[PDF] 8051单片机原理及应用 ——以STC8H、STC32G单片机为例电子书

8051单片机原理及应用 ——以STC8H、STC32G单片机为例

作者：郭玲主编

页数：224页

出版社：西安电子科技大学出版社

出版日期：2024

ISBN：9787560672779

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内容简介

本书以STC系列单片机为例，讲解最新8051单片机工作原理及应用。全书分基础篇和提高篇，基础篇介绍单片机内部结构和原理，内容包括二进制数制转换及数据类型、单片机基本结构、通用输入输出GPIO、中断系统、定时器系统、串行通信系统；提高篇介绍单片机应用开发技术，内容包括I2C总线开发、SPI总线开发、人机接口开发技术，以及传感器模块开发技术。

本书特色

本教材的特点如下：
新　本教材以国产STC系列单片机为例，讲解8051单片机工作原理及接口技术。相较于传统8051单片机，STC系列单片机是增强型1T单片机，具有速度快、外设丰富、存储容量大等特点，可以在系统下载(ISP)和在应用编程(IAP)，市场占有率高。STC系列单片机在工业控制、汽车电子、物联网、智能家电等领域得到了广泛的应用，掌握了STC系列单片机，可无缝对接实际生产。
广　单片机应用系统包含以单片机为核心的应用接口电路和控制程序两方面内容，含有三条主线：一条是单片机自身的结构特点，另一条是单片机数字接口电路，还有一条是控制程序。三条主线紧密联系、不可分割，其教学难点是程序开发。若要解决教学难点，则三条主线必须齐头并进。计算机程序由数据和算法构成。在单片机开发过程中，通常直接用二进制数表示器件状态，因此，在基础篇的第1章讲解了二进制数及进制转换和数据类型等内容。单片机程序算法多与接口时序有关，因此，在提高篇配有接口时序图和接口驱动函数。教材中的图、表和详细代码，可以帮助学生理解这三条主线。本教材内容丰富，有助于提升学生的实践能力。
实用　本教材是编者在十多年应用实践和教学探索的基础上编写而成的，具备实用性。
(1) 教材内容循序渐进。单片机原理这条主线从内部结构逐渐过渡到功能模块；接口电路这条主线从最小系统逐渐过渡到片间总线、人机接口、传感器的开发；控制程序这条主线从开发软件的使用逐渐过渡到GPIO、定时器、中断、串口、应用场景的综合开发。
(2) 教材中所有任务都提供了完整代码和实施微课，学生们通过手机扫描二维码即可进行学习。这部分内容将在后台动态更新，实时融入新技术、新方法，保证教材与时俱进。
(3) 教材有课后练习题和扩展阅读，帮助学生巩固、强化和提升所学知识。学习完毕，学生可以尝试开发小型系统，比如小车避障系统、温度监测系统等，还可以在蓝桥杯、机器人等专业比赛中大显身手。

第1章单片机里的数 2
1.1 二进制数 2
1.1.1 二进制数的电路实现 2
1.1.2 数的符号和记法 3
1.1.3 数的长度 5
1.1.4 二进制编码 7
1.2 进制的转换和有符号数 8
1.2.1 十进制数转换为R进制数 9
1.2.2 R进制数转换为十进制数 9
1.2.3 有符号数 10
1.2.4 小知识：计算机中计算器的使用 11
1.3 单片机程序中的数据类型 12
1.3.1 数据类型 12
1.3.2 数据的运算 14
任务1 认识二进制 18
任务2 练习二进制和R进制的转换 18
任务3 复习C语言编程 18
课后练习题 18
第2章单片机的基本结构 21
2.1 单片机发展简史和定义 21
2.2 单片机内部结构概述 22
2.3 中央处理器 25
2.3.1 CPU工作过程 25
2.3.2 单片机时钟树 26
2.3.3 CPU工作时间 26
2.4 程序存储器 28
2.4.1 ROM存储单元 28
2.4.2 特殊ROM存储单元 29
2.4.3 ROM存储单元的读写 30
2.5 数据存储器 30
2.5.1 STC单片机RAM的内部结构 31
2.5.2 内部RAM(256字节)和SFR 32
2.5.3 内部扩展RAM 35
2.5.4 外部扩展RAM 36
2.6 常量和变量 37
2.6.1 常量 37
2.6.2 变量 39
2.7 单片机最小系统 40
2.7.1 电源 40
2.7.2 时钟电路 40
2.7.3 复位电路 42
2.7.4 ISP电路 43
2.8 扩展阅读：C51编译器 44
2.8.1 编译器 44
2.8.2 编译过程 45
任务4 认识单片机 49
任务5 安装Keil C51软件 49
任务6 建立一个hello测试工程 49
任务7 hello测试程序的下载和验证 55
任务8 单片机的仿真 58
任务9 绘制单片机最小系统电路图 60
课后练习题 61
第3章通用输入输出 63
3.1 单片机GPIO 63
3.1.1 GPIO引脚 63
3.1.2 GPIO端口 64
3.1.3 GPIO工作模式 64
3.1.4 GPIO功能复用 66
3.2 单片机GPIO口的读写 69
3.2.1 单片机接口电路 69
3.2.2 GPIO特殊功能寄存器 69
3.2.3 GPIO读写练习 71
3.3 GPIO应用实践 71
3.4 扩展阅读：单片机C语言函数 71
任务10 设置GPIO口工作模式 71
任务11 GPIO口的读写 72
任务12 流水灯的实现 74
任务13 按键检测 76
任务14 点亮单个数码管——静态显示 77
课后练习题 82
第4章中断系统 85
4.1 单片机中断系统概述 85
4.1.1 中断的概念 85
4.1.2 中断嵌套 86
4.2 中断执行过程 87
4.2.1 中断寄存器 87
4.2.2 中断控制过程 90
4.2.3 中断服务函数 91
4.3 外部中断实践练习 93
任务15 检测外部中断——LED灯显示 93
任务16 检测外部中断——数码管显示 95
课后练习题 98
第5章定时器系统 101
5.1 定时器工作原理 101
5.1.1 定时器内部结构 101
5.1.2 定时器工作模式 102
5.2 定时器配置 103
5.2.1 定时器0、1的配置 103
5.2.2 确定定时时间 106
5.2.3 定时器2～4的配置 108
5.3 PWM定时器 109
5.3.1 PWM定时器的时基单元 110
5.3.2 PWM定时器输出比较功能 112
5.3.3 PWM定时器寄存器 112
任务17 理解定时器工作原理 114
任务18 定时器1定时1s 117
任务19 定时器2扫描数码管
?动态显示 119
任务20 定时器3扫描按键矩阵 123
任务21 PWM定时器输出占空比
?可调波形 127
课后练习题 130
第6章串行通信系统 132
6.1 通信协议 132
6.2 工作模式 135
6.3 波特率 136
6.3.1 波特率的定义 136
6.3.2 波特率的发生 137
6.4 串行通信接口寄存器 139
6.4.1 串口１相关寄存器 139
6.4.2 串口2相关寄存器 140
6.4.3 电源管理器 141
6.5 UART的引脚选择 141
任务22 串口通信完成一个hello程序 142
课后练习题 145

提高篇单片机应用开发技术

第7章 I2C总线开发 150
7.1 I2C总线标准 150
7.1.1 I2C总线基本概念 150
7.1.2 I2C总线结构 151
7.1.3 I2C总线通信格式 152
7.2 GPIO模拟I2C总线协议的开发技术 154
7.2.1 GPIO模拟I2C总线的
??驱动函数 154
7.2.2 GPIO模拟I2C总线访问PCF8591
模/数转换芯片 154
7.3 I2C功能模块开发技术 157
7.3.1 I2C引脚切换 157
7.3.2 I2C控制寄存器 158
7.3.3 I2C主机模式访问AT24C02 160
任务23 I2C功能模块应用开发 163
课后练习题 166
第8章 SPI总线开发 168
8.1 SPI总线的基本概念 168
8.1.1 SPI总线结构 168
8.1.2 SPI总线传输模式 169
8.2 GPIO模拟SPI总线的开发技术 169
8.2.1 GPIO模拟SPI总线的
驱动函数 170
8.2.2 GPIO模拟SPI总线访问DS1302
日历芯片 171
8.3 SPI功能模块开发技术 174
8.3.1 SPI引脚切换 174
8.3.2 SPI相关寄存器 175
任务24 SPI总线访问Flash芯片 176
课后练习题 177
第9章人机接口开发 180
9.1 STN-LCD液晶显示开发 180
9.2 状态机设计 183
9.3 总线扩展复用设计 184
9.3.1 总线扩展应用电路设计 185
9.3.2 LED灯组的总线复用电路 187
9.3.3 数码管总线复用 187
9.4 人机接口综合练习 188
任务25 在LCD12864屏幕上
显示信息 188
任务26 状态机实现键盘扫描 195
任务27 人机接口综合练习——模拟
?风扇控制系统 200
课后练习题 204
第10章传感器开发技术 207
10.1 传感器基础知识 207
10.1.1 传感器电路 207
10.1.2 传感器的分类 208
10.1.3 传感器的主要特征参数 209
10.2 温度传感器DS18B20数据的读取 211
10.2.1 DS18B20功能概述 211
10.2.2 DS18B20的单总线数据
通信过程 214
10.2.3 扩展阅读：关于sprintf()函数 217
10.3 超声波数据的读取 217
任务28 DS18B20温度测量应用开发 218
任务29 超声波测距应用开发 221
课后练习题 221
参考文献 224