学习情境一 显示系统设计与制作 1
【训练项目1-1】 跑马灯的设计与制作 2
一、项目要求 2
二、项目实训仪器、设备及实训材料 2
三、项目实施过程及其步骤 2
任务1 控制一个LED闪烁 2
任务2 制作8位LED跑马灯 15
四、思考与分析 19
1.1 什么是单片机 19
1.1.1 基本概念与特点 19
1.1.2 8051内核单片机 20
1.2 8051内核单片机的引脚及内部结构 21
1.2.1 单片机的引脚 21
1.2.2 单片机的内部结构 23
1.3 8051内核单片机的存储器结构 25
1.3.1 片内数据存储器 26
1.3.2 片外数据存储器 29
1.3.3 程序存储器 29
1.4 单片机开发环境 30
1.4.1 单片机开发工具 30
1.4.2 Keil与Proteus软件介绍 30
1.4.3 单片机实训板介绍 30
【训练项目1-2】 数码管静态显示系统设计与制作 32
一、项目要求 32
二、项目实训仪器、设备及实训材料 32
三、项目实施过程及其步骤 32
任务1 实现0～F任意字符显示 32
任务2 实现0～F字符循环显示 34
四、思考与分析 36
1.5 数码管的结构与原理 36
1.5.1 数码管的结构 36
1.5.2 数码管的工作原理 36
1.6 C语言数据类型、运算符与表达式 38
1.6.1 数据与数据类型 38
1.6.2 常量与变量 39
1.6.3 运算符和表达式 42
1.7 基本语句及结构化程序设计 48
1.7.1 表达式语句和复合语句 49
1.7.2 选择语句 50
1.7.3 循环语句 56
1.8 单片机I/O端口及其应用 61
1.8.1 单片机I/O端口结构 62
1.8.2 单片机I/O端口负载能力 62
【训练项目1-3】数码管动态显示系统设计与制作 64
一、项目要求 64
二、项目实训仪器、设备及实训材料 64
三、项目实施过程及其步骤 64
任务1 实现任意数字显示 64
任务2 实现简易时钟显示 69
四、思考与分析 73
1.9 数组 73
1.9.1 数组及数组元素的概念 73
1.9.2 一维数组 74
1.9.3 二维数组 76
1.9.4 字符数组 76
1.9.5 数组与内存空间 78
1.10 函数 78
1.10.1 函数的分类 78
1.10.2 函数的定义 79
1.10.3 函数的调用 81
1.10.4 数组作为函数的参数 82
1.10.5 局部变量和全局变量 84
1.10.6 内部函数和外部函数 87
【训练项目1-4】 LED点阵显示屏设计与制作 90
一、项目要求 90
二、项目实训仪器、设备及实训材料 90
三、项目实施过程及其步骤 90
任务1 单色LED点阵显示屏设计与制作 90
任务2 双色LED点阵显示屏设计与制作 93
四、思考与分析 97
1.11 LED点阵模块结构及原理 97
1.11.1 LED点阵模块的种类及结构 97
1.11.2 LED点阵模块原理 98
【训练项目1-5】 字符型LCD显示系统设计与制作 99
一、项目要求 99
二、项目实训仪器、设备及实训材料 99
三、项目实施过程及其步骤 99
任务1 实现任意字符显示 99
任务2 制作简易电子钟 104
四、思考与分析 110
1.12 字符型LCD屏的种类及工作原理 110
1.12.1 字符型LCD屏的种类 111
1.12.2 字符型LCD屏工作原理 111
1.13 指针 116
1.13.1 指针的基本概念 116
1.13.2 数组指针和指向数组的指针变量 118
1.13.3 指向多维数组的指针和指针变量 120
【训练项目1-6】 点阵型LCD显示系统设计与制作 120
一、项目要求 120
二、项目实训仪器、设备及实训材料 120
三、项目实施过程及其步骤 120
任务1 带字库的LCD显示系统设计与制作 120
任务2 不带字库的LCD显示系统设计与制作 128
四、思考与分析 137
1.14 点阵型LCD屏的工作原理 137
1.14.1 带字库的128×64点阵型LCD屏 137
1.14.2 不带字库的128×64点阵型LCD屏 142
知识梳理与小结 145
习题一 146
学习情境二 键盘系统设计与制作 150
【训练项目2-1】 独立键盘系统设计与制作 150
一、项目要求 150
二、项目实训仪器、设备及实训材料 150
三、项目实施过程及其步骤 150
任务1 实现键盘循环“＋”或“－”功能 150
任务2 实现键盘循环左、右移循环选择“＋”或“－”功能 153
四、思考与分析 158
2.1 中断 159
2.1.1 中断系统的结构 159
2.1.2 中断相关寄存器 159
2.1.3 中断处理 162
2.2 定时器／计数器 164
2.2.1 定时器／计数器的相关寄存器 165
2.2.2 定时器／计数器的工作方式 166
2.2.3 定时器／计数器的初始化 170
2.3 单片机与键盘接口 171
2.3.1 键盘去抖动 171
2.3.2 独立键盘 171
2.3.3 矩阵键盘 171
【训练项目2-2】矩阵键盘系统设计与制作 173
一、项目要求 173
二、项目实训仪器、设备及实训材料 173
三、项目实施过程及其步骤 173
任务1 实现任意数字输入 173
任务2 实现简易计算器 176
四、思考与分析 184
知识梳理与小结 184
习题二 184
学习情境三 通信系统设计与制作 186
【训练项目3-1】 串口通信系统设计与制作 187
一、项目要求 187
二、项目实训仪器、设备及实训材料 187
三、项目实训内容与步骤 187
任务1 实现单片机之间的双机通信 187
任务2 实现单片机之间的多机通信 191
任务3 实现单片机与PC机之间的通信 197
四、思考与分析 201
3.1 串行通信 202
3.1.1 串行通信基础 202
3.1.2 8051内核单片机的串行口 205
【训练项目3-2】 I2C通信系统设计与制作 211
一、项目描述 211
二、项目实训仪器、设备及实训材料 211
三、项目实施过程及其步骤 211
四、思考与分析 216
3.2 I2C串行接口的EEPROM 216
3.2.1 I2C总线工作原理 216
3.2.2 AT24C02器件介绍 218
3.2.3 AT24C02寻址及读写操作 218
知识梳理与小结 220
习题三 221
学习情境四 传感系统设计与制作 222
【训练项目4-1】 红外传感系统设计与制作 223
一、项目要求 223
二、项目实训仪器、设备及实训材料 223
三、项目实施过程及其步骤 223
任务1 红外遥控器测试仪设计与制作 223
任务2 红外遥控接收解码系统设计与制作 224
四、思考与分析 227
4.1 红外传感器 227
4.1.1 红外遥控发射电路 227
4.1.2 红外遥控接收电路 229
【训练项目4-2】 温度传感系统设计与制作 230
一、项目要求 230
二、项目实训仪器、设备及实训材料 230
三、项目实施过程及其步骤 230
任务1 单点温度传感系统设计与制作 230
任务2 多点温度传感系统设计与制作 238
四、思考与分析 242
4.2 DS18B20数字传感器 242
4.2.1 DS18B20测温原理 243
4.2.2 DS18B20的控制命令 244
4.2.3 单总线操作 245
【训练项目4-3】光热敏传感系统设计与制作 246
一、项目要求 246
二、项目实训仪器、设备及实训材料 246
三、项目实施过程及其步骤 246
任务1 模拟路灯控制系统 246
任务2 热敏传感系统设计与制作 247
四、思考与分析 252
4.3 光热敏传感器 252
4.3.1 光敏电阻工作原理 252
4.3.2 热敏电阻工作原理 253
4.4 PCF8591介绍 253
4.4.1 通信格式与功能 254
4.4.2 A/D转换 255
4.4.3 D/A转换 255
知识梳理与小结 256
习题四 257
学习情境五 电子时钟设计与制作 258
【训练项目5-1】 简易万年历设计与制作 259
一、项目描述 259
二、项目实训仪器、设备及实训材料 259
三、项目实施过程及其步骤 259
四、思考与分析 275
5.1 DS1302芯片工作原理及应用 275
5.1.1 DS1302芯片引脚 275
5.1.2 DS1302寄存器和读写操作 276
5.2 结构 278
5.2.1 结构的定义和引用 278
5.2.2 结构数组 281
5.2.3 指向结构类型数据的指针 282
5.3 共用体 285
5.4 枚举 286
5.5 typedef的用法 287
【训练项目5-2】带远程监控的万年历设计与制作 288
一、项目描述 288
二、项目实训仪器、设备及实训材料 288
三、项目实施过程及其步骤 289
四、思考与分析 292
知识梳理与小结 292
习题五 293
附录 295
参考文献 304