了得網計算機/網絡_單片機綜合實訓教程—

內容簡介

本書以宏晶科技公司的IAP15W4K58S4單片機為基礎，介紹STC15繫列單片機的設計使用方法。結合單片機綜合實訓的特點，詳細介紹了Keil與STC-ISP軟件的設計使用方法，對IAP15W4K58S4單片機的相關資源進行了重點介紹，給出了電子繫統設計當中可能涉及到的電機控制、顯示、傳感器和無線通信等功能的具體設計方法和相關程序。本書力求簡單實用，對各個知識點進行了模塊化編寫，各模塊都給出了具體的設計方法和相關程序，讀者可以將各功能模塊進行自由組合，任意發揮，設計出功能豐富、完善的作品。

作者簡介

崔承毅，大連理工大學電工電子實驗中心，從事實驗教學工作，積極參加到電工電子實驗中心*示範中心、*及省級虛擬仿真教學示範中心的實驗室建設中；同時，參與了電工電子實驗中心歷年的實驗室建設項目。

目錄
第1章 STC15單片機及開發環境介紹（1）
1.1 IAP15W4K58S4單片機（1）
1.1.1 IAP15W4K58S4單片機介紹（1）
1.1.2 STC15單片機的主要特色（1）
1.1.3 IAP15W4K58S4單片機的型號定義（2）
1.1.4 IAP15W4K58S4單片機的內部結構（2）
1.1.5 IAP15W4K58S4單片機的通用I/O結構（3）
1.1.6 端口模式設置相關特殊功能寄存器（4）
1.2 軟件開發環境介紹（6）
1.2.1 將STC的驅動添加到Keil軟件中（6）
1.2.2 將IAP15W4K58S4芯片設置成仿真芯片（7）
1.2.3 在Keil中創建項目（7）
第2章 IAP15W4K58S4單片機資源介紹（13）目錄
第1章 STC15單片機及開發環境介紹（1）
1.1 IAP15W4K58S4單片機（1）
1.1.1 IAP15W4K58S4單片機介紹（1）
1.1.2 STC15單片機的主要特色（1）
1.1.3 IAP15W4K58S4單片機的型號定義（2）
1.1.4 IAP15W4K58S4單片機的內部結構（2）
1.1.5 IAP15W4K58S4單片機的通用I/O結構（3）
1.1.6 端口模式設置相關特殊功能寄存器（4）
1.2 軟件開發環境介紹（6）
1.2.1 將STC的驅動添加到Keil軟件中（6）
1.2.2 將IAP15W4K58S4芯片設置成仿真芯片（7）
1.2.3 在Keil中創建項目（7）
第2章 IAP15W4K58S4單片機資源介紹（13）
2.1 IAP15W4K58S4單片機引腳（13）
2.1.1 IAP15W4K58S4單片機的I/O端口基本配置（13）
2.1.2 外部中斷引腳（14）
2.1.3 串口引腳（14）
2.1.4 IAP15W4K58S4單片機的定時器/計數器引腳（16）
2.1.5 IAP15W4K58S4單片機的SPI引腳（17）
2.1.6 IAP15W4K58S4單片機的PWM引腳（18）
2.1.7 IAP15W4K58S4單片機的CCP引腳（19）
2.1.8 IAP15W4K58S4單片機的讀/寫控制（20）
2.1.9 IAP15W4K58S4單片機的ADC引腳（21）
2.1.10 IAP15W4K58S4單片機的比較器引腳（21）
2.2 IAP15W4K58S4單片機的時鐘（22）
2.2.1 外部晶振引腳及內部時鐘資源（22）
2.2.2 IAP15W4K58S4單片機的繫統時鐘（23）
2.2.3 IAP15W4K58S4單片機的繫統時鐘輸出（23）
2.3 IAP15W4K58S4單片機的復位電路（24）
2.3.1 外部RST復位（24）
2.3.2 軟件復位（24）
2.3.3 掉電復位/上電復位（25）
2.3.4 MAX810專用復位電路復位（25）
2.3.5 內部低電壓檢測復位（25）
2.3.6 看門狗復位（26）
2.3.7 程序地址非法復位（27）
2.4 IAP15W4K58S4單片機的內部存儲器（27）
2.4.1 IAP15W4K58S4單片機的程序存儲器（27）
2.4.2 IAP15W4K58S4單片機的數據存儲器（27）
第3章中斷繫統（30）
3.1 STC15W4K32S4繫列單片機的中斷繫統（30）
3.2 中斷寄存器（30）
3.2.1 中斷允許寄存器（30）
3.2.2 中斷請求控制寄存器（33）
3.2.3 中斷優先級控制寄存器（38）
3.3 中斷優先級和中斷響應過程（39）
3.4 外部中斷（41）
第4章定時器/計數器（42）
4.1 定時器/計數器工作原理（42）
4.2 定時器/計數器T0、T1（42）
4.2.1 定時器/計數器T0、T1的特殊功能寄存器（42）
4.2.2 定時器/計數器T0、T1的工作方式（45）
4.2.3 定時器/計數器T0、T1的應用（46）
4.3 定時器/計數器T2（50）
4.3.1 定時器/計數器T2的特殊功能寄存器（50）
4.3.2 定時器/計數器T2的工作方式（51）
4.4 定時器/計數器T3、T4（51）
4.4.1 定時器/計數器T3、T4的特殊功能寄存器（51）
4.4.2 定時器/計數器T3、T4的工作方式（52）
4.5 可編程時鐘輸出（53）
4.5.1 可編程時鐘輸出的特殊功能寄存器（53）
4.5.2 可編程時鐘輸出頻率的計算（54）
第5章串行口（55）
5.1 串行通信的基本概念（55）
5.1.1 串行通信分類（55）
5.1.2 串行通信的制式（56）
5.2 IAP15W4K58S4單片機串行口1（57）
5.2.1 串行口1相關的特殊功能寄存器（57）
5.2.2 串行口1的工作方式（59）
5.2.3 串行口1的波特率（62）
5.2.4 串行口1的應用（63）
5.3 單片機與PC通信（68）
5.3.1 單片機與PC RS-232串行通信接口（68）
5.3.2 單片機與PC USB總線通信接口（68）
5.4 串行口1的中繼廣播方式（70）
5.5 IAP15W4K58S4單片機串行口2（71）
5.6 IAP15W4K58S4單片機串行口3（72）
5.7 IAP15W4K58S4單片機串行口4（74）
5.8 IAP15W4K58S4單片機串行口硬件引腳切換（75）
第6章模數轉換器（77）
6.1 ADC的邏輯結構（77）
6.2 與ADC相關的特殊功能寄存器（78）
6.3 A/D轉換器的實例代碼（80）
6.4 A/D轉換器的應用（89）
第7章 PCA可編程計數器陣列（93）
7.1 16位PCA計數器/定時器的結構（93）
7.2 CCP/PCA/PWM的相關寄存器（94）
7.2.1 PCA工作模式寄存器CMOD（94）
7.2.2 PCA控制寄存器CCON（94）
7.2.3 CH和CL（95）
7.2.4 CCAPnL和CCAPnH（95）
7.2.5 CCAPMn（95）
7.3 捕獲模式（96）
7.4 16位軟件定時器模式（97）
7.5 高速脈衝輸出模式（99）
7.6 脈寬調制模式（101）
7.6.1 PWM模式相關寄存器設置（101）
7.6.2 8位PWM模式（102）
7.6.3 7位PWM模式（102）
7.6.4 6位PWM模式（103）
7.6.5 PWM模式例程（104）
第8章 6通道PWM波形發生器（106）
8.1 6路增強型PWM發生器的邏輯結構（106）
8.2 6路增強型PWM發生器的初始設置（107）
8.2.1 6路增強型PWM發生器的引腳設置（107）
8.2.2 擴展SFR訪問控制設置（107）
8.2.3 PWM初始電平設置（108）
8.2.4 PWM使能控制（108）
8.3 PWM周期及翻轉時鐘T1/T2（109）
8.3.1 PWM周期（109）
8.3.2 翻轉時鐘T1/T2（109）
8.4 PWM中斷（110）
第9章單片機內置比較器及其應用（114）
9.1 STC15W4K58S4單片機內置比較器（114）
9.2 與比較器相關的特殊功能寄存器（115）
9.2.1 比較控制寄存器1（115）
9.2.2 比較控制寄存器2（117）
9.3 單片機內置比較器應用舉例（118）
9.3.1 單片機內置比較器中斷方式應用舉例（118）
9.3.2 單片機內置比較器查詢方式應用舉例（119）
9.3.3 單片機內置比較器用作掉電保護應用舉例（120）
第10章單片機顯示繫統設計（123）
10.1 數碼管顯示繫統設計（123）
10.1.1 共陰、共陽數碼管（123）
10.1.2 四位一體數碼管（125）
10.2 點陣顯示繫統設計（127）
10.3 LCD顯示繫統設計（130）
10.3.1 LCD1602顯示設計（130）
10.3.2 LCD12864顯示設計（139）
第11章傳感器應用（150）
11.1 溫度傳感器DS18B20（150）
11.2 DHT11溫濕度傳感器及其應用（158）
11.3 超聲波測距傳感器與應用（163）
第12章無線通信（167）
12.1 紅外無線通信（167）
12.1.1 RC5編碼（167）
12.1.2 NEC編碼（168）
12.1.3 紅外通信繫統發送和接收（169）
12.2 藍牙無線通信（173）
12.2.1 HC05藍牙無線通信模塊介紹（173）
12.2.2 AT命令設置（174）
12.2.3 HC05模塊的命令設置步驟（175）
第13章電機及驅動介紹（181）
13.1 電機驅動電路設計（181）
13.1.1 三極管H橋設計（181）
13.1.2 L298N驅動芯片介紹（183）
13.1.3 L9110芯片介紹（185）
13.2 直流電機控制（187）
13.2.1 L298N雙H橋直流電機驅動芯片介紹（187）
13.2.2 L298N雙H橋直流電機驅動（189）
13.3 步進電機（190）
第14章實訓項目（192）
14.1 智能小車繫統的設計與實現（192）
14.1.1 項目功能要求（192）
14.1.2 項目設計方案（192）
14.1.3 部分功能程序設計（193）
14.2 智能調速風扇的設計與實現（201）
14.2.1 項目功能要求（202）
14.2.2 項目設計方案（202）
14.2.3 部分功能程序設計（203）
14.3 智能車庫門的設計與實現（208）
14.3.1 項目功能要求（208）
14.3.2 項目設計方案（209）
14.3.3 部分功能程序設計（209）
14.4 空氣質量檢測繫統的設計與實現（212）
14.4.1 項目功能要求（212）
14.4.2 項目設計方案（213）
14.4.3 部分功能程序設計（214）
參考文獻（217）

前言

單片機發展到今天，已經與我們的生活密不可分，生活中的手機、家用電器、醫療器械、機器人、汽車等都離不開單片機這個“大腦”。對於那些對電子技術感興趣，並且想從事電子設計工作的學生來說，單片機技術更是一項不可或缺的技能。51單片機是初學者比較好的入門選擇，因為多年來51單片機在教育領域中被廣泛采用，所以學習51單片機的資源也非常豐富，許多知識點和內容，學生可以“拿來即用”，很容易上手掌握。但是，51單片機的缺點也很明顯，運行速度不高、性能稍差。針對這一問題，我國宏晶科技公司對傳統的8051單片機進行了全面的升級與創新，推出了多款STC高性能單片機，目前已經發展到了STC15繫列。STC15繫列單片機具有高速、高可靠、低功耗、超強抗干擾等特點，其指令代碼完全兼容傳統的8051單片機，但是速度比其快8～12倍；內部集成高精度R/C時鐘和復位電路，可省掉晶振和外部復位電路，上電即可工作。IAP15W4K58S4單片機還具有在線仿真下載程序的功能，將仿真器和編程器等功能集成於一片芯片之中，具有很大的創新性。STC15W4K32S4繫列單片機還集成了6路PWM、8路高速10位ADC（30萬次/秒），內置4KB大容量SRAM、4組獨立的高速異步串行通信端口、1組高速同步串口通信端口SPI，內置比較器，功能強大。IAP15W4K58S4單片機可以在線仿真調試，並且集成了豐富的功能，僅通過一個芯片就可以實現單片機的設計、仿真調試、程序下載等功能，因此本書以IAP15W4K58S4單片機為基礎，介紹單片機設計的相關知識。除了重點介紹單片機的相關知識點外，本書還結合電子繫統設計涉及的知識點，介紹了顯示、傳感器、電機驅動、無線通信等知識，並給出了相關的設計程序。本書力求簡單、實用，略去了繁雜的敘述性語言，對知識點進行了相應的歸納總結，內容簡潔明了，學生參考本書就可以動手完成實訓。本書共分為14章：第1章介紹單片機的開發環境，即怎樣利用Keil和STC-ISP軟件進行單片機的設計開發；第2章著重介紹IAP15W4K58S4單片機的相關資源，對單片機的引腳進行了歸納，介紹了單片機的時鐘、復位及存儲器等資源；第3～9章分別介紹了單片機的中斷、定時器/計數器、串口通信、模數轉換器、PCA、PWM、比較器；第10章介紹了與顯示相關的數碼管、點陣、LCD1602、LCD12864等的設計使用方法；第11章給出了溫度傳感器DS18B20、DHT11濕度傳感器、超聲波傳感器設計的相關知識；第12章給出了紅外無線通信和藍牙無線通信的設計方法；第13章介紹了電機驅動的相關電路及驅動芯片；第14章給出了單片機綜合實訓的設計題目及部分設計內容。本書由多位老師協力完成，其中，崔承毅編寫第2、7、8、12章，高慶華編寫第4、5、14章，王開宇編寫第11章，王潔編寫第6章，姜艷紅編寫第1章，趙冠男編寫第3章，程春雨編寫第9章，周曉丹編寫第10章，商雲晶編寫第13章。在此，向為此書辛勤付出的各位老師表示感謝。同時，在本書編寫過程中，金明錄老師和王開宇老師都給予了很大的幫助，在此致以深深的謝意！本書涉及的知識點較多，在編寫過程中，難免有紕漏和不足之處，請廣大讀者批評指正，提出寶貴意見，以便幫助我們改進和提高，更好地滿足讀者的需要。編者

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