8.1.1 多位数码管介绍175

8 1.2 多位数码管驱动芯片MAX7219179

8.2 1602液晶模块基础和应用185

8.2.1 1602液晶模块基础186

8.2.2 1602液晶模块的电路189

8.2.3 1602液晶模块的操作步骤和驱动函数189

8.3 拨码开关基础和应用191

8.3.1 拨码开关基础192

8.3.2 拨码开关的电路192

8.3.3 拨码开关的操作步骤193

8.3.4 拨码开关的应用实例193

8.4 行列扫描键盘基础和应用195

8.4.1 行列扫描键盘基础195

8.4.2 行列扫描键盘的电路196

8.4.3 行列扫描键盘的操作步骤和驱动函数196

8.5 蜂鸣器基础和应用197

8.5.1 蜂鸣器的基础197

8.5.2 蜂鸣器的电路198

8.5.3 蜂鸣器的操作步骤和驱动函数199

8.6 应用案例8.1 ——简易频率计的实现199

8.6.1 51单片机的频率测量算法200

8.6.2 简易频率计的电路结构200

8.6.3 简易频率计的应用代码201

8.7 应用案例8.2 ——数字输入模块的实现204

8.7.1 数字输入模块的工作原理204

8.7.2 数字输入模块的电路结构204

8.7.3 数字输入模块的应用代码205

8.8 应用案例8.3 ——简易电子琴的实现209

8.8.1 乐音的基础知识209

8.8.2 简易电子琴的电路结构210

8.8.3 简易电子琴的应用代码211

8.9 本章总结215

第9章 51单片机的通信接口216

9.1 51单片机通信接口基础216

9.1.1 串行通信和并行通信217

9.1.2 有线通信和无线通信217

9.2 51单片机应用系统的通信模型和通信协议设计218

9.2.1 51单片机应用系统的通信模型218

9.2.2 51单片机应用系统的通信协议设计219

9.3 51单片机应用系统的常用外部通信接口219

9.3.1 SPI总线接口219

9.3.2 I2C总线接口221

9.3.3 1-wire总线接口230

9.4 51单片机的并行通信接口234

9.4.1 双口RAM IDT7132基础234

9.4.2 双单片机使用双口RAM进行数据通信236

9.5 51单片机的串行通信接口238

9.5.1 RS-422通信协议238

9.5.2 RS-485通信协议240

9.5.3 光电隔离器242

9.6 本章总结243

第10章 51单片机的A/D和D/A通道244

10.1 51单片机的A/D采集通道基础244

10.1.1 A/D变换的过程245

10.1.2 A/D变换的应用电路构成247

10.1.3 A/D变换的保持电路247

10.1.4 A/D芯片的分类248

10.1.5 A/D芯片的选择248

10.1.6 A/D芯片对电源的需求249

10.2 8位并行8通道A/D芯片ADC0809249

10.2.1 ADC0809基础249

10.2.2 ADC0809的电路251

10.2.3 ADC0809的操作步骤和驱动函数252

10.3 51单片机的D/A输出通道基础256

10.3.1 D/A转换的过程257

10.3.2 D/A模块的分类258

10.3.3 D/A芯片的选择258

10.3.4 A/D芯片对电源的需求259

10.4 八位串行单通道D/A芯片MAX517259

10.4.1 MAX517应用基础259

10.4.2 MAX517的电路260

10.4.3 MAX517的操作步骤和驱动函数261

10.5 应用案例10.1 ——自动换挡电压表的实现262

10.5.1 电压表的挡程和自动换挡原理262

10.5.2 单片机应用系统中的信号放大262

10.5.3 自动换挡电压表的电路结构264

10.5.4 自动换挡电压表的应用代码265

10.6 应用案例10.2 ——简易波形发生器的实现270

10.6.1 简易波形发生器设计基础270

10.6.2 简易波形发生器的电路设计271

10 6.3 简易波形发生器的应用代码271

10.7 本章总结277

第11章 51单片机的温度和时间采集模块278

11.1 在51单片机应用系统中获取温度279

11.2 DS18B20温度传感器280

11.2.1 DS18B20基础280

11.2.2 DS18B20的电路282

11.2.3 DS18B20的操作步骤和驱动函数284

11.3 51单片机的时间采集通道285

11.4 并行总线接口时钟模块DS12C887286

11.4.1 DS12C887基础286

11.4.2 DS12C887的电路289

11.4.3 DS12C887的操作步骤和驱动函数290

11.5 应用案例11.1 ——多点温度采集系统的实现293

11 5.1 多点温度采集系统的设计293

11.5.2 多点温度采集系统的电路结构293

11.5.3 多点温度采集系统的应用代码294

11.6 应用案例11.2 ——简单数字时钟的实现302

11 6.1 简单数字时钟的设计302

11.6.2 简单数字时钟的电路结构302

11.6.3 简单数字时钟的应用代码303

11.7 本章总结304

附录 51单片机的C51语言使用技巧305

0.1 C51语言程序设计技巧305

0.1.1 养成好的编程习惯305

0.1.2 宏定义307

0.1.3 条件编译309

0.1.4 具体指针的应用311

0.1.5 一些关键字的使用313

0.2 C51语言常用库函数介绍315

0.2.1 C51语言的库函数基础315

0.2.2 库文件和头文件分类316

0.2.3 C51语言的库函数分类介绍317

0.3 在Keil μ Vision中编写用户自己的库函数321

0.3.1 用户库函数的建立步骤321

0.3.2 用户库函数的引用步骤322

0.3.3 一个用户库函数的应用实例322

0.4 C51语言的编译常见报警错误以及解决办法323

0.4.1 变量未被使用警告（Warning 280）324

0.4.2 函数未被声明警告（Warning C206）324

0.4.3 头文件无法打开错误（Error C318）325

0.4.4 函数名称重复定义错误（ErrorC237）326

0.4.5 函数未被调用警告326

0.4.6 函数未定义警告（warning C206）327

0.4.7 内存空间溢出错误327

0.4.8 函数重入警告328

0.4.9 常见编译器错误列表328