作者：张毅刚
出版社：人民邮电出版社
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51单片机典型项目实战全能一本通(C语言版)试读：
前言
单片机问世以来，已在诸多领域得到广泛应用。快速掌握单片机应用技术，已经成为广大工程技术人员以及在校学生的迫切需要。掌握单片机应用技术的一种有效的方式，就是借鉴已调试通过的案例，掌握C51软件设计的基本思想与方法。本书给出的案例涵盖了单片机应用最基本的开关、键盘检测以及LED数码管、LCD的控制显示案例；还包括了片内外设，如中断系统、定时器、串行口的各种应用编程，以及I/O口扩展、数据存储器扩展、D/A与A/D转换器的典型应用、电机控制和各种综合应用案例等，同时也涵盖各种其他的典型应用设计与典型器件。
本书采用了易于掌握的C语言进行单片机应用程序设计，大大降低了读者对单片机硬件结构了解程度的要求，使得初学者能在短时间内就可以开发出满足要求的单片机实用系统。本书可以帮助读者用C语言快速地迈入单片机应用系统设计的大门，并使读者用C语言设计开发8051单片机应用系统的能力得到大幅提升。
全书共分为11章，第1章和第2章从实际操作的角度，介绍Proteus虚拟仿真平台以及Keil μVision 3开发工具的使用，读者如果已经熟知和掌握这两个工具软件的使用，可以跳过不看。第3章、第4章从I/O应用基础出发，介绍开关、键盘检测以及LED数码管、LCD的控制显示案例，既为读者掌握开关、键盘检测以及LED数码管、LCD的控制器示，也为以后各章的案例仿真和观察系统运行的结果，打下基础。第5章～第7章介绍单片机的片内外设，即中断系统、定时器、串行口的应用设计案例。第8章介绍系统扩展应用案例，既包括典型的并行扩展，也包括应用较广泛的I2C与单总线串行扩展等。第9章介绍扩展DAC与ADC的案例设计，其中既包括了并行扩展，也包括了应用较为广泛的串行扩展的DAC与ADC。第10章介绍目前单片机控制各种电机的应用案例。第11章介绍了各种常见的综合性应用案例设计。
本书由哈尔滨工业大学张毅刚教授担任主编，副主编由彭喜元和崔秀海担任，此外参加编写工作的还有哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所的赵光权、马云彤、刘旺、王少军、杨智明、付宁、俞洋、刘兆庆、梁军、张京超、魏德宝，在此也对上述各位教师的辛勤工作表示衷心感谢。
特别感谢广州风标电子有限公司总经理匡载华先生为本书的编写、出版提供了技术资料，以及给予的大力支持和帮助。
最后竭诚希望本书能为读者学习单片机的应用设计提供帮助，欢迎读者对书中错误及疏漏之处给予指正，并请与主编张毅刚联系（邮箱：zyg@hit.edu.cn）。作者2018年4月于哈尔滨工业大学第1章 虚拟仿真工具Proteus的使用
Proteus是英国Lab center Electronics公司于1989年推出的一种完全用软件手段对单片机应用系统进行虚拟仿真的开发工具，与用户样机在硬件上无任何联系，只需在PC上安装仿真开发软件Proteus，就可进行单片机应用系统的设计开发、调试与虚拟仿真，为实际的单片机应用系统设计开发提供了功能强大的虚拟仿真功能。下面首先了解Proteus的基本功能。1.1 Proteus功能概述
Proteus除了具有模拟电路、数字电路的原理电路的设计与仿真功能外，最大特色是对单片机应用系统连同程序运行以及所有的外围接口器件、外部的测试仪器一起仿真。针对单片机的应用设计，可直接在基于原理图的虚拟模型上编程，并实现源代码级的实时调试与仿真。由于Proteus软件的强大功能与特色，目前已在全球包括斯坦福大学、加州大学等数千所高校以及世界各大研发公司得到广泛应用。
Proteus的特点如下。（1）Proteus是目前世界上唯一的支持嵌入式处理器的虚拟仿真平台，除了可仿真8051单片机外，还可仿真其他各主流系列的单片机，包括MSP430系列、68000系列、AVR系列、PIC12/16/18系列、Z80系列、HC11系列等，以及各种外围可编程接口芯片。此外还支持ARM7、ARM9等嵌入式微处理器的虚拟仿真。（2）Proteus的元件库中具有几万种元件模型，可直接对单片机的各种外围电路进行仿真，如RAM、ROM、总线驱动器、各种可编程外围接口芯片、LED数码管显示器、LCD显示模块、矩阵式键盘、实时时钟芯片以及多种D/A和A/D转换器等。虚拟终端还可对RS2322总线、IC总线、SPI总线进行动态仿真。（3）Proteus提供了各种信号源，如信号发生器、计数器等；以及丰富的虚拟仿真仪器，如示波器、逻辑分析仪、电压源、电流源、电压表、电流表等，并能对电路原理图的关键点进行虚拟测试。Proteus还提供了一个与示波器作用相似的图形显示功能，可将线路上变化的信号以图形的方式实时显示出来。仿真时，可以运用这些虚拟仪器仪表及图形显示功能来演示程序和电路的调试过程，更清晰地观察程序和电路设计调试中的细节，发现设计中的问题。（4）Proteus提供了丰富的调试手段。在虚拟仿真中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可观察各RAM、寄存器单元的当前状态。
Proteus的虚拟仿真不需要用户硬件样机，直接在PC上进行虚拟设计与调试，调试完毕的程序代码固化在单片机片内的Flash程序存储器中，一般能直接投入运行。1.2 Proteus ISIS的虚拟仿真
单片机系统仿真运行是在电路原理图上进行的，而电路原理图是在Proteus ISIS（智能原理图输入）环境下绘出的。当电路连接完成无误后，单击单片机芯片载入经调试通过生成的.hex文件，直接单击仿真运行按钮，即可实现声、光及各种动作等的逼真效果，以检验电路硬件及软件设计的正确与否，非常直观。
图1-1是一个单片机应用系统仿真的例子。AT89C51单片机控制的液晶显示器实时显示输出的广告牌。单片机系统的程序可通过软件平台Keil µVision 3（支持C51和汇编语言编程，第2章介绍）编辑、编译成可执行的.hex文件后，直接双击单片机上的AT89C51芯片，把.hex文件载入即可。单击ISIS界面的仿真运行按钮，如果程序无误，且硬件电路连接正确，则会出现图1-1所示的仿真运行结果。其中，每个元器件各引脚还会出现红、蓝两色的方点（红色代表高电平，蓝色代表低电平，可通过软件设置改变），表示此时各引脚电平的高低。图1-1 单片机系统仿真实例
本章后续各节将介绍Proteus ISIS环境下各种操作命令的功能，以及在Proteus ISIS环境下绘制电路原理图的步骤与过程。1.3 Proteus ISIS环境简介
把Proteus软件安装到PC后，单击桌面上的ISIS运行界面图标，出现图1-2所示的Proteus ISIS原理电路图绘制界面（以汉化的7.5版本为例）。
整个ISIS界面分为若干区域，由原理图编辑窗口、预览窗口、工具箱、主菜单栏、主工具栏等组成。图1-2 Proteus ISIS的界面1.3.1 ISIS各窗口简介
ISIS界面主要有3个窗口：原理图编辑窗口、预览窗口和对象选择窗口。
1. 原理图编辑窗口
该窗口用来绘制电路原理图、设计电路、设计各种符号模型的区域，元件放置、电路设置都在此窗口中完成。
注意，该窗口设有滚动条，用户可移动图1-2左上角预览窗口中的绿色方框来改变电路原理图的可视范围。
2. 预览窗口
可预览选中的元器件对象和原理图编辑窗口。它可显示两种内容。（1）单击某个元件列表中的元件时，预览窗口显示该元件的符号。（2）当鼠标焦点落在原理图窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中单击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并显示一个绿色的方框，方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容。单击绿色方框中的某一点，可以拖动鼠标来改变绿色方框的位置，从而改变原理图的可视范围，最后在绿色方框内单击，绿色方框就不再移动，使原理图的可视范围固定，如图1-3所示。
3. 对象选择窗口
对象选择窗口用来选择元器件、终端、仪表等对象。该窗口中的元件列表区域用来表明当前所处模式以及其中的对象列表，如图1-3所示。在该窗口还有两个按钮：P为器件选择按钮，L为库管理按钮。在图1-4中，可以看到元件列表，即已经选择的AT89C51单片机、电容电阻、晶振、发光二极管等各种元器件。图1-3 在预览窗口调整原理图的可视范围图1-4 元件列表1.3.2 主菜单栏
图1-2所示的界面中最上面一行为主菜单栏，包含各种菜单命令：文件、查看、编辑、工具、设计、绘图、源代码、调试、库、模板、系统和帮助。单击任意菜单命令后，都将弹出其下拉子菜单。
1. “文件”（File）菜单“文件”菜单包括项目的新建设计、打开设计和打印等操作，如图1-5所示。ISIS下的文件主要是设计文件（Design Files）。设计文件包括一个单片机硬件系统的原理电路图及其所有信息，用于虚拟仿真，文件扩展名为“.DSN”。
下面介绍“文件”菜单下的几个主要子命令。（1）新建设计
单击“文件”→“新建设计”（或单击图1-2所示的主工具栏中的图标），将清除所有的原有设计数据，出现一个空的A4纸。新设计的默认名称为UNTITLED.DSN。命令会把该设计以这个名称存入磁盘文件中，文件的其他选项也会使用它作为默认名。
如果想进行新的设计，需要给这个设计命名，单击“文件”→“保存设计”（或单击图标），输入新的文件名保存即可。（2）打开设计“打开设计”命令用来装载一个设计（也可直接单击主工具栏中的图标）。（3）保存设计
可以在退出ISIS系统或者其他任何时候保存设计。在上述两种情况下，设计都被保存到装载时的文件中，旧的“.DSN”文件会在名称前加前缀Back of。（4）另存为“另存为”命令可以把设计保存到另一个文件中。（5）导出区域/导入区域“导出区域”命令可以把当前选中的对象生成一个局部文件。这个局部文件可以使用“导入区域”命令导入另一个设计中。局部文件的导入与导出类似于“块复制”。（6）退出“退出”命令用于退出ISIS系统。如果文件修改过，系统会出现对话框，询问用户是否保存文件。图1-5 “文件”菜单
2. “查看”（View）菜单“查看”菜单包括原理图编辑窗口的定位、网格的调整及图形的缩放等基本常用子菜单。
3. “编辑”（Edit）菜单“编辑”菜单实现各种编辑功能，如剪切、复制、粘贴、置于下层、置于上层、清理、撤销、重做、查找并编辑元件等命令。
4. “工具”（Tools）菜单“工具”菜单如图1-6所示。
菜单中的“自动连线”命令将在绘制电路原理图中用到，命令文字前的图标会在绘制电路原理图时出现，单击该图标即进入自动连线状态。
菜单中的“电气规则检查”命令，可检查绘制完毕的电路原理图是否符合电气规则。图1-6 “工具”菜单
5. “设计”菜单“设计”菜单如图1-7所示，该菜单具有编辑设计属性、编辑页面属性、配置电源、新建一张原理图、删除原理图、转到上一张原理图、转到下一张原理图、转到子原理图、转到主原理图等功能。图1-7 “设计”菜单
6. “绘图”（Graph）菜单“绘图”菜单如图1-8所示。它具有编辑图表、添加图线、仿真图表、查看日志、导出数据、清除数据、一致性分析以及批模式一致性分析功能。图1-8 “绘图”菜单
7. “源代码”（Source）菜单“源代码”菜单如图1-9所示。它具有添加/删除源文件、设定代码生成工具、设置外部文本编辑器和全部编译功能。图1-9 “源代码”菜单
8. “调试”（Debug）菜单“调试”菜单如图1-10所示。它主要完成单步运行、断点设置等功能。图1-10 “调试”菜单
9. “库”（Library）菜单“库”菜单如图1-11所示。它主要完成拾取元件/符号、制作元件、制作符号、封装工具、分解、编译到库中、自动放置库文件、检验封装、库管理等操作。图1-11 “库”菜单
10. “模板”（Template）菜单“模板”菜单如图1-12所示。它主要完成模板的各种设置，如图形、颜色、字体、连接点等功能。图1-12 “模板”菜单
11. “系统”（System）菜单“系统”菜单如图1-13所示。它具有设置系统信息、文本视图、设置系统环境、设置路径等功能。图1-13 “系统”菜单
12. “帮助”（Help）菜单“帮助”菜单如图1-14所示。它用来调用帮助文档，同时每个元件均可通过属性中的Help获得帮助。图1-14 “帮助”菜单1.3.3 主工具栏
主工具栏位于主菜单下面两行，以图标形式给出，栏中共有38个图标按钮，每一个图标按钮都对应一个具体的菜单命令，主要目的是快捷方便地使用这些命令。下面把38个图标按钮分为4组，简要介绍各图标按钮的功能。的功能如下。：新建一个设计文件。：打开一个已存在的设计文件。：保存当前的电路图设计。：将一个局部文件导入ISIS中。：将当前选中的对象导出为一个局部文件。：打印当前设计文件。：选择打印的区域。的功能如下。：刷新显示。：原理图是否显示网格的控制开关。：放置连线点。：以鼠标所在点为中心居中。：放大。：缩小。：查看整张图。：查看局部图。的功能如下。：撤销上一步的操作。：恢复上一步的操作。：剪切选中对象。：复制选中对象至剪切板。：从剪切板粘贴。：复制选中的块对象。：移动选中的块对象。：旋转选中的块对象。：删除选中的块对象。：从库中选取器件。：创建器件。：封装工具。：释放元件。的功能如下。：自动连线。：查找并连接。：属性分配工具。：设计浏览器。：新建图纸。：移动页面/删除页面。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]