單片機應(yīng)用技術(shù)項目教程（C語言版）（第二版）

采用“項目驅(qū)動”編寫思路，實出技能的培養(yǎng)

與職業(yè)崗位標準接軌，具有獨特的“雙證書”特色

即適合教學，又符合企業(yè)實際工作需要

全新的仿真教學模式，C語言編程

教學資源豐富，提供教學支持及服務(wù)

再版前言

本書在《單片機應(yīng)用技術(shù)項目教程（C語言版）》的基礎(chǔ)上，對原有內(nèi)容進行了部分修改，增加了部分模塊的電路焊接制作內(nèi)容，突出技能訓練。

《單片機應(yīng)用技術(shù)項目教程（C語言版）》（第二版）順應(yīng)現(xiàn)代高等教育指導思想的變革，突出技能培養(yǎng)在課程中的主體地位，用工作任務(wù)來引領(lǐng)理論，使理論從屬于技能實踐。本書可作為高職高專院校計算機應(yīng)用技術(shù)、電子信息、機電等相關(guān)專業(yè)單片機技術(shù)課程的教材，也可作為廣大電子制作愛好者的自學用書。

本書主要特色如下：

（1）采用“項目驅(qū)動”的編寫思路，突出技能培養(yǎng)在課程中的主體地位。

本書以解決實際項目的思路和操作為編寫主線，貫穿多個知識點，用工作模塊來引領(lǐng)理論，使理論從屬于技能培養(yǎng)。教會學生如何完成工作任務(wù)，關(guān)注學生能做什么，而不僅是知道什么，知識、技能的學習結(jié)合工作任務(wù)的完成過程來進行。

（2）與職業(yè)崗位標準接軌，已獲得行業(yè)協(xié)會認可，作為認證教材，具有獨特的“雙證書”特色。

本書內(nèi)容與職業(yè)崗位標準密切接軌，部分項目由中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會的工程師編寫，根據(jù)中級嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計工程師（單片機）認證的要求，涉及必須掌握的關(guān)鍵知識點、基本技能以及單片機產(chǎn)品制作與調(diào)試等方面的內(nèi)容，本書已獲得中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會認可，作為“中級嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計工程師（單片機）”認證教材。

學習本書后，由中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會進行考核（或經(jīng)中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會認可，由學校進行考核）。考核合格的，可以申請中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會的“中級嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計工程師（單片機）”證書。該證書可以作為專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)能力考核的證明，以及崗位聘用的重要依據(jù)。

（3）既適合教學，又符合企業(yè)實際工作需要。

注重采用企業(yè)真實工作任務(wù)、貼近企業(yè)職業(yè)崗位實際需求。本書在拉近單片機教學與職業(yè)崗位需求距離的同時，兼顧知識的系統(tǒng)性和完整性。本書既適合教學，又符合企業(yè)實際工作需要。

（4）全新的仿真教學模式，C語言編程。

打破了傳統(tǒng)教材原有界限，與職業(yè)崗位基本技能融合在一起，引入Proteus仿真軟件，采用C語言編程，將學生從單片機復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)中解放出來，側(cè)重高職院校學生技能和動手能力的鍛煉，實現(xiàn)了在計算機上完成單片機電路設(shè)計、軟件設(shè)計及調(diào)試與仿真。真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計，使學生理解和掌握從概念到產(chǎn)品的完整過程。

（5）教學資源豐富，提供教學支持及服務(wù)。

課程教學網(wǎng)站提供支持，包括電子教案、實訓項目、源代碼和仿真電路、技能大賽作品、學生作品、課程設(shè)計、校企合作資源及其他相關(guān)素材等。

本書由學校骨干教師、項目研發(fā)人員和高新企業(yè)的工程師共同編寫。采用“項目驅(qū)動”的編寫思路，從職業(yè)崗位技能出發(fā)，分為技能基礎(chǔ)篇和技能提高篇，共有11個項目、28個工作模塊以及兩個課程設(shè)計范例。

在技能基礎(chǔ)篇中，注重職業(yè)崗位的基本技能訓練。主要介紹單片機硬件系統(tǒng)、單片機開發(fā)系統(tǒng)、單片機并行端口應(yīng)用、定時與中斷系統(tǒng)、顯示與鍵盤接口技術(shù)、A/D與D/A轉(zhuǎn)換接口、串行接口通信技術(shù)以及單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法等內(nèi)容；在技能提高篇中，注重職業(yè)崗位的開發(fā)技能訓練，主要介紹鍵盤控制電機方向和轉(zhuǎn)速、多路溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)、按鍵設(shè)置液晶電子鐘、16×32 LED點陣顯示設(shè)計與實現(xiàn)等單片機產(chǎn)品開發(fā)方法、關(guān)鍵知識以及這些項目的設(shè)計與實現(xiàn)，可以作為學生的課程設(shè)計。其中技能提高篇中的部分項目，可作為“中級嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計工程師（單片機）”認證教材。兩個課程設(shè)計范例分別是雙向四車道交通燈和出租車計價器。

本書由郭志勇任主編，王韋偉任副主編。郭志勇對本書的編寫思路與大綱進行了總體規(guī)劃，指導全書的編寫，并承擔了統(tǒng)稿工作。項目一和項目六由郭志勇編寫，項目二和項目十由王韋偉編寫，項目三和項目八由鞏雪潔編寫，項目四和課程設(shè)計范例二由程淑玉編寫，項目五由李如平編寫，項目七和課程設(shè)計范例一由李自成編寫，項目九由李健編寫，項目十一由林藝春編寫。參加本書電路調(diào)試、程序調(diào)試、素材收集、校對等工作的還有張長井、楊振宇、郭雨、王大靈、郭麗、趙露、蔡瑞瑞等。

為了方便教師教學，本書配有電子教學課件、習題參考答案、C語言源程序代碼和Proteus仿真電路。讀者可以從中國水利水電出版社網(wǎng)站以及萬水書苑下載，網(wǎng)址為：http://www. waterpub.com.cn/softdown或http://mightybasket.cn/。

本課程采用“教、學、做”一體化，參考學時如下表所示，讀者可根據(jù)實際教學情況增減。

本課程參考學時

項目 參考學時

技能基礎(chǔ)篇（共64學時） 項目1 發(fā)光二極管LED控制 8

項目2 LED循環(huán)點亮控制 10

項目3 數(shù)碼管顯示控制 10

項目4 鍵盤的設(shè)計與實現(xiàn) 10

項目5 定時器/計數(shù)器綜合應(yīng)用 8

項目6 模擬量輸入輸出設(shè)計與實現(xiàn) 8

項目7 單片機串行通信設(shè)計與實現(xiàn) 10

續(xù)表

項目 參考學時

技能提高篇（任選） 項目8 鍵盤控制電機方向和轉(zhuǎn)速 6

項目9 按鍵設(shè)置液晶電子鐘 8

項目10 8路溫度采集監(jiān)控系統(tǒng) 8

項目11 點陣顯示設(shè)計與實現(xiàn) 12

由于時間緊迫以及編者水平有限，書中難免會有錯誤和不妥之處，敬請廣大讀者和專家批評指正。

編 者

2014年10月

再版前言

項目1 發(fā)光二極管LED控制 1
1.1 工作模塊1 點亮一個LED 1
1.1.1 用Proteus設(shè)計第一個LED控制
電路 2
1.1.2 用Keil C51設(shè)計第一個C語言LED
控制程序 6
1.1.3 用Proteus仿真運行調(diào)試 9
1.2 認識單片機 10
1.2.1 單片機概述 10
1.2.2 AT89S52單片機結(jié)構(gòu) 14
1.2.3 AT89S52單片機引腳功能 16
1.2.4 AT89S52單片機最小系統(tǒng) 18
【技能訓練1-1】單片機最小系統(tǒng)應(yīng)用——
開關(guān)控制LED點亮 19
1.3 工作模塊2 LED閃爍控制 21
1.3.1 LED閃爍控制設(shè)計與實現(xiàn) 21
1.3.2 LED閃爍控制電路焊接制作 24
1.3.3 C語言程序的基本構(gòu)成 26
1.3.4 C語言基本語句 27
1.4 技能拓展 音頻控制應(yīng)用 29
1.4.1 音頻控制電路 29
1.4.2 音頻控制程序 29
【技能訓練1-2】報警產(chǎn)生器 30
關(guān)鍵知識點小結(jié) 30
問題與討論 32
項目2 LED循環(huán)點亮控制 34
2.1 工作模塊3 LED循環(huán)點亮控制 34
2.1.1 LED循環(huán)點亮電路設(shè)計 35
2.1.2 LED循環(huán)點亮電路的PCB設(shè)計 35
2.1.3 LED循環(huán)點亮程序設(shè)計 37
2.1.4 LED循環(huán)點亮控制電路焊接制作 38
2.1.5 并行I/O端口電路 39
【技能訓練2-1】P0口外接上拉電阻 43
2.2 MCS-51單片機內(nèi)存空間 44
2.2.1 數(shù)據(jù)存儲器 45
2.2.2 特殊功能寄存器 47
2.2.3 “頭文件包含”處理 50
2.2.4 程序存儲器 51
2.3 工作模塊4 開關(guān)控制LED循環(huán)點亮 53
2.3.1 開關(guān)控制LED循環(huán)點亮電路設(shè)計 53
2.3.2 開關(guān)控制LED循環(huán)點亮程序設(shè)計 53
2.3.3 C51數(shù)據(jù)類型 54
2.3.4 C語言常量與變量 58
2.4 工作模塊5 步進電機控制 60
2.4.1 認識步進電機 60
2.4.2 步進電機控制電路設(shè)計 62
2.4.3 步進電機控制程序設(shè)計 62
2.5 技能拓展 ULN2003A驅(qū)動器應(yīng)用 64
2.5.1 ULN2003A特點 64
2.5.2 ULN2003A引腳功能 64
【技能訓練2-2】單片機驅(qū)動繼電器電路
設(shè)計 65
關(guān)鍵知識點小結(jié) 65
問題與討論 66
項目3 數(shù)碼管顯示控制 69
3.1 工作模塊6 數(shù)碼管循環(huán)顯示0～9 69
3.1.1 認識數(shù)碼管 70
3.1.2 數(shù)碼管循環(huán)顯示0～9電路設(shè)計 72
3.1.3 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計 73
3.1.4 數(shù)碼管循環(huán)顯示0～9電路焊接制作 74
【技能訓練3-1】共陽極LED數(shù)碼管應(yīng)用 75
3.2 C語言語句結(jié)構(gòu) 76
3.2.1 關(guān)系運算符和關(guān)系表達式 76
3.2.2 邏輯運算符和邏輯表達式 77
3.2.3 if語句 78
3.2.4 switch語句 80
3.2.5 循環(huán)結(jié)構(gòu)控制語句 81
3.2.6 break語句和continue語句 83
3.3 工作模塊7 多個數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示 84
3.3.1 多個數(shù)碼管動態(tài)顯示電路設(shè)計 84
3.3.2 多個數(shù)碼管動態(tài)顯示程序設(shè)計 85
3.3.3 C語言數(shù)組 86
3.4 工作模塊8 0～99計數(shù)器顯示（靜態(tài)
顯示） 89
3.4.1 0～99計數(shù)顯示電路設(shè)計 89
3.4.2 0～99計數(shù)顯示程序設(shè)計 90
3.4.3 C語言函數(shù) 91
3.5 技能拓展 七段字形譯碼器74LS47
應(yīng)用 93
3.5.1 認識74LS47 93
3.5.2 74LS47引腳功能 94
【技能訓練3-2】使用74LS47實現(xiàn)0～99
計數(shù)顯示 94
關(guān)鍵知識點小結(jié) 95
問題與討論 96
項目4 鍵盤的設(shè)計與實現(xiàn) 99
4.1 工作模塊9 獨立式鍵盤設(shè)計與實現(xiàn) 99
4.1.1 認識鍵盤 100
4.1.2 獨立式鍵盤電路設(shè)計 100
4.1.3 獨立式鍵盤程序設(shè)計 101
4.1.4 獨立式鍵盤電路焊接制作 102
4.1.5 鍵盤防抖動措施 103
【技能訓練4-1】一鍵多功能按鍵識別設(shè)計
與實現(xiàn) 104
4.2 工作模塊10 矩陣式鍵盤設(shè)計與實現(xiàn) 106
4.2.1 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 106
4.2.2 矩陣式鍵盤電路設(shè)計 108
4.2.3 矩陣式鍵盤程序設(shè)計 109
4.3 工作模塊11 中斷方式矩陣鍵盤 111
4.3.1 中斷概念 111
4.3.2 中斷方式矩陣鍵盤電路設(shè)計 112
4.3.3 中斷方式矩陣鍵盤程序設(shè)計 112
4.4 MCS-51單片機中斷系統(tǒng) 114
4.4.1 單片機中斷源 114
4.4.2 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 115
4.4.3 中斷有關(guān)的4個特殊功能寄存器 116
4.4.4 中斷處理過程 119
4.4.5 C語言中斷服務(wù)函數(shù) 122
4.5 技能拓展 外部中斷源的擴展 123
4.5.1 用定時器擴展外部中斷源 123
4.5.2 中斷加查詢的擴展方法 123
【技能訓練4-2】利用外部中斷0擴展4個
外部中斷 124
關(guān)鍵知識點小結(jié) 125
問題與討論 126
項目5 定時器/計數(shù)器綜合應(yīng)用 128
5.1 工作模塊12 生產(chǎn)線自動打包系統(tǒng) 128
5.1.1 認識定時器/計數(shù)器 129
5.1.2 生產(chǎn)線自動打包控制電路 130
5.1.3 生產(chǎn)線自動打包控制程序 131
5.2 工作模塊13 霓虹燈控制系統(tǒng) 132
5.2.1 定時器/計數(shù)器工作方式 133
5.2.2 定時器/計數(shù)器有關(guān)寄存器 135
5.2.3 霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 137
【技能訓練5-1】0～59秒數(shù)碼顯示
（定時器） 139
5.3 工作模塊14 電子鐘設(shè)計與實現(xiàn) 140
5.3.1 電子鐘電路設(shè)計 141
5.3.2 電子鐘程序設(shè)計 142
5.3.3 電子鐘電路焊接制作 144
5.4 技能拓展 INTRINS.H頭文件的應(yīng)用 145
5.4.1 _crol_、_irol_和_lrol_函數(shù) 145
5.4.2 _cror_、_iror_和_lror_函數(shù) 145
5.4.3 _nop_函數(shù) 146
5.4.4 _testbit_函數(shù) 146
【技能訓練5-2】用_crol_函數(shù)實現(xiàn)LED
循環(huán)點亮 146
關(guān)鍵知識點小結(jié) 147
問題與討論 148
項目6 模擬量輸入輸出設(shè)計與實現(xiàn) 150
6.1 工作模塊15 模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED顯示 150
6.1.1 模擬量輸入輸出概述 151
6.1.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED顯示電路 151
6.1.3 模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED顯示程序 152
6.1.4 模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED顯示電路焊接制作 153
6.2 ADC0808/ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 154
6.2.1 認識ADC0808/ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)
換器 154
6.2.2 ADC0808/ADC0809結(jié)構(gòu)及引腳 154
6.2.3 ADC0808/ADC0809工作過程及
編程方法 156
【技能訓練6-1】采用中斷方式完成模/數(shù)
轉(zhuǎn)換LED顯示 157
6.3 工作模塊16 數(shù)字電壓表設(shè)計與實現(xiàn) 159
6.3.1 數(shù)字電壓表電路設(shè)計 159
6.3.2 數(shù)字電壓表程序設(shè)計 160
6.3.3 C語言結(jié)構(gòu)體類型 162
6.3.4 結(jié)構(gòu)體數(shù)組 164
【技能訓練6-2】結(jié)構(gòu)體數(shù)組應(yīng)用 164
6.4 工作模塊17 信號發(fā)生器設(shè)計與實現(xiàn) 165
6.4.1 認識DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器 166
6.4.2 信號發(fā)生器電路設(shè)計 169
6.4.3 信號發(fā)生器程序設(shè)計 170
6.5 技能拓展 直流電機轉(zhuǎn)速控制 171
6.5.1 什么是PWM 171
6.5.2 占空比 172
6.5.3 直流電機轉(zhuǎn)速控制 172
【技能訓練6-3】基于ADC0808/0809的
直流電機轉(zhuǎn)速控制 172
關(guān)鍵知識點小結(jié) 174
問題與討論 175
項目7 單片機串行通信設(shè)計與實現(xiàn) 176
7.1 工作模塊18 單片機點對點數(shù)據(jù)傳輸 176
7.1.1 串行通信基本知識 177
7.1.2 單片機點對點數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 179
7.1.3 單片機點對點數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計 181
7.2 工作模塊19 水塔水位單片機遠程監(jiān)
控系統(tǒng) 182
7.2.1 單片機串行口結(jié)構(gòu) 182
7.2.2 串行通信設(shè)置 185
7.2.3 水塔水位單片機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 187
7.2.4 水塔水位單片機遠程監(jiān)控系統(tǒng)焊接
制作 191
7.3 工作模塊20 單片機點對多數(shù)據(jù)傳輸 192
7.3.1 MCS-51多機通信技術(shù) 192
7.3.2 單片機點對多數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計 193
7.3.3 單片機點對多數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計 195
【技能訓練7-1】單片機串行口擴展I/O口
電路設(shè)計 197
7.4 技能拓展 RS-485串行接口應(yīng)用 199
【技能訓練7-2】全雙工RS-485連接電路
設(shè)計與實現(xiàn) 201
關(guān)鍵知識點小結(jié) 201
問題與討論 203
項目8 鍵盤控制電機方向和轉(zhuǎn)速 204
8.1 單片機產(chǎn)品開發(fā) 204
8.1.1 單片機產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 205
8.1.2 單片機產(chǎn)品開發(fā)流程 205
8.2 工作模塊21 步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計
與實現(xiàn) 208
8.2.1 步進電機控制技術(shù) 208
8.2.2 步進電機控制系統(tǒng)電路設(shè)計 209
8.2.3 步進電機控制系統(tǒng)程序設(shè)計 210
8.3 工作模塊22 直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計
與實現(xiàn) 213
8.3.1 直流電機控制技術(shù) 213
8.3.2 直流電機控制系統(tǒng)電路設(shè)計 215
8.3.3 直流電機控制系統(tǒng)程序設(shè)計 216
8.4 技能拓展 步進電機智能控制 219
8.4.1 步進電機智能控制思路 219
8.4.2 步進電機智能控制組成 219
【技能訓練8-1】步進電機智能控制設(shè)計 220
關(guān)鍵知識點小結(jié) 221
問題與討論 222
項目9 按鍵設(shè)置液晶電子鐘 223
9.1 RT12864陣型液晶顯示模塊 223
9.1.1 認識RT12864液晶屏 223
9.1.2 RT12864液晶顯示模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 225
9.1.3 控制指令及相應(yīng)代碼 227
9.2 工作模塊23 液晶電子鐘電路設(shè)計與
實現(xiàn) 230
9.2.1 按鍵設(shè)置電路設(shè)計 230
9.2.2 液晶顯示電路設(shè)計 231
9.2.3 按鍵設(shè)置液晶電子鐘電路設(shè)計 231
9.3 工作模塊24 液晶電子鐘程序設(shè)計與
實現(xiàn) 232
9.3.1 按鍵設(shè)置程序設(shè)計 232
9.3.2 時間程序設(shè)計 235
9.3.3 液晶顯示程序設(shè)計 237
9.4 技能拓展 DS1302時鐘芯片的應(yīng)用 243
9.4.1 認識DS1302 243
9.4.2 DS1302寄存器 244
【技能訓練9-1】使用DS1302芯片實現(xiàn)
液晶電子鐘電路設(shè)計 244
關(guān)鍵知識點小結(jié) 245
問題與討論 247
項目10 8路溫度采集監(jiān)控系統(tǒng) 248
10.1 DS18B20溫度傳感器 248
10.1.1 認識DS18B20 249
10.1.2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 251
10.1.3 DS18B20通信協(xié)議 253
10.2 工作模塊25 8路溫度采集監(jiān)控電路
設(shè)計 256
10.2.1 溫度采集電路設(shè)計 256
10.2.2 監(jiān)控電路設(shè)計 257
10.2.3 8路溫度采集監(jiān)控電路設(shè)計與實現(xiàn) 257
10.3 工作模塊26 8路溫度采集監(jiān)控程序
設(shè)計 259
10.3.1 鍵盤處理程序設(shè)計 259
10.3.2 8路溫度采集程序設(shè)計 260
10.3.3 8路溫度顯示程序設(shè)計 261
10.4 技能拓展 I2C串行擴展 264
10.4.1 I2C總線接口電路 264
10.4.2 I2C總線數(shù)據(jù)傳送操作 264
【技能訓練10-1】基于AT24C1024片外
程序存儲器擴展 267
關(guān)鍵知識點小結(jié) 268
問題與討論 269
項目11 點陣顯示設(shè)計與實現(xiàn) 270
11.1 工作模塊27 8×8 LED點陣顯示設(shè)計 270
11.1.1 認識LED點陣顯示屏 271
11.1.2 8×8 LED點陣顯示電路設(shè)計 272
11.1.3 8×8 LED點陣顯示程序設(shè)計 274
11.2 工作模塊28 16×32 LED點陣顯示
電路設(shè)計 276
11.2.1 16×32 LED點陣顯示電路設(shè)計 276
11.2.2 16×32 LED點陣漢字顯示程序
設(shè)計 279
【技能訓練11-1】采用逐行掃描方式完成
16×32 LED點陣漢字顯示設(shè)計 286
11.3 技能拓展 并行I/O接口擴展 289
11.3.1 并行I/O口擴展特性 289
11.3.2 I/O接口擴展常用芯片 290
【技能訓練11-2】P0口擴展I/O接口設(shè)計
與實現(xiàn) 292
課程設(shè)計范例1 雙向四車道交通燈控制 295
課程設(shè)計范例2 出租車計價器 306
參考文獻 313

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26. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——C語言（微課版） [主編 梁海英]
27. UI界面設(shè)計與制作教程 [主 編 黎 婭 任勁松]
28. UML系統(tǒng)建模及系統(tǒng)分析與設(shè)計（第二版） [王欣 張毅 編著]
29. Android高級程序設(shè)計 [主編　周雯　舒松]
30. C程序設(shè)計簡明教程 [黃能耿 黃致遠 編著]