单片机接口与应用

全书分为三个部分：第一章（概述）、第二章（C51程序设计）、第三章（单片机片内接口）、第四章（数字量控制应用）为基础部分；第五章（扩展接口）、第六章（STC12单片机）为增强部分；第七章（网络通信）、第八章（实时多任务系统）为提高部分。前三章在介绍单片机硬件组成和程序设计基础内容的同时，辅以简单I/O器件和简单应用实例的学习，达到快速入门的目的。第四章介绍机电控制中常见的电机、电器、典型器件的应用，较多地体现了单片机片内接口的应用、控制电路的原理与实现和程序设计技巧，综合性强。第五章介绍单片机片外接口，包括A/D、D/A、I2C、EEPROM、SPI总线。第六章是基于STC12增强型单片机，讲述其片内扩展的ADC、串口、PCA、EEPROM、SPI和WDT，对每一部分都配有实例进行验证，起到拓展知识的作用。第七章介绍Modbus通信协议，uscada组态软件，并通过三个实例讲解PC机与单片机组成的SCADA系统，在工控网络的层面上学习单片机的硬件组成和软件设计方法。第八章介绍RTX51多任务系统，PID控制算法，并通过实例介绍多任务方式下的控制程序设计及Proteus软件仿真，在多任务内核的深度上提升应对复杂控制的实践能力。

王普斌 辽宁科技大学机械学院 副教授，1964.9出生。发表单片机控制论文数篇。主讲 单片机接口与应用 48学时，多年。

第一章 单片机基本组成... 11.1 单片机的基本概念... 11.1.1 单片机的定义... 11.1.2 51系列单片机... 11.1.3 单片机应用... 11.2 单片机基本组成... 21.2.1 内部总线... 31.2.2 中央处理器... 31.2.3 程序存储器... 31.2.4 数据存储器... 41.2.5 I/O接口... 51.2.6 串行通信接口... 51.2.7 定时器/计数器... 51.2.8 中断控制系统... 51.2.9 时钟发生器... 51.3 数制与编码... 61.3.1 数制... 61.3.2 数制转换... 61.3.3 无符号数和有符号数... 71.3.4 原码、反码和补码... 71.3.5 逻辑数据的表示... 81.3.6 BCD码和ASCII码... 91.4 MCS-51的CPU.. 101.4.1 控制器... 111.4.2 运算器... 121.5 MCS-51存储器... 131.5.1 程序存储器ROM.. 131.5.2 数据存储器... 131.5.3 STC单片机片内扩展RAM.. 151.6 MCS-51单片机外部引脚... 161.7 MCS-51最小系统... 171.7.1 单片机最小系统组成... 171.7.2 单片机的工作模式... 20习题... 21第二章 C51程序设计... 222.1 C51的基本数据类型... 222.1.1 位类型（bit，sbit）... 222.1.2 特殊功能寄存器型（sfr，sfr16）... 232.1.3 字符型（char）... 232.1.4 整型（int）... 242.1.5 长整型（long）... 242.1.6 浮点型(float) 242.1.7 指针型*. 242.1.8 数据类型转换... 242.2 C51数据类型的扩展... 252.2.1 数组与字符串... 252.2.2 指针... 252.2.3 结构... 252.2.4 联合... 262.2.5 枚举... 272.3 常量、变量与绝对地址访问... 272.3.1 常量... 272.3.2 变量... 272.3.3 绝对地址访问... 292.4 C51的运算符... 302.4.1 算术运算符... 302.4.2 关系运算符与逻辑运算符... 302.4.3 位操作运算符... 312.4.4 特殊运算符... 312.5 C51的表达式和语句... 312.5.1 概述... 312.5.2 流程控制语句... 322.6 函数... 352.6.1 程序结构... 352.6.2 函数定义的形式... 362.6.3 函数的参数和函数的值... 372.6.4 函数的编写与调试... 372.7 编译预处理... 412.7.1 宏定义... 412.7.2 文件包含... 412.7.3 条件编译... 42习题... 42第三章 单片机片内接口... 443.1 并行接口... 443.1.1 P0口... 443.1.2 P1口... 463.1.3 P2口... 473.1.4 P3口... 473.1.5 并口应用举例... 483.2 中断... 533.2.1 中断源... 533.3.2 中断优先级... 543.2.3 中断服务函数... 553.2.4 中断应用举例... 553.3 定时器/计数器... 593.3.1 定时器/计数器的结构... 593.3.2 定时器/计数器的工作方式... 613.3.3 T0、T1应用举例... 623.4 串行接口... 683.4.1 串行通信基本概念... 683.4.2 51单片机串口结构及串口寄存器... 703.4.3 串口工作方式... 713.4.4 串口接收/发送编程举例... 733.4.5 单片机与PC的串口通信... 763.4.6 单片机与PC串口通信举例... 773.5 定时器/计数器T2. 813.5.1 定时器/计数器T2的组成... 813.5.2 定时器/计数器2的工作方式... 813.5.3 定时器2应用举例... 84习题... 87第四章 单片机数字量控制应用... 904.1 单相电机正反转控制... 904.1.1 单相电机简介... 904.1.2 硬件电路... 904.1.3 程序设计... 914.2 电磁阀的单片机控制... 924.2.1 电磁阀简介... 924.2.2 液体搅拌机控制要求... 934.2.3 硬件电路... 934.2.4 程序设计... 944.3 步进电机转速控制... 954.3.1 硬件电路... 954.3.2 程序设计... 964.4 直流电机控制... 984.4.1 直流电机PWM调速... 984.4.2 硬件电路... 994.4.3 程序设计... 1004.5 红外遥控应用... 1014.5.1 红外遥控简介... 1014.5.2 单片机红外遥控解码的硬件电路... 1024.5.3 程序设计... 1034.5.4 红外遥控器按键测试... 1064.6 LCD显示光电开关脉冲计数值... 1074.6.1 LCD1602简介... 1074.6.2 LCD显示光电开关脉冲计数值的硬件电路... 1074.6.3 单片机程序设计... 1084.7 H桥驱动直流电机测速... 1104.7.1 直流电机H桥驱动电路... 1104.7.2 L298N芯片简介... 1114.7.3 硬件电路... 1114.7.4 程序设计... 1124.7.5 程序调试... 1144.8 八路舵机控制... 1154.8.1 舵机简介... 1154.8.2 八路舵机控制方法... 1164.8.3 控制程序设计... 1174.8.4 程序调试... 118习题... 119第五章 单片机扩展接口... 1215.1 单片机与模拟量... 1215.2 D/A转换与A/D转换... 1225.2.1 D/A转换器的基本原理... 1225.2.2 D/A转换器的主要性能指标... 1225.2.3 逐次逼近式A/D转换器的原理... 1235.2.4 A/D转换器的主要性能指标... 1235.3 并行D/A、A/D转换器件... 1245.3.1 8位D/A转换器DAC0832. 1245.3.2 8位A/D转换器ADC0809. 1275.4 I2C总线及其单片机模拟... 1295.4.1 I2C总线的特点... 1295.4.2 I2C总线的基本结构... 1295.4.3 单片机对I2C典型信号的模拟... 1305.5 I2C串行ADC/DAC芯片PCF8591. 1335.5.1 PCF8591引脚... 1335.5.2 PCF8591器件地址及片内可编程功能... 1345.5.3 主机读PCF8591单通道A/D转换数据操作... 1355.5.4 主机向PCF8591的DAC写数据操作... 1365.6 I2C总线EEPROM芯片AT24C02. 1365.6.1 AT24C02简介... 1365.6.2 AT24C02写入过程... 1375.6.3 AT24C02读出过程... 1375.7 光敏电阻和热敏电阻... 1385.7.1 光敏电阻... 1385.7.2 热敏电阻... 1385.7.3 DS18B20单总线数字温度传感器... 1395.8 SPI总线与DS1302时钟芯片... 1415.8.1 SPI总线简介... 1415.8.2 实时时钟芯片DS1302简介... 1425.9 串行接口器件综合应用... 1425.9.1 串口器件应用电路组成... 1435.9.2 串口器件应用C51程序设计... 1435.9.3 程序调试... 151习题... 153第六章 单片机片内增强功能... 1546.1 STC12C5A60S2简介... 1546.2 STC12C5A60S2单片机的A/D转换器... 1556.2.1 ADC组成... 1556.2.2 与ADC有关的特殊功能寄存器... 1556.2.3 STC12C5A60S2单片机ADC应用举例... 1566.3 STC12C5A60S2的串口2. 1586.3.1 串口2的相关寄存器... 1586.3.2 串口2应用举例... 1596.4 可编程计数器阵列模块PCA/PWM.. 1606.4.1 PCA模块的结构... 1606.4.2 PCA/PWM模块的特殊功能寄存器... 1616.4.3 PCA/PWM模块的工作模式... 1626.5 STC12C5A60S2单片机的EEPROM.. 1706.5.1 ISP/IAP的特殊功能寄存器... 1706.5.2 EEPROM应用举例... 1716.6 STC12C5A60S2单片机的SPI接口... 1736.6.1 SPI接口的结构... 1736.6.2 SPI接口信号... 1746.6.3 SPI接口的数据通信方式... 1746.6.4 SPI功能测试... 1766.7 STC12C5A60S2单片机的复位、电源和时钟... 1786.7.1 STC12C5A60S2的复位方式... 1786.7.2 STC12C5A60S2的电源检测... 1806.7.3 STC12C5A60S2的省电方式... 180习题... 181第七章 单片机网络通信与组态监控... 1827.1 网络通信基础... 1827.1.1 计算机网络的分类... 1827.1.2 工业测控网络... 1837.1.3 串行通信接口标准... 1837.2 MODBUS通信协议... 1867.2.1 Modbus协议概述... 1867.2.2 Modbus的传输模式... 1877.2.3 Modbus的功能码... 1877.3 组态软件简介... 1917.3.1 概述... 1917.3.2 快控通用组态软件简介... 1917.4 用组态软件监控单片机I/O接点... 1937.4.1 单片机电路... 1937.4.2 单片机程序设计... 1937.4.3 工程组态... 1977.5 电动执行器单片机控制及组态监控... 2047.5.1 电动执行器简介... 2047.5.2 单片机控制电路... 2047.5.3 单片机程序设计... 2057.5.4 上位机组态... 2077.5.5 运行监控... 2077.6 混合型气动机械手单片机控制及组态监控... 2087.6.1 气动机械手简介... 2087.6.2 单片机控制电路... 2097.6.3 控制程序设计... 2117.6.4 上位机组态... 2147.6.5 运行监控... 2157.7 PC机与三台单片机联机... 216习题... 217第八章 单片机实时多任务系统... 2208.1 单任务与多任务系统... 2208.1.1 单任务系统... 2208.1.2 多任务系统... 2208.2 RTX51 Tiny多任务操作系统... 2218.2.1 RTX51 Tiny的时钟和任务... 2218.2.2 事件... 2228.2.3 时间轮转任务切换... 2228.2.4 协作式任务切换... 2248.3 RTX51 Tiny 系统函数... 2258.4 RTX51 Tiny性能与设置... 2258.4.1 运行环境... 2258.4.2 RTX51 Tiny的存储模式和中断... 2268.4.3 RTX51 Tiny的性能参数... 2278.4.4 头文件及配置文件... 2278.5 单片机炉温控制系统电路设计... 2288.5.1 系统组成... 2288.5.2 K型热电偶与MAX6675芯片... 2288.5.3 固态继电器SSR. 2298.5.4 温度控制系统电路原理图... 2308.6 PID控制... 2318.6.1 PID闭环控制系统的组成... 2318.6.2 PID控制器的数字化... 2328.6.3 带死区的PID.. 2338.6.4 输入量的转换及标准化... 2338.6.5 输出量转换为工程实际值... 2338.7 基于RTX51的单片机炉温控制程序设计... 2348.7.1 软件组成... 2348.7.2 任务调度... 2358.7.3 单片机温度控制C51程序... 2368.7.4 程序编译... 2418.7.5 温度控制系统的Proteus仿真... 241习题... 245

单片机知识面广实践性强，本书是结合经典MCS-51单片机、STC增强型单片机、C51编程、多任务内核和单片机网络应用悉心写成。 全书分为三个部分：第一章到第四章为基础部分，第五章、第六章为增强部分，第七章、第八章为提高部分。