電子工程師自學(xué)速成設(shè)計(jì)篇 第2版

第 1章　單片機(jī)快速入門\t1
1．1　單片機(jī)簡介　1
1．1．1　什么是單片機(jī)　1
1．1．2　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成　2
1．1．3　單片機(jī)的分類　3
1．1．4　單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域　4
1．2　一個(gè)按鍵控制一只LED亮滅的單片機(jī)應(yīng)用
系統(tǒng)開發(fā)全過程　4
1．2．1　明確控制要求并選擇合適型號的單片機(jī)　4
1．2．2　設(shè)計(jì)單片機(jī)電路原理圖　5
1．2．3　制作單片機(jī)電路　6
1．2．4　用Keil 軟件編寫單片機(jī)控制程序　7
1．2．5　計(jì)算機(jī)、下載（燒錄）器和單片機(jī)的
連接　10
1．2．6　用燒錄軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)　12
1．2．7　單片機(jī)電路的供電與測試　14
第　2章 數(shù)制與C51語言基礎(chǔ)　16
2．1　數(shù)制與數(shù)制的轉(zhuǎn)換　16
2．1．1　十進(jìn)制數(shù)　16
2．1．2　二進(jìn)制數(shù)　16
2．1．3　十六進(jìn)制數(shù)　18
2．1．4　二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換　18
2．1．5　二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換　19
2．1．6　單片機(jī)的數(shù)的表示及運(yùn)算　19
2．2　C51語言入門　21
2．2．1　常量　21
2．2．2　變量　22
2．2．3　運(yùn)算符　23
2．2．4　關(guān)鍵字　25
2．2．5　數(shù)組　26
2．2．6　循環(huán)語句（while、do while、
for語句）　27
2．2．7　選擇語句（if、switch…case語句）　28
第3章　51單片機(jī)的硬件系統(tǒng)　30
3．1　8051單片機(jī)的引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)　30
3．1．1　引腳功能說明　30
3．1．2　單片機(jī)與片外存儲器的連接與控制　32
3．1．3　內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明　34
3．2　8051單片機(jī)I/O端口的結(jié)構(gòu)與工作原理　36
3．2．1　P0端口　36
3．2．2　P1端口　38
3．2．3　P2端口　38
3．2．4　P3端口　39
3．3　8051單片機(jī)的存儲器　40
3．3．1　存儲器的存儲單位與編址　40
3．3．2　片內(nèi)外程序存儲器的使用與編址　41
3．3．3　片內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器的使用與編址　42
3．3．4　數(shù)據(jù)存儲器的分區(qū)　42
3．3．5　特殊功能寄存器（SFR）　44
第4章　51單片機(jī)編程軟件的使用　48
4．1　Keil C51軟件的安裝　48
4．1．1　Keil C51軟件的版本及獲取　48
4．1．2　Keil C51軟件的安裝　48
4．2　程序的編寫與編譯　50
4．2．1　啟動(dòng)Keil C51軟件并新建工程文件　50
4．2．2　新建源程序文件并與工程關(guān)聯(lián)起來　52
4．2．3　編寫程序　54
4．2．4　編譯程序　55
4．3　程序的仿真與調(diào)試　58
4．3．1　編寫或打開程序　58
4．3．2　仿真設(shè)置　58
4．3．3　編譯程序　59
4．3．4　仿真調(diào)試程序　60
第5章　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的
電路及編程　63
5．1　LED（發(fā)光二極管）介紹　63
5．1．1　外形與符號　63
5．1．2　性質(zhì)　63
5．1．3　檢測　64
5．1．4　限流電阻的阻值計(jì)算　64
5．2　單片機(jī)點(diǎn)亮單個(gè)LED的電路與程序詳解　65
5．2．1　單片機(jī)點(diǎn)亮單個(gè)LED的電路　65
5．2．2　采用位操作方式編寫點(diǎn)亮單個(gè)LED的
程序及詳解　65
5．2．3　采用字節(jié)操作方式編寫點(diǎn)亮單個(gè)LED的
程序及詳解　67
5．2．4　單個(gè)LED以固定頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　67
5．2．5　單個(gè)LED以不同頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　68
5．3　單片機(jī)點(diǎn)亮多個(gè)LED的電路與程序詳解　70
5．3．1　單片機(jī)點(diǎn)亮多個(gè)LED的電路　70
5．3．2　采用位操作方式點(diǎn)亮多個(gè)LED的
程序及詳解　70
5．3．3　采用字節(jié)操作方式點(diǎn)亮多個(gè)LED的
程序及詳解　71
5．3．4　多個(gè)LED以不同頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　72
5．3．5　多個(gè)LED左移和右移的程序及詳解　73
5．3．6　LED循環(huán)左移和右移的程序及詳解　74
5．3．7　LED移動(dòng)并閃爍發(fā)光的程序及詳解　76
5．3．8　用查表方式控制LED多樣形式發(fā)光的
程序及詳解　77
5．3．9　LED花樣發(fā)光的程序及詳解　78
5．4　采用PWM（脈寬調(diào)制）方式調(diào)節(jié)LED
亮度的原理與程序詳解　79
5．4．1　采用PWM方式調(diào)節(jié)LED亮度的原理　79
5．4．2　采用PWM方式調(diào)節(jié)LED亮度的程序及
詳解　80
第6章　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的
電路及編程　82
6．1　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一位LED數(shù)碼管的電路與程序
詳解　82
6．1．1　一位LED數(shù)碼管的外形、結(jié)構(gòu)與
檢測　82
6．1．2　單片機(jī)連接一位LED數(shù)碼管的電路　84
6．1．3　單個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示一個(gè)字符的
程序及詳解　84
6．1．4　單個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示多個(gè)字符的
程序及詳解　85
6．1．5　單個(gè)數(shù)碼管環(huán)形轉(zhuǎn)圈顯示的程序及
詳解　86
6．1．6　單個(gè)數(shù)碼管顯示邏輯電平的程序及
詳解　87
6．2　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管的電路與程序
詳解　87
6．2．1　多位LED數(shù)碼管外形、結(jié)構(gòu)與檢測　87
6．2．2　單片機(jī)連接8位共陰型數(shù)碼管的電路　89
6．2．3　8位數(shù)碼管顯示1個(gè)字符的程序及
詳解　90
6．2．4　8位數(shù)碼管逐位顯示8個(gè)字符的程序及
詳解　91
6．2．5　8位數(shù)碼管同時(shí)顯示8個(gè)字符的程序及
詳解　92
6．2．6　8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示8個(gè)以上字符的
程序及詳解　93
第7章　中斷功能的使用與編程　95
7．1　中斷的基本概念與處理過程　95
7．1．1　什么是中斷　95
7．1．2　中斷的基本概念　95
7．1．3　中斷的處理過程　96
7．2　8051單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制
寄存器　96
7．2．1　中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　96
7．2．2　中斷源寄存器　97
7．2．3　中斷允許寄存器IE　98
7．2．4　中斷優(yōu)先級控制寄存器IP　99
7．3　中斷編程舉例　100
7．3．1　中斷編程使用的電路例圖　100
7．3．2　外部中斷0以低電平方式觸發(fā)中斷的
程序及詳解　100
7．3．3　外部中斷1以下降沿方式觸發(fā)中斷的
程序及詳解　101
第8章　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用及編程　104
8．1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能　104
8．1．1　定時(shí)功能　104
8．1．2　計(jì)數(shù)功能　105
8．2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)原理　105
8．2．1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)　105
8．2．2　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理　106
8．3　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器與四種
工作方式　107
8．3．1　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器
（TCON）　107
8．3．2　工作方式控制寄存器（TMOD）　108
8．3．3　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式　108
8．4　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用及編程　112
8．4．1　產(chǎn)生1kHz方波信號的程序及詳解　112
8．4．2　產(chǎn)生50kHz方波信號的程序及
詳解　113
8．4．3　產(chǎn)生周期為1s方波信號的程序與
長延時(shí)的方法　114
第9章　按鍵電路及編程　116
9．1　獨(dú)立按鍵輸入電路與程序詳解　116
9．1．1　開關(guān)輸入產(chǎn)生的抖動(dòng)及軟、硬件
解決方法　116
9．1．2　單片機(jī)連接8個(gè)獨(dú)立按鍵和8個(gè)LED的
電路　117
9．1．3　一個(gè)按鍵點(diǎn)動(dòng)控制一個(gè)LED亮滅的
程序及詳解　118
9．1．4　一個(gè)按鍵鎖定控制一個(gè)LED亮滅的
程序及詳解　118
9．1．5　四路搶答器的程序及詳解　120
9．1．6　獨(dú)立按鍵控制LED和LED數(shù)碼管的
電路　120
9．1．7　兩個(gè)按鍵控制一位數(shù)字增、減并用
8位數(shù)碼管顯示的程序及詳解　121
9．1．8　兩個(gè)按鍵控制多位數(shù)字增、減并用
8位數(shù)碼管顯示的程序及詳解　124
9．1．9　按鍵長按與短按產(chǎn)生不同控制效果的
程序及詳解　126
9．1．10　8個(gè)獨(dú)立按鍵控制LED和LED數(shù)碼管
顯示的程序及詳解　129
9．2　矩陣鍵盤輸入電路與程序詳解　132
9．2．1　單片機(jī)連接16鍵矩陣鍵盤和8位
數(shù)碼管的電路　132
9．2．2　矩陣鍵盤行列掃描方式輸入及顯示的
程序及詳解　134
9．2．3　中斷觸發(fā)鍵盤行列掃描的矩陣鍵盤
輸入及顯示電路與程序詳解　138
9．2．4　矩陣鍵盤密碼鎖的程序及詳解　144
第　10章 LED點(diǎn)陣和液晶顯示屏的
使用及編程　149
10．1　雙色LED點(diǎn)陣的使用及編程　149
10．1．1　雙色LED點(diǎn)陣的外形、結(jié)構(gòu)原理與
檢測　149
10．1．2　單片機(jī)配合74HC595芯片驅(qū)動(dòng)
雙色LED點(diǎn)陣的電路　156
10．1．3　雙色點(diǎn)陣顯示一種顏色字符的
程序及詳解　157
10．1．4　雙色點(diǎn)陣交替顯示兩種顏色字符的
程序及詳解　160
10．1．5　字符移入和移出點(diǎn)陣的程序及詳解　163
10．2　1602字符型液晶顯示屏的使用及編程　167
10．2．1　1602字符型液晶顯示屏的硬、軟件
資源　167
10．2．2　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)1602液晶顯示屏的
電路　173
10．2．3　1602液晶顯示屏靜態(tài)顯示字符的
程序及詳解　174
10．2．4　1602液晶顯示屏逐個(gè)顯現(xiàn)字符的
程序及詳解　177
10．2．5　1602液晶顯示屏字符滾動(dòng)顯示的
程序及詳解　178
10．2．6　矩陣鍵盤輸入與1602液晶顯示屏
顯示的電路及程序詳解　180
第　11章 步進(jìn)電機(jī)的使用及編程　184
11．1　步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)芯片介紹　184
11．1．1　步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理　184
11．1．2　驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003　187
11．1．3　五線四相步進(jìn)電機(jī)　188
11．2　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的電路及編程　189
11．2．1　由按鍵、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)碼管
構(gòu)成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路　189
11．2．2　用單4拍方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的
程序及詳解　190
11．2．3　用雙4拍方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)
正反轉(zhuǎn)的程序及詳解　191
11．2．4　外部中斷控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的
程序及詳解　193
11．2．5　用按鍵控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、加速、
減速、停止的程序及詳解　195
第　12章 串行通信的使用及編程　200
12．1　概述　200
12．1．1　并行通信和串行通信　200
12．1．2　串行通信的兩種方式　200
12．1．3　串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向　202
12．2　串行通信口的結(jié)構(gòu)與原理　203
12．2．1　串行通信口的結(jié)構(gòu)　203
12．2．2　串行通信口的工作原理　203
12．3　串行通信口的控制寄存器　204
12．3．1　串行控制寄存器（SCON）　204
12．3．2　電源控制寄存器（PCON）　205
12．4　四種工作方式與波特率的設(shè)置　205
12．4．1　方式0　205
12．4．2　方式1　207
12．4．3　方式2　207
12．4．4　方式3　208
12．4．5　波特率的設(shè)置　208
12．5　串行通信的應(yīng)用編程　209
12．5．1　利用串行通信的方式0實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品
計(jì)數(shù)顯示的電路及編程　209
12．5．2　利用串行通信的方式1實(shí)現(xiàn)雙機(jī)
通信的電路及編程　212
第　13章 I2C總線通信的使用及編程　216
13．1　I2C總線介紹　216
13．1．1　概述　216
13．1．2　I2C總線通信協(xié)議　217
13．1．3　I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式　217
13．2　I2C總線存儲器24C02（E2PROM）　218
13．2．1　外形與引腳功能說明　218
13．2．2　器件地址的設(shè)置　219
13．2．3　讀/寫操作　219
13．3　單片機(jī)與24C02的I2C總線通信電路及
編程　221
13．3．1　模擬I2C總線通信的程序及詳解　221
13．3．2　利用I2C總線從24C02讀/寫一個(gè)
數(shù)據(jù)并用LED顯示的電路及
程序詳解　226
13．3．3　利用I2C總線從24C02讀/寫多個(gè)
數(shù)據(jù)的電路及程序詳解　228
13．3．4　利用24C02存儲按鍵的操作信息的
電路及程序詳解　229
第　14章 A/D與D/A電路及編程　234
14．1　A/D（模/數(shù)）與D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換　234
14．1．1　A/D轉(zhuǎn)換　234
14．1．2　D/A轉(zhuǎn)換　236
14．2　A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片PCF8591　236
14．2．1　外形與引腳功能說明　236
14．2．2　器件地址和功能設(shè)置　237
14．3　由PCF8591芯片構(gòu)成的A/D和D/A
轉(zhuǎn)換電路及編程　238
14．3．1　單片機(jī)、PCF8591芯片與8位數(shù)碼管
構(gòu)成的A/D和D/A轉(zhuǎn)換及顯示電路　238
14．3．2　1路A/D轉(zhuǎn)換并顯示轉(zhuǎn)換值的程序及
詳解　239
14．3．3　4路電壓測量顯示的程序及詳解　242
14．3．4　D/A轉(zhuǎn)換輸出顯示的程序及詳解　246
第　15章 STC89C5x系列單片機(jī)介紹　249
15．1　概述　249
15．1．1　兩種版本與封裝形式　249
15．1．2　引腳功能說明　251
15．1．3　STC89C5x系列單片機(jī)的型號
命名規(guī)則　252
15．1．4　STC89C5x系列單片機(jī)的常用型號的
主要參數(shù)　253
15．2　STC89C5x系列單片機(jī)的I/O端口　254
15．2．1　I/O端口上電復(fù)位狀態(tài)與灌電流、
拉電流　254
15．2．2　P4端口的使用　255
15．2．3　I/O端口與外部電路的連接　256
15．3　STC89C5x系列單片機(jī)的存儲器　257
15．3．1　程序存儲器　257
15．3．2　數(shù)據(jù)存儲器　257
15．3．3　STC89C5x系列單片機(jī)的特殊功能
寄存器　258
第　16章 電路繪圖設(shè)計(jì)軟件基礎(chǔ)　261
16．1　Protel 99 SE的組成與設(shè)計(jì)流程　261
16．1．1　Protel 99 SE的運(yùn)行環(huán)境　261
16．1．2　Protel 99 SE的組成　262
16．1．3　Protel 99 SE設(shè)計(jì)電路的流程　262
16．2　Protel 99 SE的文件管理與系統(tǒng)
參數(shù)設(shè)置　263
16．2．1　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件的建立、關(guān)閉與
打開　263
16．2．2　Protel 99 SE設(shè)計(jì)界面的介紹　265
16．2．3　文件管理　265
16．2．4　系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置　270
第　17章 設(shè)計(jì)電路原理圖　272
17．1　電路原理圖編輯器　272
17．1．1　電路原理圖編輯器界面介紹　272
17．1．2　圖紙大小的設(shè)置　276
17．1．3　圖紙方向、標(biāo)題欄、邊框和顏色的
設(shè)置　277
17．1．4　圖紙網(wǎng)格的設(shè)置　278
17．1．5　圖紙文件信息的設(shè)置　279
17．1．6　光標(biāo)與網(wǎng)格形狀和顏色的設(shè)置　279
17．1．7　系統(tǒng)字體的設(shè)置　280
17．2　電路原理圖的設(shè)計(jì)　280
17．2．1　裝載元件庫　281
17．2．2　查找元件　282
17．2．3　放置元件　283
17．2．4　元件的編輯　285
17．2．5　繪制導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)　293
17．2．6　電源和接地符號的放置　298
17．2．7　輸入/輸出端口的放置　299
17．2．8　元件標(biāo)號的查找、替換與重排　301
17．3　圖形的繪制和文本、圖片的編輯　304
17．3．1　直線的繪制　304
17．3．2　矩形的繪制　305
17．3．3　多邊形的繪制　305
17．3．4　橢圓弧線的繪制　306
17．3．5　橢圓的繪制　307
17．3．6　扇形的繪制　308
17．3．7　曲線的繪制　309
17．3．8　文本的插入與設(shè)置　311
17．3．9　圖片的插入與設(shè)置　312
17．4　層次原理圖的設(shè)計(jì)　313
17．4．1　主電路與子電路　313
17．4．2　由上向下設(shè)計(jì)層次原理圖　316
17．4．3　由下向上設(shè)計(jì)層次原理圖　320
17．5　原理圖報(bào)表的生成　321
17．5．1　ERC報(bào)表的生成　321
17．5．2　網(wǎng)絡(luò)表的生成　322
17．5．3　元件清單表的生成　324
17．5．4　交叉參考元件表的生成　325
17．5．5　層次項(xiàng)目組織表的生成　326
17．5．6　原理圖的打印輸出　326
第　18章 制作新元件　328
18．1　元件庫編輯器　328
18．1．1　元件庫編輯器的啟動(dòng)　328
18．1．2　元件庫編輯器介紹　329
18．2　新元件的制作與使用　330
18．2．1　繪制新元件　330
18．2．2　修改已有的元件　333
18．2．3　繪制復(fù)合元件　335
18．2．4　新元件的使用　337
18．3　元件報(bào)表的生成與元件庫的管理　338
18．3．1　元件報(bào)表的生成　338
18．3．2　元件庫的管理　340
第　19章 手工設(shè)計(jì)PCB電路　342
19．1　PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　342
19．1．1　PCB的基礎(chǔ)知識　342
19．1．2　PCB的設(shè)計(jì)過程　345
19．1．3　PCB編輯器　346
19．1．4　PCB設(shè)計(jì)前的設(shè)置　347
19．1．5　PCB編輯器參數(shù)設(shè)置　351
19．2　手工設(shè)計(jì)PCB的具體方法　356
19．2．1　放置對象　356
19．2．2　手工布局　369
19．2．3　手工布線　375
第　20章 自動(dòng)設(shè)計(jì)PCB電路　378
20．1　基礎(chǔ)知識　378
20．1．1　PCB的自動(dòng)設(shè)計(jì)流程　378
20．1．2　利用原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表　378
20．2　自動(dòng)設(shè)計(jì)PCB的具體方法　379
20．2．1　自動(dòng)規(guī)劃PCB　379
20．2．2　裝載元件封裝和網(wǎng)絡(luò)表　384
20．2．3　自動(dòng)布局元件　388
20．2．4　手工調(diào)整布局　390
20．2．5　自動(dòng)布線　390
20．2．6　手工調(diào)整布線　395
20．3　PCB的顯示　400
20．3．1　單層顯示模式　400
20．3．2　三維顯示模式　400
20．4　PCB報(bào)表的生成及PCB的打印　401
20．4．1　引腳報(bào)表的生成　402
20．4．2　電路板信息報(bào)表的生成　402
20．4．3　網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報(bào)表的生成　403
20．4．4　設(shè)計(jì)層次報(bào)表的生成　403
20．4．5　NC鉆孔報(bào)表的生成　403
20．4．6　元件報(bào)表的生成　405
20．4．7　電路特性報(bào)表的生成　407
20．4．8　元件位置報(bào)表的生成　407
20．4．9　PCB的打印　408
第　21章 制作新元件封裝　411
21．1　元件封裝庫編輯器　411
21．1．1　元件封裝庫編輯器的啟動(dòng)　411
21．1．2　元件封裝庫編輯器介紹　412
21．2　制作新元件封裝的方法　412
21．2．1　手工制作新元件封裝　413
21．2．2　利用向?qū)е谱餍略庋b　415
21．3　元件封裝的管理　417
21．3．1　查找元件封裝　417
21．3．2　更改元件封裝名稱　418
21．3．3　放置元件封裝　418
21．3．4　刪除元件封裝　418
21．3．5　編輯元件封裝引腳焊盤　418