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本書主要包括15個項目：項目1和項目2介紹單片機開發系統及單片機的硬件結構；項目3簡單介紹單片機C語言及應用C語言進行編程的注意事項；項目4～項目7介紹單片機的I/O口、定時器、中斷及串行口等資源；項目8和項目9介紹機械按鍵的識別；項目10和項目11介紹液晶屏顯示技術，主要介紹 LCD1602和LCD12864；項目12介紹 A/D和D/A轉換技術的實現；項目13介紹溫度傳感器DS18B20；項目14 介紹時鐘芯片DS1302；項目15 為綜合設計，設計一個可調電子鐘。本書可作為高職高專院校和應用型本科學校工科類專業學生的教材，也可以作為工程技術人員和單片機開發愛好者的參考用書。

現代科學技術發展迅速，通用計算機的使用越來越普遍，但在很多設備的按鍵處理，一些簡單的儀表控制、智能玩具和各種LED燈帶中，還可以看到在大量應用的單片機。而且，物美價廉的單片機也一直朝著更低功耗、更快速度的方向進步。更為重要的是，作為一款入門級的處理器，通過對單片機的學習，學習者可以知道處理器是如何與外部電路互動的，這對學習更高級的處理器無疑有很大的幫助。所以，開設單片機的課程具有重要的意義。

本書從內容與方法、教與學等方面全方位體現了嵌入式應用的特點，這些特點主要包含以下幾個方面。

1．完全從應用和職業崗位出發對全書內容進行組織和編排

目前的單片機在以下幾個方面應用最廣泛：（1）按鍵的識別；（2）PWM調制；（3）中斷；（4）控制LCD12864顯示；（5）簡單的儀表設計。在按鍵的識別方面，使用狀態機方法比掃描法和反轉法具有更高的效率，且組合鍵、連擊、長按等有大量應用，為此，本書專門安排了2個案例對這些應用進行介紹。在PWM調制方面，目前市面所見的很多LED燈帶使用單片機的PWM功能進行調制，為此，書中也安排了2個案例對PWM進行了學習。在中斷的應用方面，書中對外部中斷和定時器中斷進行了重點介紹。在顯示屏方面，LCD12864比LCD1602應用范圍更廣，基于此，我們安排了6個案例對LCD12864進行了全面的介紹和學習，這6個案例涵蓋了LCD12864的絕大部分應用。在簡單儀表設計方面，書中精心設計了1個可調電子鐘案例來進行這方面的學習和介紹，讀者可以通過這個案例和LCD12864中介紹的反白效果，開發出簡單實用的嵌入式菜單。除了以上所列內容，針對常見的A/D和D/A轉換、單總線、SPI總線的學習都做了專門介紹并有實例相對應。這些設計技術使單片機教學與職業崗位的要求一致。

2．從易學性和應用性出發，全書采用C語言進行教學，并引入模塊化編程思想

應用C語言編寫的程序直觀易讀、可移植性強，編程風格也更加人性化，有利于學生掌握和學習。同時，在實際的項目開發中，一個項目往往涉及多個模塊的組合應用，為此，書中引入了模塊化編程的思想。采用這種思想編程，程序的可讀性和可移植性更好。為方便讀者學習和理解，書中安排了4個案例來引導讀者學習和掌握這種思想。

3．編寫形式直觀生動，內容連貫，可讀性強

每個項目都有項目介紹，用于說明每個項目學習的是什么、需要使用什么工具以及該如何學習。另外，書中重要的源代碼都配有詳細的注釋，方便讀者閱讀。

4．綜合性和實用性更強

單片機的學習是對前面學習的模電、數電、C語言知識的綜合運用，是嵌入式學習中軟硬結合的第一步。尤其是C語言，可謂單片機學習的命門。本書針對C語言在單片機中的應用，專門列舉了常見的應用問題，并給出了注釋的規范。所以通過本書的學習，可以進一步鞏固C語言知識，并提高綜合應用這些知識解決實際問題的能力。另外，在所有的有菜單的項目的開發中不可避免要涉及菜單項的選擇，這里面包含著按鍵移動的處理、反白效果的實現等功能，通過本書的最后一個綜合設計的學習，讀者可以輕松掌握這方面的知識。

5．豐富的案例涵蓋了單片機的大部分應用

本書針對各個知識點共安排了32個案例，這些案例涵蓋了單片機學習的絕大部分應用。最后，為了后續嵌入式學習的考慮，在書中亦安排了字模提取軟件的內容。

本書由校企聯合編寫，參考學時數為80學時，在使用時可根據具體教學情況酌情增減。參與本書編寫的人員主要有歐啟標、鄧云、劉建圻、趙振廷等。其中歐啟標對本書的編寫思路與大綱進行了總體策劃，編寫了本書的大部分內容并進行了統稿。鄧云編寫了項目5，劉建圻編寫了項目8，趙振廷編寫了項目10，歐啟標編寫了其余項目。學生郭林杰、黃存營、周善高、梁程、黃灝輝等對書中的程序進行了反復測試以確保其正確性，同時李建波、張永亮、黃練、熊冬青、趙金洪等老師也給予了大力支持和幫助，在此表示感謝。廣東祥新光電科技有限公司的工程師吳良年為串口通信、狀態機、DS18B20以及最后的綜合設計提供了大量的企業參考案例，在此一并表示感謝。

為了方便教學，本書配有免費的電子教學課件和習題答案、C語言源程序等資料，請有需要的讀者登錄華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）免費注冊后下載，如果需要其他教學資源，可以聯系作者（郵箱：ouqibiao@126.com）索取。另外，書中部分項目使用了Proteus仿真元件，相關信息可以參考附錄A。

由于時間緊迫和編者水平有限，書中的錯誤和缺點在所難免，熱忱歡迎各位讀者對本書提出批評與建議。

編 者

歐啟標，廣東機電職業技術學院教師，副教授，長期擔任學校單片機課程的主講教師，以及帶學生參加各級技能大賽，并取得獎項。

項目1　單片機及其開發系統（1）
任務1-1　控制1顆LED發光二極管閃爍（1）
1.1　51單片機的引腳排列及其功能（14）
1.2　單片機最小應用系統（15）
1.2.1　時鐘電路（15）
1.2.2　復位電路（17）
習題1（18）
項目2　單片機的內部結構及其存儲系統（19）
任務2-1　流水燈效果的實現（19）
2.1　51單片機的內部結構（21）
2.2　單片機的存儲系統（23）
2.2.1　數據存儲器（23）
2.2.2 程序存儲器（26）
習題2（27）
項目3　認識單片機C語言（30）
任務3-1　呼吸燈效果的實現（30）
3.1　C51的數據類型及數據的存儲（32）
3.1.1　C51支持的數據類型（32）
3.1.2 C51的存儲類型及其與單片機存儲空間的對應關系（35）
3.1.3 C51的存儲模式（36）
3.1.4　C51的關鍵字（38）
3.2 單片機C51基礎（38）
3.2.1 用#define和typedef定義類型別名（38）
3.2.2　一些常見的運算符問題（39）
3.2.3　文件包含（40）
3.2.4　模塊化編程基礎（40）
3.2.5　關于注釋（41）
3.2.6　C51中的延時函數及對應的延時時間（42）
習題3（43）
項目4　單片機的I/O口及其應用（45）
任務4-1　數碼管的顯示控制實現（45）
4.1　單片機I/O接口的內部結構及其功能（47）
4.1.1　P0口（47）
4.1.2　P1口（49）
4.1.3　P2口（50）
4.1.4　P3口（50）
4.2　I/O口應用電路接口設計（51）
4.2.1　驅動小功率發光二極管（51）
4.2.2　驅動蜂鳴器發聲（52）
任務4-2　蜂鳴器發聲控制（52）
4.2.3　驅動繼電器（53）
4.2.4　控制數碼管顯示（55）
任務4-3　應用單片機的I/O口控制4位數碼管動態顯示（57）
習題4（59）
項目5　認識單片機的定時器（61）
任務5-1 數碼管的顯示控制實現（61）
5.1　單片機定時/計數器的內部結構（62）
5.2　單片機定時/計數器的工作方式（65）
5.3　單片機定時/計數器的應用（66）
任務5-2　利用單片機的定時器延時實現呼吸燈效果（67）
習題5（68）
項目6　認識單片機的中斷（71）
任務6-1　使用單片機的外部中斷71）
6.1　單片機中斷的概念（73）
6.2　單片機中斷系統的結構（74）
6.3　單片機中斷的響應過程（77）
6.4 中斷函數的格式（79）
6.5　中斷的嵌套（80）
6.6　中斷的優點（81）
任務6-2　學習使用單片機定時器中斷（81）
習題6（82）
項目7　認識單片機的串行口（85）
任務7-1 使用單片機的串行口進行數據的傳輸（85）
7.1 串口通信基礎知識（90）
7.1.1 串行通信和并行通信（90）
7.1.2 串行通信的分類及特點（90）
7.2 單片機的串行口（92）
7.3 單片機串行口的工作方式及波特率的約定（94）
7.3.1 工作方式0（94）
任務7-2 單片機串行口工作于方式0時的使用方式（95）
7.3.2 工作方式1（96）
任務7-3 單片機串行口工作于方式1時的使用方式（97）
7.3.3 工作方式2和工作方式3（99）
7.4 單片機串行口的應用編程（101）
習題7（101）
項目8 鍵盤接口技術基礎（103）
任務8-1 使用單片機的I/O口控制發光二極管的閃爍（103）
8.1 獨立式按鍵（105）
8.2 矩陣式鍵盤（106）
8.2.1 逐行掃描法（106）
任務8-2 學習使用掃描法識別矩陣鍵盤的鍵值（107）
8.2.2 線反轉法（112）
任務8-3 使用反轉法識別鍵值并送數碼管顯示（113）
習題8（114）
項目9 基于狀態機思想的按鍵識別（115）
任務9-1 使用狀態機實現對機械按鍵被按下的識別（115）
9.1 狀態機基礎（123）
9.2 應用狀態機思想實現按鍵識別（123）
9.3 應用狀態機思想判斷組合鍵（124）
9.4 應用狀態機實現按鍵長按及連發（127）
習題9（127）
項目10 LCD1602液晶屏顯示技術（128）
任務10-1 使用液晶屏LCD1602顯示字符串（128）
10.1 LCD1602液晶顯示屏基礎知識（131）
10.1.1 LCD1602液晶顯示屏的引腳結構（131）
10.1.2 LCD1602的存儲器結構（132）
10.1.3 LCD1602的指令集（133）
10.2 LCD1602與單片機的接口技術及其應用（134）
習題10（135）
項目11 LCD12864液晶屏顯示技術（136）
任務11-1 使用單片機控制LCD12864顯示字符（136）
11.1 LCD12864液晶顯示屏基礎知識（139）
11.2 QC12864B的指令系統、讀寫時序及初始化流程（141）
11.2.1 QC12864B的指令系統（141）
11.2.2 QC12864B的讀/寫時序（142）
11.2.3 對QC12864B的初始化（143）
11.3 QC12864B的存儲器結構（143）
11.4 DDRAM、GDRAM與屏幕的映射關系（145）
11.4.1 DDRAM與屏幕的映射關系（145）
任務11-2 應用DDRAM在屏幕上顯示漢字（146）
11.4.2 GDRAM與屏幕的映射關系（148）
任務11-3 熟悉GDRAM與屏幕的映射關系（149）
11.5 QC12864B的其他應用（152）
11.5.1 CGRAM及其應用（152）
任務11-4 使用QC12864B的CGRAM顯示漢字（153）
11.5.2 全屏卷動（卷屏）的實現（157）
任務11-5 使用QC12864B實現字幕滾動（157）
11.5.3 反白效果的實現（161）
任務11-6 QC12864B反白效果的實現（161）
習題11（164）
項目12 A/D和D/A轉換技術的實現（166）
任務12-1　使用ADC0809將模擬信號轉換為數字信號（166）
12.1 A/D轉換（169）
12.1.1 A/D轉換概述（169）
12.1.2 A/D轉換芯片ADC0809（170）
任務12-2 設計簡易數字電壓表（172）
12.2 D/A轉換（180）
任務12-3 認識D/A轉換（180）
12.2.1 D/A轉換概述（181）
12.2.2 DAC0832的引腳結構及內部組成（182）
12.2.3 DAC0832的輸入數字量與輸出電流的關系（183）
12.2.4 DAC0832的主要技術參數（184）
12.2.5 單片機與DAC0832的接口技術及其簡單應用（184）
任務12-4 設計鋸齒波信號發生器（185）
任務12-5 采用DAC0832實現兩路信號的輸出（187）
習題12（190）
項目13 溫度傳感器DS18B20（191）
任務13-1 使用溫度傳感器DS18B20進行溫度的測量（191）
13.1 DS18B20基礎知識（197）
13.1.1 DS18B20的引腳結構（198）
13.1.2 DS18B20的存儲器結構（198）
13.2 DS18B20與單片機系統的接口技術（201）
13.2.1 單個DS18B20與單片機系統的連接（201）
13.2.2 單片機讀DS18B20所測得的溫度（201）
13.2.3 單片機讀寫DS18B20的時序（202）
習題13（205）
項目14 時鐘芯片DS1302（206）
任務14-1 使用時鐘芯片DS1302記錄時間（206）
14.1 DS1302的基礎知識（211）
14.1.1 DS1302引腳結構（212）
14.1.2 DS1302內部的存儲單元（212）
14.1.3 DS1302命令字（212）
14.2 DS1302與單片機系統的接口技術（213）
14.2.1 DS1302與單片機系統連接的硬件電路（213）
14.2.2 DS1302讀寫時序及相關操作（214）
習題14（215）
項目15 設計可調電子鐘（216）
任務15-1 應用單片機的資源及外圍設備進行綜合設計（216）
習題15（235）
附錄A Proteus仿真元件清單（236）
參考文獻（237）