51单片机案例笔记

本书以51系列单片机的原理及应用技术为内容，以自制的51仿真板为实践平台，精选了23个案例，介绍了51的结构与原理、嵌入式系统开发流程、指令系统与程序设计、中断系统、定时/计数器、串行口、接口扩展、常用传感器等内容。

陈志旺，燕山大学副教授，长期从事嵌入式系统基础教学、研究、写作工作，主持河北省自然科学基金1项，专利2项，发表文章30余篇。指导学生曾获“挑战杯”重量三等奖1项（2011），“挑战杯”河北省一等奖1项（2011）：主编《51单片机快速上手》、《51系列单片机系统设计与实践》、《STM32嵌入式微控制器快速上手（靠前、2版）》等教学辅导书，其中《STM32嵌入式微控制器快速上手（第2版）》荣获2014年中国电子教育学会“全国电子信息类很好教材”三等奖。

目 录 前言 案例1 解剖手机 1.1 案例任务 1.2 案例要点 1.3 案例设计 1.4 案例笔记 1.4.1 电子信息技术知识体系 1.4.2 嵌入式系统开发原则 案例2 原理图和PCB图的绘制 2.1 案例任务 2.2 案例要点 2.3 案例设计 2.3.1 原理图绘制步骤 2.3.2 PCB图绘制步骤 2.4 案例笔记 2.4.1 识读原理图的方法 2.4.2 识读PCB图的方法 2.4.3 框图、原理图、PCB图、实物图的关系 2.4.4 51单片机的芯片封装 2.4.5 如何保护电路设计的知识产权 案例3 焊接与调试 3.1 案例任务 3.2 案例要点 3.3 案例设计 3.3.1 仿真板上的电气元件 3.3.2 仿真板焊接步骤 3.3.3 仿真板调试步骤 3.4 案例笔记 3.4.1 电源符号 3.4.2 接地的分类 3.4.3 干扰基础知识 3.4.4 如何判断集成电路的好坏 3.4.5 电气设备维修的十项原则 3.4.6 0?电阻 案例4 指令系统的学习 4.1 案例任务 4.2 案例要点 4.3 案例设计 4.4 案例笔记 4.4.1 Keil C的辅助调试功能 4.4.2 51单片机中缩写的中英文速记 4.4.3 51存储器总结 4.4.4 寻址方式总结 4.4.5 PSW总结 4.4.6 有关DPTR的指令总结 4.4.7 控制转移指令总结 案例5 程序的结构：分支和循环 5.1 案例任务 5.2 案例要点 5.3 案例设计 5.4 案例笔记 5.4.1 程序设计的方法 5.4.2 汇编语言常见错误总结 5.4.3 延时程序延时时间计算 案例6 程序的效率 6.1 案例任务 6.2 案例要点 6.3 案例设计 6.4 案例笔记 6.4.1 汇编语言与C语言 6.4.2 C语言常见错误总结 案例7 流水灯 7.1 案例任务 7.2 案例要点 7.3 案例设计 7.3.1 硬件电路 7.3.2 软件代码 7.4 案例笔记 7.4.1 51流水灯电路在C51学习中的应用 7.4.2 C51双向口和准双向口 7.4.3 单片机端口驱动能力详解 7.4.4 LED结构及发光原理 案例8 输出模拟量的I/O端口 8.1 案例任务 8.2 案例要点 8.3 案例设计 8.3.1 硬件电路 8.3.2 软件代码 8.4 案例笔记：51PWM与平均电压 案例9 蜂鸣器 9.1 案例任务 9.2 案例要点 9.3 案例设计 9.3.1 硬件电路 9.3.2 软件代码 9.4 案例笔记 9.4.1 51蜂鸣器结构及发声原理 9.4.2 8051晶体管驱动负载的技巧 9.4.3 开关晶体管使用误区 案例10 并口的扩展 10.1 案例任务 10.2 案例要点 10.3 案例设计 10.3.1 硬件电路 10.3.2 软件代码 10.4 案例笔记 10.4.1 8255各工作方式总结 10.4.2 微机扩展I/O接口的基础知识 10.4.3 I/O接口的数据传送方式 10.4.4 可编程芯片总体要求 案例11 方式可控的流水灯 11.1 案例任务 11.2 案例要点 11.3 案例设计 11.3.1 硬件电路 11.3.2 软件代码 11.4 案例笔记：分支结构的常见错误 案例12 数字显示器 12.1 案例任务 12.2 案例要点 12.3 案例设计 12.3.1 硬件电路 12.3.2 软件代码 12.4 案例笔记：51 LED显示码便于移植的解决方法 案例13 行列键盘 13.1 案例任务 13.2 案例要点 13.3 案例设计 13.3.1 硬件电路 13.3.2 软件代码 13.4 案例笔记：C51精炼的判键程序 案例14 中断 14.1 案例任务 14.2 案例要点 14.3 案例设计 14.3.1 硬件电路 14.3.2 软件代码 14.4 案例笔记 14.4.1 利用51单片机的中断系统实现三级以上中断嵌套 14.4.2 中断与调用子程序的区别 案例15 计数器 15.1 案例任务 15.2 案例要点 15.3 案例设计 15.3.1 硬件电路 15.3.2 软件代码 15.4 案例笔记：定时/计数器四种工作方式总结 案例16 定时秒表 16.1 案例任务 16.2 案例要点 16.3 案例设计 16.3.1 硬件电路 16.3.2 软件代码 16.4 案例笔记 16.4.1 51单片机定时计数器工作方式总结 16.4.2 C51精确延时 16.4.3 中断与定时/计数器综合应用 16.4.4 实用技巧之扩展中断源 案例17 频率显示器 17.1 案例任务 17.2 案例要点 17.3 案例设计 17.3.1 硬件电路 17.3.2 软件代码 17.4 案例笔记 17.4.1 频率的测量方法 17.4.2 利用门控制位GATE测量脉冲宽度 案例18 电压监控器 18.1 案例任务 18.2 案例要点 18.3 案例设计 18.3.1 硬件电路 18.3.2 软件代码 18.4 案例笔记 18.4.1 逐次逼近式A-D转换 18.4.2 A-D转换器选择原则 案例19 温度监控器 19.1 案例任务 19.2 案例要点 19.3 案例设计 19.3.1 硬件电路 19.3.2 软件代码 19.4 案例笔记 19.4.1 单总线 19.4.2 DS18B20总结 案例20 数字电子钟 20.1 案例任务 20.2 案例要点 20.3 案例设计 20.3.1 硬件电路 20.3.2 软件代码 20.4 案例笔记 20.4.1 如何阅读英文的芯片数据手册 20.4.2 DS1302总结 案例21 串行通信 21.1 案例任务 21.2 案例要点 21.3 案例设计 21.3.1 硬件电路 21.3.2 软件代码 21.4 案例笔记 21.4.1 SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别 21.4.2 串口四种工作方式总结 案例22 数字计算器 22.1 案例任务 22.2 案例要点 22.3 案例设计 22.3.1 硬件电路 22.3.2 软件代码 22.4 案例笔记：电子产品设计步骤 附录 51单片机实验板原理图 参考文献

前 言在移动互联时代，嵌入式系统的作用日益凸显，而单片机被称为嵌入式系统的灵魂。虽然日新月异的科技发展使单片机的电子元器件密度越来越大、功能越来越强，但是初学者理想的入门单片机还是51系列。不仅因为51单片机曾经创造的辉煌，以至于现在许多电子产品还在使用51单片机，还因为当前主流的单片机常用的功能如串口、定时/计数器、中断等，8051都具有。近年来，尽管ARM处理器凭借其低功耗等优势占领了移动处理器为主的嵌入式处理器大部分市场，但51单片机与之相比，开发环境、开发语言、硬件结构更简单，更适合初学者入门，而且在51单片机的基础上再学习ARM单片机会更有效率，因此本书仍以51系列单片机为例进行讲解。 《单片机原理及应用》在本质上是一门实践课，内容跨度大，知识点多，技能要求高，在有限的时间内难以充分掌握所有相关知识点，故在学习时，可选择少数应用实例，具体其需求，从上到下完成整个系统的分析设计，然后从下向上自行搭建整个系统，并在实践中领悟基本原理，准确掌握基本概念，培养和锻炼实际系统开发的技能，并最终设计和实现一个简单的小型嵌入式系统。本书在内容选材上精挑细选，尤其在案例枚举时，更是择优挑选、精益求精。所选的案例具有普适性和典型性。好的案例，可以以一当十，读者略加变通便能举一反三。另外，与其他案例书不同的是，不仅“精选案例”，而且还“深度解析”（即“笔记”部分的内容），这部分是与案例有关的精析内容，强调的是理解学习而不是机械记忆学习。 本书所应用的开发平台为编者开发的51单片机仿真板，经过燕山大学自动化系多年的生产实习应用，积累了许多经验，书中的许多内容就是来源于此。本书选用仿真板作为实践平台也体现了“实践是检验是否掌握单片机的唯一方法”这一理念。 另外针对初学者，本书强调“汇编语言”的基础作用，因为汇编语言直接与硬件相关，会对单片机的硬件学习有促进作用。因此本书的第4个案例，揭示了汇编语言指令与51单片机硬件的联系，这也是编者教学的独特心得。每个案例的软件代码还将汇编程序和C语言程序对比列出，便于读者学习。 本书结构安排简洁合理、主干清晰、层次分明、逻辑严谨、循序渐进，具有良好的可读性。编者始终贯彻启发性原则，用通俗易懂的语言叙述深奥的原理和复杂的术语，通过精选的案例说明概念，运用形象思维帮助学生建立感性认识，深入浅出地说明问题。 本书案例4～18和附录由燕山大学陈志旺编写，案例19～22由秦皇岛职业技术学院庞双杰编写，案例2由燕山大学弓洪纬编写，案例3由燕山大学马巨海编写，案例1由秦皇岛市第十五中学高级教师赵鹏编写，研究生陈林、张博强、陈晓、贺韶东、韩松、王泉策、李恒锐、王盼盼、高宁宁、王馨、徐少伟、常伯慧、张兴明、刘为宏、郝彬参与了本书部分程序的编写和书稿的校对工作，全书由陈志旺统稿。书中引用了一些网上文献，无法一一注明出处，在此向原作者表示感谢！