单片机原理及应用——基于STC8G系列

第1章 单片机基础知识 1

1.1 计算机中的数制和信息编码 1

1.1.1 数制与转换 1

1.1.2 数值编码 3

1.1.3 常用的编码 4

1.2 单片机概述 6

1.2.1 单片机的定义 6

1.2.2 单片机的发展历程 7

1.2.3 单片机的应用 8

1.2.4 常用的单片机种类 8

1.3 STC8G2K64S4单片机的结构 10

1.3.1 STC8G2K64S4单片机的内部结构 10

1.3.2 STC8G2K64S4单片机的CPU结构 10

1.3.3 STC8G2K64S4单片机的存储器结构 13

1.3.4 STC8G2K64S4单片机的时钟 17

1.3.5 STC8G2K64S4单片机的系统复位 19

1.3.6 STC8G2K64S4单片机的电源管理 22

1.4 STC8G2K64S4*小系统电路 23

本章小结 26

本章习题 26

第2章 单片机应用开发与仿真工具 29

2.1 Keil C51软件的使用 29

2.1.1 软件安装 29

2.1.2 开发环境配置 30

2.1.3 创建工程项目 31

2.1.4 程序编译与调试 36

2.2 STC-ISP软件的使用 39

2.2.1 STC-ISP软件程序下载 39

2.2.2 其他功能应用 40

2.3 Proteus软件的使用 40

2.3.1 Proteus软件特点 40

2.3.2 Proteus电路原理图绘制 41

2.3.3 Proteus虚拟仿真 46

本章小结 46

本章习题 46

第3章 C51程序设计 48

3.1 C51语言的特点 48

3.2 C51语言的语法基础 49

3.2.1 标识符 49

3.2.2 关键字 49

3.2.3 数 据 51

3.2.4 运算符和表达式 53

3.2.5 程序语句 55

3.2.6 函 数 58

3.3 C51语言应用举例 60

3.3.1 C51对单片机中的地址访问实例 60

3.3.2 C51对单片机的外设资源访问实例 61

本章小结 62

本章习题 62

第4章 通用输入/输出(I/O)接口结构及应用 64

4.1 通用I/O接口的功能 64

4.2 通用I/O接口的工作模式及结构 64

4.2.1 准双向口工作模式 65

4.2.2 推挽输出工作模式 66

4.2.3 高阻输入工作模式 66

4.2.4 开漏工作模式 66

4.3 通用I/O接口设置 67

4.3.1 设置内部4.1 kΩ上拉电阻 67

4.3.2 设置I/O接口的对外输出速度 68

4.3.3 设置I/O接口的电流驱动能力 _______68

4.3.4 设置I/O接口的数字/模拟控制 68

4.3.5 设置I/O接口的施密特触发控制 68

4.4 通用I/O接口典型应用电路 69

4.4.1 典型发光二极管控制电路 69

4.4.2 典型三极管驱动电路 69

4.4.3 混合电压供电系统3 V/5 V器件I/O接口互连 69

4.4.4 I/O接口上电复位为低电平 70

4.5 通用I/O接口的应用案例 70

4.5.1 发光二极管闪烁灯设计 70

4.5.2 流水灯设计 71

4.5.3 LED数码管显示器与应用编程设计 73

4.5.4 液晶LCD1602显示接口与应用编程设计 77

4.5.5 键盘操作与应用编程设计 84

本章小结 91

本章习题 91

第5章 中断系统及外部中断应用 93

5.1 中断系统概述 93

5.2 STC8G系列单片机的中断系统结构 94

5.2.1 中断源及中断请求标志 96

5.2.2 中断允许控制 97

5.2.3 中断优先级设置 99

5.3 STC8G系列单片机的中断响应 100

5.3.1 中断响应条件 100

5.3.2 中断响应过程 100

5.4 STC8G系列单片机的外部中断及应用开发案例 102

5.4.1 STC8G系列单片机外部中断寄存器配置 102

5.4.2 外部中断应用 103

本章小结 106

本章习题 106

第6章 定时/计数器结构及应用 108

6.1 定时/计数器的工作原理 108

6.2 STC8G系列单片机定时/计数器(T0/T1)的结构 110

6.3 STC8G系列单片机定时/计数器(T0/T1)的工作方式 113

6.3.1 方式0(16位自动重载模式) 113

6.3.2 方式1(16位定时模式) _______116

6.3.3 方式2(8位自动重载模式) 116

6.3.4 方式3(不可屏蔽中断的16位自动重载模式) 117

6.4 STC8G系列单片机定时/计数器(T2) 118

6.4.1 定时/计数器T2的电路结构 118

6.4.2 定时/计数器T2的寄存器 118

6.4.3 定时/计数器T2的工作模式 120

6.5 STC8G系列单片机定时/计数器(T3/T4) 121

6.5.1 定时/计数器T3/T4的电路结构 121

6.5.2 定时/计数器T3/T4的寄存器 121

6.5.3 定时/计数器T3/T4的工作模式 123

6.6 STC8G系列单片机定时/计数器应用开发案例 124

6.6.1 定时/计数器应用开发步骤 124

6.6.2 定时闪烁灯设计 125

6.6.3 数字时钟设计 126

6.6.4 高速时钟输出设计 130

本章小结 132

本章习题 132

第7章 串行通信接口及应用 134

7.1 串行通信基础 134

7.1.1 并行通信与串行通信 134

7.1.2 串行同步通信和异步通信 135

7.1.3 串行通信的传输方向 137

7.1.4 串行通信的数据校验 137

7.2 STC8G系列单片机串行口1 138

7.2.1 串行口1的结构 138

7.2.2 串行口1的寄存器 139

7.2.3 串行口1的工作方式 142

7.3 STC8G系列单片机串行口2 148

7.3.1 串行口2的寄存器 148

7.3.2 串行口2的工作方式与波特率 150

7.3.3 串行口硬件引脚的切换 150

7.4 STC8G系列单片机串行口3和串行口4 151

7.4.1 串行口3和串行口4的寄存器 151

7.4.2 串行口3和串行口4的工作方式0 153

7.4.3 串行口3和串行口4的工作方式1 335 ?'3153

7.5 STC8G系列单片机串行口应用设计案例 153

7.5.1 双机通信设计 153

7.5.2 多机通信设计 156

7.5.3 单片机与PC之间的通信设计 161

本章小结 166

第8章 A/D转换器结构及应用 169

8.1 A/D转换的基本原理 169

8.2 STC8G系列单片机的A/D转换器 170

8.2.1 ADC模块的结构 170

8.2.2 ADC模块的寄存器 171

8.2.3 ADC相关的计算公式 174

8.3 STC8G系列单片机 A/D转换的应用开发步骤 175

8.4 数字电压表设计 175

本章小结 177

本章习题 178

第9章 PWM 模块结构及应用 179

9.1 PWM 模块的工作原理 179

9.2 STC8G系列单片机PWM 模块的结构 180

9.3 STC8G系列单片机PWM 模块的寄存器 181

9.3.1 PWM 时钟选择寄存器PWMnCKS 181

9.3.2 PWM 计数器寄存器PWMnCH、PWMnCL 182

9.3.3 PWM 比较值寄存器PWMniT1、PWMniT2 183

9.3.4 输出控制寄存器 183

9.3.5 PWM 配置寄存器 184

9.3.6 中断及其他相关寄存器 186

9.4 STC8G系列单片机PWM 模块应用开发案例 187

9.4.1 PWM 应用步骤 187

9.4.2 呼吸灯设计 188

9.4.3 互补对称带死区的PWM 设计 189

本章小结 190

本章习题 191

第10章 PCA模块结构及应用 192

10.1 STC8G系列单片机PCA模块的结构 192

10.2 STC8G系列单片机PCA模块的寄存器 193

10.2.1 PCA模块控制寄存器CCON 193

10.2.2 PCA模块模式寄存器CMOD __________194

10.2.3 PCA模块计数器寄存器CH、CL 194

10.2.4 PCA模块模式控制寄存器CCAPM0、CCAPM1、CCAPM2 195

10.2.6 PCA模块PWM 模式控制寄存器 196

10.2.7 引脚切换寄存器 AUXR1(P_SW1) 196

10.3 STC8G系列单片机PCA模块的工作模式及应用开发案例 197

10.3.1 输入捕获模式应用开发设计 197

10.3.2 软件定时模式应用开发设计 200

10.3.3 高速脉冲输出模式应用开发设计 201

10.3.4 PWM 模式应用开发设计 202

本章小结 204

本章习题 204

第11章 同步串行外设接口SPI结构及应用 206

11.1 同步串行外设接口SPI的工作原理 206

11.1.1 同步串行外设接口SPI的组成 206

11.1.2 同步串行外设接口SPI的通信协议 207

11.2 STC8G系列单片机同步串行外设接口SPI的结构 208

11.3 STC8G系列单片机同步串行外设接口SPI的寄存器 209

11.3.1 SPI控制寄存器SPCTL 209

11.3.2 SPI状态寄存器SPSTAT 210

11.3.3 SPI数据寄存器SPDAT 210

11.3.4 中断相关寄存器 211

11.4 STC8G系列单片机同步串行外设接口SPI应用开发案例 211

11.4.1 单主单从应用设计 211

11.4.2 互为主从应用设计 213

本章小结 216

本章习题 216

第12章 I2C总线结构及应用 218

12.1 I2C总线的工作原理 218

12.1.1 I2C总线组成结构 218

12.1.2 I2C总线数据传输协议 219

12.2 STC8G系列单片机的I2C总线结构 222

12.3 STC8G系列单片机的I2C总线寄存器 222

12.3.1 I2C配置寄存器I2CCFG 餩__*__223

12.3.2 I2C主机控制寄存器I2CMSCR 223

12.3.3 I2C主机辅助控制寄存器I2CMSAUX 224

12.3.4 I2C主机状态寄存器I2CMSST 224

12.3.6 I2C从机状态寄存器I2CSLST 225

12.3.7 I2C从机地址寄存器I2CSLADR 226

12.3.8 I2C数据寄存器I2CTXD/I2CRXD 226

12.3.9 I2C中断相关寄存器 226

12.3.10 I2C引脚切换寄存器 227

12.4 基于I2C总线的 AT24C02的IC卡设计 227

12.4.1 分 析 227

12.4.2 硬件电路设计 228

12.4.3 程序设计 228

本章小结 233

本章习题 234

第13章 直流电机驱动系统开发设计 235

13.1 单片机应用系统的开发流程 235

13.1.1 需求分析 235

13.1.2 概要设计 235

13.1.3 详细设计 236

13.1.4 系统测试 236

13.2 单片机应用系统的可靠性设计 236

13.2.1 硬件抗干扰 237

13.2.2 软件抗干扰 238

13.3 单片机应用系统的数字滤波技术 239

13.4 单片机应用系统的组成结构 241

13.5 直流电机驱动系统设计 242

13.5.1 直流电机驱动系统任务要求 242

13.5.2 直流电机驱动系统方案设计 242

13.5.3 直流电机驱动系统硬件设计 243

13.5.4 直流电机驱动系统软件设计 245

本章小结 252

本章习题 252

参考文献 253