本书以单片机的单元电路设计和应用实例为主线，对涉及的相关理论进行介绍，共分为基础篇、设计篇和应用篇三部分。基础篇包括单片机应用系统的设计与开发、KeilV808A和Proteus软件的使用、单片机内部资源及其C语言编程。设计篇主要包括LED数码管、矩阵键盘、定时器中断、液晶显示、串口通信、红外接收、A/D和D/A转换等单元电路设计。应用篇包括数字温度计设计、无线数据传输系统设计、超声波测距仪设计、铁路限速标志设计。 本书内容丰富，实用性强，可作为高等院校信息与通信工程及相关专业的本科生教材，还可作为相关领域的工程技术人员的参考书。     读者对象：高等院校自动化、电子信息工程、机电一体化、电气技术、计算机科学与技术等专业师生。

前 言 目前，单片机技术在测控系统、智能仪表、机电一体化、机器人、家用电器等领域均得到了广泛的应用，极大地推动了电子产业的发展。2006年，单片机设计师也正式成为我国的一种新职业。鉴于单片机在工业领域和日常生活中的应用日趋广泛和深入，以及社会对单片机应用人才的大量需求，单片机技术已成为电子、通信、计算机、信息、电气、自动化、机电和数控等各工科专业学生必须掌握的一门基本技能。目前高等院校各工科专业普遍将单片机应用系统设计与开发设置为必修课。 本书根据作者多年应用实践和授课经验，从一个单片机初学者的角度出发，介绍了单片机应用系统的设计方法和开发过程，使初学者在脑海中对学习和使用单片机有一个整体的认识。针对初学者尤其是在校广大学生资金有限，不能一次性投入太多的情况，引入了Proteus软件，它能够很好地解决初学者尽管不能购买单片机学习开发板的情况下，仍然可以进行单片机应用系统的设计与开发，通过使用Proteus仿真软件来完成应用实例的验证。调试通过后，还可以依据原理图，搭建实际的硬件实验电路，对软硬件进行联机调试，在调试过程中进一步加深对单片机应用系统软硬件设计与开发的理解。 本书共分为8章，其中第1~3章为基础篇，主要介绍了单片机应用系统的设计与开发、KeilV808A和Proteus软件的使用、单片机内部资源及其C语言编程。第4章为设计篇，主要介绍了LED数码管、矩阵键盘、定时器中断、液晶显示、串口通信、红外接收、A/D和D/A转换等单元电路的设计。第5~8章为应用篇，主要介绍了数字温度计的设计、无线数据传输系统的设计、超声波测距仪的设计和铁路限速标志的设计。读者可以按部就班，紧跟作者的思路，在设计中学会思考，在制作中学会设计，活学活用，直到将所学的单片机知识能够熟练运用并能够解决生产生活中遇到的实际问题。使得读者在使用本教程后，在短时间内成为单片机领域基础理论丰富、设计与开发能力超强的应用型人才。 本书第5～8章由张文祥编写，第4章由李志军编写，第1章、第3章由张子红编写，第2章由张小清编写。 本书在编写过程中，得到了谢子殿教授和郭继坤教授的大力帮助，他们提供了一些宝贵资料及建议，并指导了部分章节的编写工作，在此表示感谢。对本书所列文献作者，在此一并表示感谢。 由于水平时间有限，错误不当之处在所难免，敬请读者批评指正。

目 录 基 础 篇 第1章 单片机应用系统的设计与开发 3 1.1 单片机应用系统的设计方法 3 1.1.1 系统总体方案的确定 4 1.1.2 应用系统的硬件设计 5 1.1.3 应用系统的软件设计 8 1.1.4 应用系统的抗干扰设计 9 1.2 单片机应用系统的开发过程 10 1.2.1 单片机的开发与开发工具 10 1.2.2 单片机开发系统的功能 11 1.2.3 单片机应用系统的调试、运行与维护 13 第2章 KeilV808A和Proteus软件的使用 18 2.1 uVision3集成开发环境 18 2.2 KeilV808A的使用 21 2.2.1 创建第一个KeilV808A的应用程序 21 2.2.2 程序文件的编译与链接 25 2.3 调试仿真功能的使用 27 2.4 Protues ISIS设计与仿真平台 28 2.4.1 界面简介 29 2.4.2 Proteus文件操作 34 2.5 Proteus库 35 2.5.1 Proteus库分类 35 2.5.2 部分模型举例 38 2.5.3 库规则 40 2.6 VSM源程序编辑器和代码生成工具 45 2.7 单片机系统的Proteus设计与仿真基础 46 2.7.1 Proteus设计与仿真流程 46 2.7.2 Proteus电路设计 48 2.7.3 源程序设计 53 2.7.4 生成目标代码文件 55 2.7.5 加载目标代码文件、设置时钟频率 55 2.7.6 单片机系统的Proteus交互仿真 56 2.7.7 Proteus 7.1与 Keil 8.0的联调方法 56 2.8 单片机系统的Proteus源代码调试仿真 58 2.8.1 存储器窗口 58 2.8.2 观察窗口应用 59 第3章 单片机内部资源及其C语言编程 62 3.1 中断系统 62 3.1.1 中断系统介绍 62 3.1.2 C51编写中断服务程序 66 3.1.3 共用中断 69 3.1.4 外部中断的扩充 70 3.2 定时器/计数器 72 3.2.1 定时器/计数器结构 72 3.2.2 定时器/计数器的控制寄存器 73 3.2.3 定时器/计数器工作模式 74 3.2.4 定时器/计数器的初始化 75 3.2.5 定时器/计数器综合应用 76 3.3 并行I/O口 77 3.3.1 并行I/O口 77 3.3.2 编程实例 82 3.4 串行口及其通信 83 3.4.1 8051单片机的串行口结构 83 3.4.2 串行口应用 86 设 计 篇 第4章 单片机的实用单元电路设计 93 4.1 USTH单片机学习板简介 93 4.2 独立I/O口的单元电路设计 95 4.2.1 硬件原理分析 95 4.2.2 软件编程 96 4.3 流水灯单元电路设计 98 4.3.1 硬件原理分析 99 4.3.2 软件编程 100 4.4 LED数码管静态显示单元电路设计 100 4.4.1 硬件原理分析 101 4.4.2 软件编程 102 4.5 LED数码管动态显示单元电路设计 103 4.5.1 硬件原理分析 103 4.5.2 软件编程 104 4.6 蜂鸣器发声单元电路设计 107 4.6.1 硬件原理分析 107 4.6.2 软件编程 108 4.7 矩阵键盘识别电路 109 4.7.1 硬件原理分析 109 4.7.2 软件编程 111 4.8 定时器中断电路 113 4.8.1 硬件原理分析 113 4.8.2 软件编程 118 4.9 模数转换ADC0804单元电路设计 122 4.9.1 硬件原理分析 122 4.9.2 软件编程 124 4.10 数模转换DAC0832单元电路设计 127 4.10.1 硬件原理分析 127 4.10.2 软件编程 130 4.11 1602字符液晶显示单元电路设计 131 4.11.1 硬件原理分析 131 4.11.2 软件编程 134 4.12 12864图形点阵液晶显示单元电路设计 137 4.12.1 硬件原理分析 137 4.12.2 软件编程 139 4.13 带有I2C总线的AT24C04单元电路设计 145 4.13.1 硬件原理分析 146 4.13.2 软件编程 148 4.14 串行口通信单元电路设计 152 4.14.1 硬件原理分析 152 4.14.2 软件编程 157 4.15 LED点阵显示单元电路设计 159 4.15.1 硬件原理分析 159 4.15.2 软件编程 159 4.16 单片机控制继电器单元电路设计 161 4.16.1 硬件原理分析 161 4.16.2 软件编程 162 4.17 红外接收单元电路设计 163 4.17.1 硬件原理分析 163 4.17.2 软件编程 164 应 用 篇 第5章 DS18B20数字温度计设计 169 5.1 功能要求 169 5.2 总体设计 169 5.3 硬件电路设计 169 5.3.1 温度传感器工作原理 171 5.3.2 DS18B20与单片机的接口电路 172 5.3.3 显示电路 173 5.4 软件设计 173 5.4.1 主函数 173 5.4.2 DS18B20复位函数 173 5.4.3 DS18B20写字节函数 174 5.4.4 DS18B20读字节函数 174 5.4.5 温度计算转换函数 175 5.4.6 DS18B20的主要ROM命令 175 5.4.7 温度数据的计算处理方法 176 5.5 源程序清单 176 第6章 无线数据传输系统设计 182 6.1 功能要求 182 6.2 总体设计 182 6.3 发射电路硬件设计 183 6.3.1 nRF401无线收发芯片介绍 183 6.3.2 A/D转换模块设计 185 6.3.3 单片机控制模块设计 188 6.3.4 无线射频模块设计 189 6.3.5 电源模块设计 190 6.4 接收电路硬件设计 191 6.4.1 单片机控制模块设计 191 6.4.2 显示模块设计 191 6.4.3 接口模块设计 193 6.5 发射电路的软件设计 193 6.6 接收电路的软件设计 198 第7章 具有实时语音播报的超声波测距仪 209 7.1 设计任务 209 7.2 总体设计 210 7.2.1 超声波测距原理 210 7.2.2 超声波速度的确定 210 7.2.3 超声波测距仪总体设计 211 7.3 硬件电路设计 211 7.3.1 元器件的选择 211 7.3.2 发射电路设计 212 7.3.3 接收电路设计 213 7.3.4 语音播报电路设计 214 7.3.5 LCD显示电路设计 215 7.3.6 单片机控制电路设计 218 7.4 软件设计 219 7.5 系统测试 220 7.6 源程序清单 221 第8章 太阳能动态限速标志设计 233 8.1 动态限速标志工作原理 233 8.2 总体设计 234 8.3 硬件电路设计 234 8.3.1 CPU 234 8.3.2 显示器 235 8.3.3 键盘 236 8.3.4 位置检测 236 8.3.5 电动机控制 238 8.3.6 列车通过次数计数电路 239 8.4 软件设计 239 8.4.1 主程序 239 8.4.2 显示程序 240

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