STC单片机C语言程序设计 8051体系架构、编程实例及项目实战PDF电子书下载

第1章 单片机基础知识 1

1.1 单片机发展历史 1

1.2 单片机内部架构 1

1.3 单片机与嵌入式系统的关系 3

1.4 单片机硬件开发平台 4

1.5 运行第一个单片机程序 5

1.6 单片机编程语言 8

第2章 STC单片机硬件知识 11

2.1 STC单片机发展历史 11

2.2 STC单片机IAP和ISP 12

2.3 STC单片机命名规则及封装 12

2.3.1 命名规则 12

2.3.2 封装类型 14

2.3.3 引脚定义 16

2.4 STC单片机结构及功能 22

2.5 STC单片机的I/O驱动原理 24

2.6 STC单片机硬件下载电路设计 26

2.6.1 通过USB-串口芯片的下载电路 26

2.6.2 USB直接下载编程电路 26

2.7 STC单片机电源系统设计 28

2.8 调试单片机系统所用到的仪器 28

第3章 数值表示及转换 30

3.1 常用数制 30

3.1.1 二进制 30

3.1.2 十进制 30

3.1.3 十六进制 30

3.2 正数表示方法 32

3.2.1 正整数的表示 32

3.2.2 正小数的表示 32

3.3 正数码制转换 33

3.3.1 十进制整数转换成其他进制数 33

3.3.2 十进制小数转换成二进制数 34

3.4 负数表示方法 35

3.4.1 符号幅度表示法 35

3.4.2 补码表示法 36

3.5 负数补码的计算 36

3.5.1 负整数补码的计算 36

3.5.2 负小数补码的计算 38

3.6 定点数表示 38

3.7 浮点数表示 39

第4章 STC单片机CPU子系统 40

4.1 STC单片机CPU内核功能单元 40

4.1.1 控制器 42

4.1.2 运算器 47

4.1.3 特殊功能寄存器 49

4.2 STC单片机存储器结构和地址空间 57

4.2.1 程序Flash存储器 57

4.2.2 数据Flash存储器 58

4.2.3 内部数据RAM 61

4.2.4 外部数据存储器 64

4.2.5 字节存储顺序 66

4.3 STC单片机中断系统原理及功能 67

4.3.1 中断原理 68

4.3.2 中断系统结构 69

4.3.3 中断优先级处理 74

4.3.4 中断优先级控制寄存器 74

4.3.5 中断向量表 76

第5章 STC单片机CPU指令系统 81

5.1 STC单片机CPU寻址模式 81

5.1.1 立即数寻址模式 82

5.1.2 直接寻址模式 82

5.1.3 间接寻址模式 82

5.1.4 寄存器寻址模式 83

5.1.5 相对寻址模式 83

5.1.6 变址寻址模式 83

5.1.7 位寻址模式 84

5.2 STC单片机CPU指令集 84

5.2.1 算术指令 85

5.2.2 逻辑指令 94

5.2.3 数据传送指令 102

5.2.4 布尔指令 111

5.2.5 程序分支指令 117

第6章 STC单片机集成开发环境 125

6.1 Keil μ Vision集成开发环境介绍 125

6.1.1 软件功能介绍 125

6.1.2 软件的下载 126

6.1.3 软件的安装 128

6.1.4 导入STC单片机元件库 128

6.1.5 软件的启动 130

6.2 Keil μ Vision软件开发流程介绍 130

6.2.1 明确软件需求 130

6.2.2 创建设计工程 131

6.2.3 编写汇编/C软件代码 131

6.2.4 汇编器对汇编语言处理 132

6.2.5 C编译器对C语言进行处理 132

6.2.6 库管理器生成库文件 132

6.2.7 链接器生成绝对目标模块文件 133

6.2.8 目标模块文件到HEX转换器 133

6.2.9 调试器调试目标代码 133

6.3 Keil μ Vision软件开发流程实现 134

6.3.1 建立新的设计工程 134

6.3.2 配置文件结构 135

6.3.3 设置工程选项 136

6.3.4 添加新的源文件 147

6.3.5 建立设计 148

6.3.6 运行设计 148

6.3.7 启动硬件仿真 149

6.4 U8W编程器 150

6.4.1 U8W编程器接口和功能 152

6.4.2 U8W在线联机下载 152

6.4.3 U8W脱机下载 153

第7章 STC单片机汇编语言编程基础 155

7.1 汇编语言程序结构 155

7.2 汇编代码中段的分配 156

7.2.1 CODE段 156

7.2.2 BIT段 157

7.2.3 IDATA段 157

7.2.4 DATA段 158

7.2.5 XDATA段 159

7.3 汇编语言符号及规则 159

7.3.1 符号的命名规则 159

7.3.2 符号的作用 160

7.4 汇编语言操作数描述 160

7.4.1 数字 160

7.4.2 字符 161

7.4.3 字符串 161

7.4.4 位置计数器 161

7.4.5 操作符 161

7.4.6 表达式 162

7.5 汇编语言控制描述 163

7.5.1 地址控制 163

7.5.2 条件汇编 163

7.5.3 存储器初始化 164

7.5.4 分配存储器空间 164

7.5.5 过程声明 165

7.5.6 程序链接 165

7.5.7 段控制 166

7.5.8 杂项 167

7.6 汇编语言设计流程 167

7.6.1 建立新的设计工程 167

7.6.2 添加新的汇编语言文件 167

7.6.3 建立设计 168

7.6.4 分析.m51文件 169

7.6.5 分析.lst文件 170

7.6.6 分析HEX文件 171

7.6.7 程序软件仿真 172

7.6.8 程序硬件仿真 179

7.7 单片机端口控制汇编语言程序设计 182

7.7.1 设计原理 182

7.7.2 建立新的工程 183

7.7.3 添加汇编语言文件 183

7.7.4 建立设计 184

7.7.5 下载设计 185

7.8 单片机中断汇编语言程序设计 185

7.8.1 设计原理 185

7.8.2 建立新的工程 186

7.8.3 添加汇编语言文件 187

7.8.4 分析.lst文件 188

7.8.5 建立设计 189

7.8.6 下载设计 189

7.8.7 硬件仿真 190

第8章 STC单片机C语言编程入门 191

8.1 高级编程语言概念 191

8.1.1 构建计算模型 191

8.1.2 形式化描述 192

8.1.3 算法的流程图描述 192

8.1.4 转换成计算机可以识别的形式 193

8.1.5 代码、程序和编程的关系 193

8.2 选择C语言的理由 194

8.3 C语言发展历史 196

8.4 C语言程序框架 197

8.5 C语言词法构成 198

第9章 STC单片机C语言变量和数据类型 200

9.1 C语言中的常量和变量 200

9.1.1 常量 200

9.1.2 变量 202

9.2 C51编译器支持的数据类型 203

9.2.1 标准C语言所支持的类型 204

9.2.2 volatile类型修饰符 213

9.2.3 单片机扩充的类型 215

9.3 自定义数据类型 219

9.4 变量存储种类和存储类型 220

9.4.1 变量存储种类 220

9.4.2 变量存储器类型 222

9.5 定位变量的绝对位置 223

第10章 STC单片机C语言运算符 225

10.1 C语言运算符分类 225

10.2 C语言运算符优先级 225

10.3 赋值运算符 227

10.4 算术运算符 230

10.5 递增和递减运算符 234

10.6 关系运算符 235

10.7 逻辑运算符 236

10.8 位运算符 237

10.9 复合赋值运算符 239

10.10 逗号运算符 240

10.11 条件运算符 242

10.12 强制类型转换符 242

10.13 sizeof运算符 243

第11章 STC单片机C语言描述语句 245

11.1 输入输出语句 245

11.1.1 putchar函数 245

11.1.2 getchar函数 246

11.1.3 printf函数 247

11.1.4 scanf函数 250

11.1.5 puts函数 253

11.1.6 gets函数 253

11.2 表达式语句 254

11.3 条件语句 255

11.3.1 条件语句格式1 255

11.3.2 条件语句格式2 256

11.3.3 条件语句格式3 257

11.4 开关语句 259

11.5 循环语句 260

11.5.1 while语句 260

11.5.2 do-while语句 261

11.5.3 for语句 262

11.5.4 goto语句 265

11.5.5 break语句 266

11.5.6 continue语句 266

11.6 返回语句 267

11.7 C语言端口控制实现 267

第12章 STC单片机C语言数组 270

12.1 一维数组的定义和操作 270

12.1.1 一维数组的定义 270

12.1.2 一维数组初始化 271

12.1.3 一维数组的操作 276

12.2 多维数组的定义和操作 279

12.2.1 多维数组的定义 279

12.2.2 多维数组初始化 280

12.2.3 多维数组的操作 284

第13章 STC单片机C语言指针 288

13.1 C51编译器中指针的分类 288

13.2 通用指针 288

13.2.1 未指定存储区域的通用指针 288

13.2.2 指定存储区域的通用指针 298

13.3 指定存储器类型的指针 299

13.4 指针转换 301

13.5 指针变量输入 302

13.6 指向指针的指针 304

13.7 抽象指针 307

第14章 STC单片机C语言函数 310

14.1 函数定义和声明 310

14.1.1 标准C函数定义和声明 310

14.1.2 扩展C函数定义和声明 312

14.1.3 存储器模型 312

14.2 函数调用原理 313

14.2.1 函数调用格式 313

14.2.2 参数和堆栈 313

14.2.3 参数和寄存器 314

14.2.4 返回值 314

14.3 函数调用实现分析 315

14.4 函数变量的存储方式 320

14.5 数组类型传递参数 323

14.6 指针类型传递参数 326

14.7 指向函数的指针 328

14.8 可重入函数设计 330

14.9 中断函数设计 335

14.9.1 C语言中断函数的声明格式 335

14.9.2 外部中断电路原理 336

14.9.3 C语言中断程序的编写和测试 337

第15章 STC单片机C语言预处理指令 339

15.1 文件包含 339

15.1.1 包含用户头文件 340

15.1.2 包含系统头文件 342

15.1.3 只包含一次文件 361

15.2 宏定义及使用 361

15.2.1 简单的宏定义 361

15.2.2 复杂的宏定义 362

15.2.3 宏操作符 363

15.2.4 预定义的宏 364

15.3 条件编译 365

15.4 其他预处理命令 367

15.4.1 ＃line 367

15.4.2 ＃message 368

15.4.3 ＃error 368

15.4.4 ＃pragma 368

第16章 STC单片机C语言复杂数据结构 369

16.1 结构 369

16.1.1 结构类型的定义 369

16.1.2 结构变量的定义 369

16.1.3 结构变量内元素的引用 370

16.1.4 指向结构的指针 373

16.2 联合 374

16.3 枚举 376

16.4 链表 378

16.4.1 单链表的存储结构 378

16.4.2 建立链表 378

16.4.3 查找结点 381

16.4.4 删除结点 383

16.4.5 插入结点 385

第17章 STC单片机C语言高级编程技术 388

17.1 C程序中使用汇编语言 388

17.1.1 内嵌汇编语言 388

17.1.2 调用汇编程序 391

17.2 优化代码策略 394

17.3 C语言动态图形交互设计 395

17.3.1 动态图形交互硬件平台 395

17.3.2 STC单片机对触摸屏的控制 397

17.3.3 STC单片机对触摸屏的初始化 399

17.3.4 触摸屏基本绘图流程 402

17.3.5 绘制不同图形的具体实现方法 403

17.3.6 设计头文件说明 408

17.3.7 主处理文件main函数设计 409

第18章 STC单片机时钟、复位和电源模式原理及实现 410

18.1 STC单片机时钟 410

18.2 STC单片机复位 411

18.2.1 外部RST引脚复位 411

18.2.2 软件复位 412

18.2.3 掉电/上电复位 413

18.2.4 MAX810专用复位电路复位 413

18.2.5 内部低压检测复位 413

18.2.6 看门狗复位 415

18.2.7 程序地址非法复位 417

18.3 STC单片机电源模式 417

18.3.1 低速模式 417

18.3.2 空闲模式 417

18.3.3 掉电模式 418

第19章 STC单片机比较器原理及实现 422

19.1 STC单片机比较器结构 422

19.2 STC单片机比较器寄存器组 423

19.2.1 比较控制寄存器1 423

19.2.2 比较控制寄存器2 424

19.3 STC单片机比较器应用 425

第20章 STC单片机计数器和定时器原理及实现 428

20.1 计数器/定时器模块简介 428

20.2 计数器/定时器寄存器组 429

20.2.1 定时器/计数器0/1控制寄存器TCON 429

20.2.2 定时器/计数器工作模式寄存器TMOD 430

20.2.3 辅助寄存器AUXR 432

20.2.4 T0～T2时钟输出寄存器和外部中断允许INT_CLKO（AUXR2） 433

20.2.5 定时器T0和T1中断允许控制寄存器IE 435

20.2.6 定时器T0和T1中断优先级控制寄存器IP 436

20.2.7 定时器T4和定时器T3控制寄存器T4T3M 436

20.2.8 定时器T2、T3和T4的中断控制寄存器IE2 438

20.3 计数器/定时器工作模式原理和实现 439

20.3.1 定时器/计数器0工作模式 439

20.3.2 定时器/计数器1工作模式 444

20.3.3 定时器/计数器2工作模式 445

20.3.4 定时器/计数器3工作模式 446

20.3.5 定时器/计数器4工作模式 448

第21章 STC单片机异步串行收发器原理及实现 449

21.1 RS-232标准简介 449

21.1.1 RS-232传输特点 449

21.1.2 RS-232数据传输格式 450

21.1.3 RS-232电气标准 451

21.1.4 RS-232参数设置 452

21.1.5 RS-232连接器 453

21.2 STC单片机串口模块简介 454

21.2.1 串口模块结构 454

21.2.2 串口引脚 454

21.3 串口1寄存器及工作模式 455

21.3.1 串口1寄存器组 455

21.3.2 串口1工作模式 459

21.3.3 人机交互控制的实现 461

21.3.4 按键扫描及串口显示 465

21.4 串口2寄存器及工作模式 472

21.4.1 串口2寄存器组 472

21.4.2 串口2工作模式 475

21.5 串口3寄存器及工作模式 475

21.5.1 串口3寄存器组 475

21.5.2 串口3工作模式 477

21.6 串口4寄存器及工作模式 478

21.6.1 串口4寄存器组 478

21.6.2 串口4工作模式 480

21.7 红外通信的原理及实现 480

21.7.1 红外收发器的电路原理 481

21.7.2 红外通信波形捕获 481

21.7.3 红外通信协议 482

21.7.4 红外检测原理 484

21.7.5 串口通信原理 486

21.7.6 设计实现 487

第22章 STC单片机ADC原理及实现 491

22.1 ADC原理 491

22.1.1 ADC的参数 491

22.1.2 ADC的类型 492

22.2 STC单片机内ADC的结构原理 495

22.2.1 STC单片机内ADC的结构 495

22.2.2 ADC转换结果的计算方法 496

22.3 STC单片机内ADC寄存器组 496

22.3.1 P1口模拟功能控制寄存器 496

22.3.2 ADC控制寄存器 497

22.3.3 时钟分频寄存器 498

22.3.4 ADC结果高位寄存器 499

22.3.5 ADC结果低位寄存器 499

22.3.6 中断使能寄存器 499

22.3.7 中断优先级寄存器 499

22.4 直流电压测量及串口显示 500

22.4.1 直流分压电路原理 500

22.4.2 软件设计流程 501

22.4.3 具体实现过程 502

22.5 直流电压测量及LCD屏显示 504

22.5.1 硬件电路设计 504

22.5.2 1602字符LCD原理 504

22.5.3 软件设计流程 508

22.5.4 具体实现过程 509

22.6 交流电压测量及LCD屏显示 513

22.6.1 硬件电路设计 513

22.6.2 12864图形点阵LCD原理 514

22.6.3 软件设计流程 521

22.6.4 ADC外部输入信号要求 523

22.6.5 具体实现过程 524

22.7 温度测量及串口显示 530

第23章 STC单片机SPI原理及实现 535

23.1 STC SPI模块结构及功能 535

23.1.1 SPI传输特点 535

23.1.2 SPI模块功能 535

23.1.3 SPI接口信号 536

23.1.4 SPI接口的数据通信方式 537

23.1.5 SPI模块内部结构 538

23.2 SPI模块寄存器组 539

23.2.1 SPI控制寄存器 539

23.2.2 SPI状态寄存器 540

23.2.3 SPI数据寄存器 540

23.2.4 中断允许寄存器2 541

23.2.5 中断优先级寄存器 541

23.2.6 控制SPI引脚位置寄存器 541

23.3 SPI模块配置及时序 542

23.3.1 SPI配置模式 542

23.3.2 主/从模式的注意事项 543

23.3.3 通过SS修改模式 543

23.3.4 写冲突 544

23.3.5 数据模式时序 544

23.4 7段数码管的驱动与显示 546

23.4.1 系统控制电路原理 546

23.4.2 7段数码管原理 547

23.4.3 74HCT595原理 548

23.4.4 系统软件控制流程 550

23.4.5 程序具体实现 550

第24章 STC单片机CCP/PCA/PWM模块原理及实现 554

24.1 CCP/PCA/PWM结构 554

24.2 CCP/PCA/PWM寄存器组 556

24.2.1 PCA工作模式寄存器 556

24.2.2 PCA控制寄存器 557

24.2.3 PCA比较捕获寄存器 557

24.2.4 PCA的16位计数器 560

24.2.5 PCA捕获/比较寄存器 560

24.2.6 PCA模块PWM寄存器 561

24.2.7 PCA模块引脚切换寄存器 563

24.3 CCP/PCA/PWM工作模式 564

24.3.1 捕获模式 564

24.3.2 16位软件定时器模式 565

24.3.3 高速脉冲输出模式 567

24.3.4 脉冲宽度调制模式 569

第25章 STC单片机增强型PWM发生器原理及实现 574

25.1 增强型PWM发生器简介 574

25.2 增强型PWM发生器相关寄存器组 575

25.2.1 端口配置寄存器 575

25.2.2 PWM配置寄存器 575

25.2.3 PWM控制寄存器 576

25.2.4 PWM中断标志寄存器 577

25.2.5 PWM外部异常控制寄存器 578

25.2.6 PWM计数器 579

25.2.7 PWM时钟选择寄存器 580

25.2.8 PWM2翻转计数器 580

25.2.9 PWM2控制寄存器 581

25.2.10 PWM3翻转计数器 582

25.2.11 PWM3控制寄存器 582

25.2.12 PWM4翻转计数器 583

25.2.13 PWM4控制寄存器 584

25.2.14 PWM5翻转计数器 585

25.2.15 PWM5控制寄存器 585

25.2.16 PWM6翻转计数器 586

25.2.17 PWM6控制寄存器 587

25.2.18 PWM7翻转计数器 588

25.2.19 PWM7控制寄存器 588

25.2.20 PWM中断优先级控制寄存器 589

25.3 生成单路PWM信号 590

25.4 生成两路互补PWM信号 592

25.5 步进电机的驱动和控制 593

25.5.1 五线四相步进电机工作原理 593

25.5.2 步进电机28BYJ48电气性能 594

25.5.3 步进电机的驱动 595

25.5.4 使用软件驱动步进电机 595

25.5.5 使用增强型PWM模块驱动步进电机 597

25.5.6 设计下载和验证 597

第26章 RTX51操作系统原理及实现 599

26.1 操作系统的必要性 599

26.1.1 单任务程序 599

26.1.2 轮询程序 599

26.2 操作系统基本知识 600

26.2.1 操作系统的作用 600

26.2.2 操作系统的功能 601

26.3 RTX51操作系统的任务 603

26.3.1 定义任务 603

26.3.2 管理任务 603

26.3.3 切换任务 604

26.4 RTX51操作系统内核函数 604

26.5 RTX51操作系统实现 608

26.5.1 RTX51操作系统实现1 608

26.5.2 RTX51操作系统实现2 611

26.5.3 RTX51操作系统实现3 612

第27章 综合项目实例：风扇转速控制系统的设计与实现 615

27.1 项目需求分析 615

27.1.1 划分软件和硬件边界 615

27.1.2 设计过程中的细节问题 616

27.2 离散PID控制算法及其参数 616

27.2.1 离散PID控制算法 616

27.2.2 参数整定方法 617

27.3 风扇原理、驱动和运动特性 619

27.3.1 风扇原理 619

27.3.2 风扇驱动 620

27.3.3 风扇运动特性 620

27.4 反馈信号处理方法 622

27.4.1 比较器的硬件设置 622

27.4.2 比较器的程序配置方案 623

27.4.3 比较器处理结果分析 623

27.5 输出测速信号的处理 625

27.5.1 设计思路 625

27.5.2 程序设计方案 625

27.6 单片机串口数据通信 626

27.6.1 设计思路 626

27.6.2 现象分析 627

27.7 PID控制算法中关键问题 627

27.8 系统的硬件结构原理图 629

27.9 控制系统设计代码 631

27.10 上位机应用程序开发 635

附录A STC单片机选型表 636

附录B STC四轴飞行器 643

附录C GNT-SMK-2开发板原理图 645