单片机技术及应用

本书为传感网应用开发职业技能等级证书的书证融通教材，聚焦技能型紧缺人才培养目标，以职业岗位的典型工作过程为导向，将教学内容与职业能力相对接、单元项目与工作任务相对接，选用STC15W单片机，通过声控台灯、电子门铃、简易计时器、数显式电子表、电子密码锁、电子日历、简易电子秤、电梯安全检测装置、智能廊灯、智能家居环境监测系统10个项目驱动学生“做中学”，习得岗位职业能力，快速提升单片机专业技能。本书内容丰富，文字通俗易懂，讲解深入浅出，适合作为职业院校电子信息类专业单片机课程教材，也可作为相关领域的科技工作者和工程技术人员的参考书。

项目一声控台灯1
引导案例1
1．1任务1搭建开发环境2
职业能力目标2
任务描述与要求2
任务分析与计划2
知识储备3
1．单片机简介3
2．KeilC51开发环境简介4
3．Keil软件界面4
4．工具栏5
任务实施6
任务检查与评价12
任务小结12
任务拓展13
1．2任务2控制灯泡亮灭13
职业能力目标13
任务描述与要求13
任务分析与计划13
知识储备14
1．STC单片机简介14
2．STC单片机I/O端口简介17
3．电路图分析18
4．编程基础18
5．继电器20
任务实施21
任务检查与评价23
任务小结23
任务拓展23
1．3任务3实现声控台灯功能23
职业能力目标23
任务描述与要求23
任务分析与计划23
知识储备24
1．声音传感器简介24
2．电路图分析25
3．程序流程图26
4．STC-ISP简介26
5．延时函数27
6．NEWLab声音传感模块简介28
任务实施29
任务检查与评价31
任务小结31
任务拓展31
项目二电子门铃32
引导案例32
2．1任务1按键轮询控制蜂鸣器发声32
职业能力目标32
任务描述与要求33
任务分析与计划33
知识储备33
1．蜂鸣器33
2．按键34
3．按键电路原理图36
4．程序流程图36
5．主要代码分析37
任务实施38
任务检查与评价40
任务小结40
任务拓展40
2．2任务2按键中断控制蜂鸣器发声40
职业能力目标40
任务描述与要求41
任务分析与计划41
知识储备41
1．中断41
2．中断函数初始化流程43
3．按键中断检测程序流程图43
任务实施44
任务检查与评价46
任务小结46
任务拓展46
3．3任务3通过压电传感器实现电子门铃功能46
职业能力目标46
任务描述与要求47
任务分析与计划47
知识储备47
1．压电传感器简介47
2．压电传感器的工作原理47
3．LDT0-028K49
4．NEWLab压电传感模块49
任务实施51
任务检查与评价52
任务小结52
任务拓展52
项目三简易计时器53
引导案例53
3．1任务1定时器控制LED闪烁53
职业能力目标53
任务描述与要求54
任务分析与计划54
知识储备54
1．LED简介54
2．定时器和计数器的概念55
3．定时器和计数器的内部结构56
4．定时/计数器的工作方式56
5．定时器中断的相关寄存器58
6．定时器赋初值的方法60
7．定时/计数器流程图60
8．程序流程图60
9．主要程序分析60
任务实施62
任务检查与评价64
任务小结64
任务拓展64
3．2任务2实现简易计时器功能64
职业能力目标64
任务描述与要求64
任务分析与计划64
知识储备65
1．数码管的显示原理65
2．数码管的静态显示驱动电路66
3．数组的基本概念67
4．数码管类型的检测67
5．LED段码数据生成器67
任务实施68
任务检查与评价70
任务小结71
任务拓展71
项目四数显式电子表72
引导案例72
4．1任务1定时器控制数码管显示73
职业能力目标73
任务描述与要求73
任务分析与计划73
知识储备74
1．数码管的动态显示驱动电路74
2．程序流程图74
3．STC-ISP中定时器的使用75
4．关键程序讲解75
任务实施76
任务检查与评价78
任务小结78
任务拓展79
4．2任务2实现数显式电子表功能79
职业能力目标79
任务描述与要求79
任务分析与计划79
知识储备80
1．液晶显示概述80
2．液晶显示模块1286480
3．12864指令简介81
4．12864引脚说明82
5．12864与单片机及PC的通信协议83
6．12864驱动电路84
7．软件流程图84
8．取模软件的使用84
任务实施86
任务检查与评价88
任务小结88
任务拓展88
项目五电子密码锁89
引导案例89
5．1任务1矩阵键盘操作89
职业能力目标89
任务描述与要求90
任务分析与计划90
知识储备90
1．矩阵键盘概述90
2．矩阵键盘的内部结构91
3．矩阵键盘的识别方法92
4．矩阵键盘识别程序92
5．主要程序讲解92
任务实施96
任务检查与评价99
任务小结99
任务拓展99
5．2任务2实现电子密码锁功能99
职业能力目标99
任务描述与要求99
任务分析与计划100
知识储备100
1．加密算法简介100
2．74HC595101
3．主程序流程图103
4．关键程序分析104
任务实施106
任务检查与评价110
任务小结110
任务拓展110
项目六电子日历111
引导案例111
6．1任务1单片机串口发送数据112
职业能力目标112
任务描述与要求112
任务分析与计划112
知识储备113
1．并行通信和串行通信113
2．异步串行通信和同步串行通信113
3．串行通信标准接口114
4．单片机串口的内部结构115
5．单片机串口的控制116
6．波特率的计算118
7．定时器的初值和重装值118
8．串口助手的使用119
9．主要程序讲解119
10．主程序流程图120
任务实施121
任务检查与评价122
任务小结122
任务拓展123
6．2任务2单片机串口接收数据123
职业能力目标123
任务描述与要求123
任务分析与计划123
知识储备124
1．程序讲解124
2．程序流程图125
任务实施125
任务检查与评价128
任务小结129
任务拓展129
6．3任务3通过RTC实现电子日历功能129
职业能力目标129
任务描述与要求129
任务分析与计划129
知识储备130
1．RTC简介130
2．PCF8563简介130
3．PCF8563引脚说明130
4．PCF8563功能描述131
5．PCF8563的寄存器131
6．PCF8563的硬件电路134
7．I2C总线介绍134
8．I2C总线硬件结构135
9．I2C总线规程135
10．RTC与计算机的通信137
11．程序流程图137
12．主要程序讲解137
任务实施139
任务检查与评价140
任务小结141
任务拓展141
项目七简易电子秤142
引导案例142
7．1任务1通过单片机实现A/D采集功能143
职业能力目标143
任务描述与要求143
任务分析与计划143
知识储备144
1．电阻应变片144
2．电阻应变式传感器144
3．电阻应变式传感器的测量电路145
4．模拟量与数字量145
5．A/D转换原理145
6．A/D转换器的主要性能指标146
7．PCF8591146
8．PCF8591的寄存器147
9．PCF8591的总线协议148
10．PCF8591的硬件电路148
11．PCF8591与计算机的通信149
12．称重传感模块150
13．主要代码讲解151
任务实施154
任务检查与评价158
任务小结158
任务拓展158
7．2任务2实现简易电子秤功能158
职业能力目标158
任务描述与要求159
任务分析与计划159
知识储备159
1．简易电子秤系统设计框图159
2．简易电子秤功能简介160
3．流程图160
4．代码讲解161
任务实施163
任务检查与评价167
任务小结167
任务拓展167
项目八电梯安全检测装置168
引导案例168
8．1任务1实现红外、位移传感器的采集功能169
职业能力目标169
任务描述与要求169
任务分析与计划170
知识储备170
1．红外传感器170
2．位移传感器170
3．红外传感模块171
4．位移传感模块171
5．主函数流程图172
6．程序讲解172
任务实施174
任务检查与评价176
任务小结176
任务拓展176
8．2任务2实现电梯安全检测功能176
职业能力目标176
任务描述与要求176
任务分析与计划177
知识储备177
1．电梯安全检测所用传感器177
2．主函数流程图178
3．程序讲解179
任务实施179
任务检查与评价181
任务小结181
任务拓展181
项目九智能廊灯182
引导案例182
9．1任务1A/D和D/A转换的数据采集183
职业能力目标183
任务描述与要求183
任务分析与计划183
知识储备184
1．D/A转换184
2．PCF8591184
3．D/A转换的主要指标185
4．主函数流程图185
5．程序讲解186
任务实施186
任务检查与评价188
任务小结188
任务拓展188
9．2任务2实现智能廊灯功能188
职业能力目标188
任务描述与要求188
任务分析与计划188
知识储备189
1．单片机应用系统的开发流程189
2．智能廊灯系统框图191
3．主函数流程图191
任务实施192
任务检查与评价192
任务小结193
任务拓展193
项目十智能家居环境监测系统194
引导案例194
10．1任务1温度、气体传感器数据采集195
职业能力目标195
任务描述与要求195
任务分析与计划196
知识储备196
1．热电传感技术简介196
2．MF52型热敏电阻196
3．温度传感器197
4．气体传感器197
5．温度/光照传感模块197
6．系统组成198
7．主要程序199
8．流程图199
任务实施200
任务检查与评价201
任务小结201
任务拓展201
10．2任务2湿度传感器数据采集201
职业能力目标201
任务描述与要求201
任务分析与计划202
知识储备202
1．湿度传感器简介202
2．湿度传感器的分类202
3．HS1101202
4．湿度测量电路203
5．湿度传感模块203
6．获取湿度传感器数据204
7．程序讲解205
8．主程序流程图206
任务实施207
任务检查与评价208
任务小结208
任务拓展208
10．3任务3完成智能家居环境监测系统208
职业能力目标208
任务描述与要求209
任务分析与计划209
知识储备209
1．智能家居简介209
2．智能家居环境监测系统的结构210
3．系统组成框图210
4．流程图210
5．程序讲解211
任务实施213
任务检查与评价214
任务小结214
任务拓展215
参考文献216