单片机C语言应用例

作者基于现有良好的单片机开发环境和近20年的教学经验，对单片机课程的传统教学模式进行了改革：首先通俗地介绍单片机的开发条件，接着通过一个简单实例，使读者能够完整地掌握单片机的整个开发过程，消除对单片机的“畏惧”感，然后再采用“边理论、边实践，学一样、会一样”的案例教学模式，使单片机的硬件结构在实例学习中逐步掌握。另外，由于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，使初学者在很短时间内就可以用C语言开发出功能强大的单片机实用系统。因此，本书可帮助读者快速、轻松地迈入单片机大门。

本书以MCS―51单片机为主体，从实际应用入手，结合大量实例循序渐进地讲述51单片机C语言编程方法，以及51单片机的硬件结构和功能应用。全书分为基础篇、应用篇和综合提高篇。所有实例均采用仿真软件Proteus仿真和实验板实验，使读者真正做到"边理论、边实践”，在实践中逐步掌握单片机的硬件结构和开发方法。

王会良,博士，副教授，毕业于西北工业大学，任职于河南科技大学机电工程学院，承担多项国家自然科学出版基金项目，参与出版多项著作。

目 录


基 础 篇
第1章 单片机概述及实验器材介绍 2
1．1 单片机概述 2
1．1．1　单片机的定义、分类与内部组成 2
1．1．2　单片机应用系统的结构及其工作过程 5
1．1．3　单片机的应用 6
1．2 单片机基础知识 7
1．2．1　数制与数制间的转换 7
1．2．2　单片机中数的表示方法及常用数制的对应关系 10
1．2．3　逻辑数据的表示 10
1．2．4　单片机中常用的基本术语 12
1．3 单片机入门的有效方法与途径 12
1．4 学习单片机的基本条件 13
1．4．1　软件条件 13
1．4．2　硬件条件 15
习题 16
第2章 单片机开发软件及开发过程 17
2．1 仿真软件Proteus的使用 17
2．1．1 Proteus的主要功能特点 17
2．1．2 实例1：功能感受―Proteus仿真单片机播放《渴望》主题曲 17
2．1．3 Proteus软件的界面与操作介绍 19
2．1．4 实例2：Proteus仿真设计快速入门 21
2．2 Keil C51的使用 31
2．2．1 单片机最小系统 31
2．2．2 实例3：用Keil C51编写点亮一个发光二极管的程序 31
2．3 程序烧录器及烧录软件的使用 38
习题与实验 38
第3章 逐步认识单片机基本结构 40
3．1 实例4：用单片机控制一个灯闪烁 40
3．1．1 实现方法 40
3．1．2 程序设计 40
3．1．3 用Proteus软件仿真 41
3．1．4 延时程序分析 43
3．2 实例5：将 P1口状态送入P0、P2和P3口 44
3．2．1 实现方法 44
3．2．2 程序设计 45
3．2．3 用Proteus软件仿真 45
3．2．4 用实验板实验 46
3．2．5 I/O口功能介绍 46
3．2．6 I/O口的结构分析 46
3．3 实例6：使用P3口流水点亮8位LED 49
3．3．1 实现方法 49
3．3．2 程序设计 50
3．3．3 用Proteus软件仿真 51
3．3．4 用实验板实验 51
3．4 实例7：通过对P3口地址的操作流水点亮8位LED 51
3．4．1 实现方法 51
3．4．2 程序设计 52
3．4．3 用Proteus软件仿真 53
3．4．4 用实验板实验 53
3．5 MCS―51单片机存储器的基本结构 53
3．5．1 程序存储器 53
3．5．2 数据存储器 53
3．6 单片机的复位电路 55
习题与实验 55
第4章 单片机C语言开发基础 56
4．1 C语言源程序的结构特点 56
4．2 标志符与关键字 57
4．3 C语言的数据类型与运算符 59
4．3．1 数据类型 59
4．3．2 运算符 62
4．3．3 实例8：用不同数据类型控制LED的闪烁 65
4．3．4 实例9：用P0口、P1 口分别显示加法和减法运算结果 68
4．3．5 实例10：用P0、P1口显示乘法运算结果 70
4．3．6 实例11：用P1、P0口显示除法运算结果 71
4．3．7 实例12：用自增运算控制P0口8位LED的闪烁花样 73
4．3．8 实例13：用P0口显示逻辑“与”运算结果 74
4．3．9 实例14：用P0口显示条件运算结果 74
4．3．10 实例15：用P0口显示按位“异或”运算结果 75
4．3．11 实例16：用P0显示左移运算结果 76
4．3．12 实例17：“万能逻辑电路”实验 77
4．3．13 实例18：用右移运算流水点亮P1口8位LED 78
4．4 C语言的语句 79
4．4．1 概述 79
4．4．2 控制语句 80
4．4．3 实例19：用if语句控制P0口8位LED的点亮状态 84
4．4．4 实例20：用switch语句控制P0口8位LED的点亮状态 86
4．4．5 实例21：用for语句设计鸣笛报警程序 88
4．4．6 实例22：用while语句控制P0口8位LED闪烁花样 92
4．4．7 实例23：用do-while语句控制P0口8位LED流水点亮 93
4．5 C语言的数组 95
4．5．1 数组的定义和引用 95
4．5．2 实例24：用字符型数组控制P0口8位LED流水点亮 97
4．5．3 实例25：用P0口显示字符串常量 98
4．6 C语言的指针 99
4．6．1 指针的定义与引用 100
4．6．2 实例26：用P0口显示指针运算结果 102
4．6．3 实例27：用指针数组控制P0口8位LED流水点亮 103
4．6．4 实例28：用数组的指针控制P0 口8 位LED流水点亮 104
4．7 C语言的函数 106
4．7．1 函数的定义与调用 106
4．7．2 实例29：用P0 、P1口显示整型函数返回值 109
4．7．3 实例30：用有参数函数控制P0口8位LED流水速度 111
4．7．4 实例31：用数组作为函数参数控制P0口8位LED流水点亮 112
4．7．5 实例32：用指针作为函数参数控制P0口8位LED流水点亮 113
4．7．6 实例33：用函数型指针控制P0口8位LED流水点亮 115
4．7．7 实例34：用指针数组作为函数的参数显示多个字符串 116
4．7．8 实例35：字符函数ctype．h应用举例 118
4．7．9 实例36：内部函数intrins．h应用举例 119
4．7．10 实例37：标准函数stdlib．h应用举例 121
4．7．11 实例38：字符串函数string．h应用举例 122
4．8 C语言的编译预处理 123
4．8．1 常用预处理命令介绍 123
4．8．2 实例39：宏定义应用举例 126
4．8．3 实例40：文件包含应用举例 127
4．8．4 实例41：条件编译应用举例 128
习题与实验 129
第5章 单片机的定时器/计数器 131
5．1 定时器/计数器的基本概念 131
5．2 定时器/计数器的结构及工作原理 132
5．2．1 定时器/计数器的结构 133
5．2．2 定时器/计数器的工作原理 133
5．3 定时器/计数器的控制 134
5．3．1 定时器/计数器的方式控制寄存器（TMOD） 134
5．3．2 定时器/计数器控制寄存器（TCON） 134
5．3．3 定时器/计数器的4种工作方式 135
5．3．4 定时器/计数器中定时/计数初值的计算 138
5．4 定时器/计数器应用举例 138
5．4．1 实例42：用定时器T0控制跑马灯实现 138
5．4．2 实例43：用定时器T1查询方式控制报警器鸣笛实现 140
习题与实验 142
第6章 单片机的中断系统 143
6．1 中断系统的基本概念 143
6．2 中断系统的结构及控制 144
6．2．1 中断系统的结构 144
6．2．2 中断系统的控制 145
6．3 中断系统应用举例 148
6．3．1 实例44：用定时器T0的中断方式控制跑马灯实现 148
6．3．2 实例45：用定时器T1分式1控制控制报警器鸣笛实现 149
6．3．3 实例46：用定时器T0的中断方式控制PWM波实现 151
6．3．4 实例47：用定时器T0的音乐播放器的实现 154
6．3．5 实例48：用定时器T0的门控制位测量外部正脉冲宽度 159
6．3．6 实例49：用外中断 测量负跳变信号累计数 161
习题与实验 163
第7章 串行通信技术 164
7．1 串行通信的基本概念 164
7．2 串行通信口的结构 166
7．3 串行通信口的控制 166
7．3．1 串行口控制寄存器SCON 167
7．3．2 电源控制寄存器PCON 167
7．3．3 4种工作方式与波特率的设置 168
7．4 串行通信口应用举例 171
7．4．1 实例50：基于方式1的单工通信 171
7．4．2 实例51：基于方式3的单工通信 173
7．4．3 实例52：单片机向计算机发送数据 176
7．4．4 实例53：计算机控制单片机LED显示 178
习题与实验 180
应 用 篇
第8章 接口技术 182
8．1 LED数码管接口技术 182
8．1．1 LED数码管的原理和接口电路 182
8．1．2 实例54：用LED数码管显示数字“5” 184
8．1．3 实例55：用LED数码管循环显示数字0～9 185
8．1．4 实例56：用数码管慢速动态扫描显示数字“1234” 186
8．1．5 实例57：快速动态扫描显示数字“1234” 188
8．1．6 实例58：点阵LED动态显示实现 189
8．2 键盘接口技术 191
8．2．1 独立式键盘的工作原理 192
8．2．2 实例59：无软件消抖的独立式键盘输入实验 193
8．2．3 实例60：带软件消抖的独立式键盘输入实验 194
8．2．4 实例61：CPU控制的键盘扫描实验 195
8．2．5 实例62：定时器中断控制的键盘扫描实验 200
8．2．6 实例63：“一键多能”实验 201
8．2．7 实例64：独立式键盘控制步进电动机实验 204
8．2．8 矩阵键盘的工作原理 209
8．2．9 实例65：矩阵键盘按键值的数码管显示 210
8．2．10 实例66：简易电子琴设计 214
8．3 字符型LCD接口技术 220
8．3．1 1602字符型LCD简介 220
8．3．2 实例67：用LCD显示字符“A” 225
8．3．3 实例68：液晶时钟设计 230
习题与实验 231
第9章 新型串行接口芯片应用 232
9．1 I2C总线器件及其应用实例 232
9．1．1 I2C总线接口 232
9．1．2 实例69：将按键次数写入AT24C02，再读出送LCD显示 235
9．1．3 实例70：对I2C总线上挂接两个AT24C02的读/写操作 236
9．1．4 实例71：将“好人一生平安”乐谱写入AT24C02并播放 238
9．2 单总线器件及其应用实例 239
9．2．1 单总线简介 239
9．2．2 实例72：DS18B20温度检测及其LCD显示 244
9．3 SPI总线接口芯片及其应用实例 245
9．3．1 SPI串行总线简介 245
9．3．2 实例73：将数据“0xaa”写入X5045再读出送P1口显示 248
9．3．3 实例74：将流水灯控制码写入X5045并读出送P1口显示 250
9．3．4 实例75：对SPI总线上挂接的两个X5045的读/写操作 251
习题与实验 252
第10章 常用功能器件应用举例 254
10．1 模/数（A/D）转换器件 254
10．1．1 A/D转换基础 254
10．1．2 实例76：基于ADC0832的5V直流数字电压表 256
10．2 数/模（D/A）转换器件 258
10．2．1 D/A转换基础 258
10．2．2 实例77：用DAC0832产生锯齿波电压 260
10．3 红外线遥控信号接收器件 261
10．3．1 红外线信号接收基础 261
10．3．2 实例78：用P1口显示红外遥控器的按键值 263
10．3．3 实例79：用红外线遥控器控制继电器 265
10．4 适时时钟芯片 266
10．4．1 常用适时时钟芯片介绍 267
10．4．2 实例80：基于DS1302的日历时钟 269
习题与实验 271
综合提高篇
第11章 综合应用实例 274
11．1 实例81：中文字符的液晶显示 274
11．1．1 图形点阵显示器简介 274
11．1．2 仿真原理图设计 278
11．1．3 程序设计与仿真 279
11．2 实例82：12位A/D转换器TLC2543的使用 284
11．2．1 TLC2543介绍 284
11．2．2 仿真原理图设计 286
11．2．3 程序设计与仿真 288
11．3 实例83：二线制串行接口传感器SHT11的使用 293
11．3．1 智能温、湿度传感器SHT11介绍 293
11．3．2 仿真原理图设计 295
11．3．3 程序设计与仿真 295
11．4 实例84：电压型传感器的使用 302
11．4．1 FS4003传感器介绍 302
11．4．2 仿真原理图设计 304
11．4．3 程序设计与仿真 305
11．5 实例85：RS―232型数字传感器的使用 310
11．5．1 FS4003传感器的串口通信协议介绍 310
11．5．2 仿真原理图设计 310
11．5．3 程序设计与仿真 311
11．6 实例86：电流型传感器应用举例 318
11．6．1 电流型传感器的使用基础 318
11．6．2 仿真原理图设计 319
11．6．3 程序设计与仿真 321
11．7 实例87：基于化学传感器的氧浓度检测仪设计 323
11．7．1 R―17MED化学传感器简介 323
11．7．2 硬件仿真电路设计 324
11．7．3 程序设计与仿真 325
11．8 实例88：单片机向RS―485 型传感器发送读取命令 327
11．8．1 RS―485通信简介 328
11．8．2 TTL/RS―485转换的仿真原理图设计 329
11．8．3 程序设计与仿真 331
11．9 实例89：单片机从RS―485型传感器接收数据 333
11．9．1 RS―485传感器返回数据的格式 333
11．9．2 仿真原理图设计 334
11．9．3 程序设计与仿真 334
11．10 实例90：用VB实现单片机和计算机的串行通信 337
11．10．1 开发背景 337
11．10．2 开发要求 337
11．10．3 Visual Basic 6．0 简介 337
11．10．4 添加MSComm控件与基本属性设置 338
11．10．5 Visual Basic 6．0实现串行通信的过程 339
11．11 实例91：LabVIEW环境下串行通信编程 345
11．11．1 开发环境 345
11．11．2 上下位机程序设计 346
11．11．3 程序结果 353
11．12 实例92：手部握力评估仪设计 353
11．12．1 系统工作原理 353
11．12．2 仿真原理图设计 354
11．12．3 程序设计与仿真 355
11．13 实例93：心率测量系统设计 359
11．13．1 系统工作原理 359
11．13．2 仿真原理图设计 360
11．13．3 程序设计与仿真 361
11．14 实例94：基于铂热电阻的防火系统设计 367
11．14．1 系统的工作原理 367
11．14．2 仿真原理图设计 368
11．14．3 程序设计与仿真 370
11．15 实例95：基于LabVIEW和Proteus的温度控制仿真 372
11．15．1 系统工作原理 372
11．15．2 仿真原理图设计 373
11．15．3 程序设计与仿真 376
11．16 实例96：K型热电偶的冷端自动补偿设计 381
11．16．1 系统的工作原理 381
11．16．2 仿真原理图设计 382
11．16．3 程序设计与仿真 383
11．17 实例97：电动机测速表设计 385
11．17．1 系统的工作原理 385
11．17．2 仿真原理图设计 386
11．17．3 程序设计与仿真 387
11．18 实例98：基于PWM的直流电动机调速系统设计 389
11．18．1 系统的工作原理 389
11．18．2 仿真原理图设计 389
11．18．3 程序设计与仿真 390
11．19 实例99：热敏打印机驱动程序设计 392
11．19．1 系统的工作原理 392
11．19．2 仿真原理图设计 393
11．19．3 程序设计与仿真 393
11．20 实例100：航空发动机热电偶信号模拟电压源设计 395
11．20．1 系统的工作原理 395
11．20．2 电路原理图设计 396
11．20．3 程序设计 396
参考文献 399

前 言

《单片机C语言应用100例》第1版自2009年10月出版以来，得到了读者的支持与肯定，在短短的3年时间内重印7次，并于2013年出版本书第2版。

第3版对第2版的一些例子进行了修改，扩宽了单片机应用领域。

本书作者从事单片机开发工作多年，常有读者及学员问及：“如何才能快速入门？”我本人的体会：一定要动手做！仅仅看书是远远不够的。和很多的读者一样，包括单片机在内的许多知识，我都是通过读书等方法自学的。作者深深地认识到，一本好书对于自学者来说其重要性是不言而喻的，一本好的书可以引导学习者进入知识的大门，一本不合适的书则会断送学习者的热情。因此，作者基于现有良好的单片机开发环境和近20年的教学经验，对单片机课程的传统教学模式进行了改革：首先通俗地介绍单片机的开发条件，接着通过一个简单实例，使读者能够完整地掌握单片机的整个开发过程，消除对单片机的“畏惧”感，然后再采用“边理论、边实践，学一样、会一样”的案例教学模式，使单片机的硬件结构在实例学习中逐步掌握。另外，由于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，使初学者在很短时间内就可以用C语言开发出功能强大的单片机实用系统。因此，本书可帮助读者快速、轻松地迈入单片机大门。

本书第1版出版后，受到了读者的欢迎，许多读者认为“这是单片机入门的好书”、“本书的确可以做到轻松入门”、“本书值得向入门者推荐”。

本书由王会良、王东锋、董冠强编著。其中，第1～4章由河南科技大学王会良编写；第5～7章由河南科技大学董冠强编写；第8章由郑州电子信息职业技术学院曲利红编写；第9～10章由河南科技大学李向攀编写；第11章由空军第一航空学院王东锋编写。全书由王会良统稿并定稿。

为便于读者学习，本书有配套的实验器材设备，其能进行的实验有流水灯控制、数码管显示、键盘控制、音乐播放、继电器控制、步进电动机控制、SPI 通信、I2C通信、液晶显示、红外接收、模/数转换、数/模转换、温度检测和串口通信等。

本书附送超值视频光盘主要内容如下：

（1）单片机仿真软件Proteus的教学视频；

（2）单片机开发软件Keil的教学视频；

（3）前80例仿真实例与源程序；

（4）第11章仿真实例与源程序；

（5）配套实验板的加工图纸，读者可拿到工厂直接加工成PCB，自己焊接上元器件即可进行实验。

由于水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

王会良

2017年4月