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第1章 51单片机的内部模块1

1.1 51单片机及其应用系统概述1

1.1.1 51单片机应用系统的构成和设计流程2

1.1.2 “最小”51单片机应用系统4

1.2 51单片机内部模块的基础应用5

1.2.1 内部模块基础5

1.2.2 并行I/O模块6

1.2.3 定时计数器模块7

1.2.4 中断系统和外部中断模块13

1.2.5 串行通信模块18

1.3 51单片机内部模块的高级应用24

1.3.1 使用定时计数器扩展外部中断24

1.3.2 使用I/O端口模拟串行通信端口25

1.3.3 串行通信模块的波特率自适应29

1.3.4 使用软件扩展多级中断应用32

1.3.5 定时计数器的可控PWM输出36

第2章 51单片机的常用算法和函数模块39

2.1 51单片机的库函数基础39

2.1.1 函数库和头文件分类39

2.1.2 自定义库40

2.1.3 库函数的使用41

2.2 51单片机常用函数模块41

2.2.1 内部函数_crol_()41

2.2.2 内部函数_nop_()42

2.2.3 输入／输出函数putchar()44

2.2.4 输入／输出函数printf()45

2.2.5 随机数生成函数rand()和srand()48

2.3 51单片机的常用算法模块52

2.3.1 统计字节中1的个数52

2.3.2 软件延时／定时53

2.3.3 排序算法53

第3章 扩展51单片机外围模块的方法55

3.1 地址—数据总线扩展55

3.2 串行通信模块扩展58

3.3 I2C总线扩展58

3.3.1 I2C总线基础58

3.3.2 I2C总线接口扩展的驱动库函数61

3.4 SPI总线扩展67

3.4.1 SPI总线基础67

3.4.2 SPI总线接口扩展的驱动库函数69

3.5 l-wire总线扩展70

3.5.1 l-wire总线扩展原理70

3.5.2 l-wire总线扩展的驱动库函数72

第4章 51单片机的I/O引脚模块75

4.1 译码器模块75

4.1.1 译码器模块的应用场合75

4.1.2 译码器模块的应用基础76

4.1.3 译码器模块的应用实例——简易流水灯78

4.2 锁存器模块79

4.2.1 锁存器模块的应用场合80

4.2.2 锁存器模块的应用基础80

4.2.3 锁存器模块的应用实例——秒表82

4.3 三态门模块84

4.3.1 三态门模块的应用场合84

4.3.2 三态门模块的应用基础84

4.3.3 三态门模块的应用实例——地址输入86

4.4 串行输入并行输出模块88

4.4.1 串行输入并行输出模块的应用场合88

4.4.2 串行输入并行输出模块的应用基础88

4.4.3 串行输入并行输出模块的应用实例——秒计时90

4.5 并行输入串行输出模块93

4.5.1 并行输入串行输出模块的应用场合93

4.5.2 并行输入串行输出模块的应用基础93

4.5.3 并行输入串行输出模块的应用实例——读取拨码开关状态95

4.6 可编程I/O扩展芯片Intel825596

4.6.1 可编程I/O扩展芯片Intel8255的应用场合96

4.6.2 可编程I/O扩展芯片Intel8255的应用基础97

4.6.3 可编程I/O扩展芯片Intel8255的应用实例——扩展输入／输出100

4.7 I/O引脚模块的应用实例——电子抽奖系统102

4.7.1 电子抽奖系统的需求分析103

4.7.2 电子抽奖系统的电路设计103

4.7.3 电子抽奖系统的应用代码105

第5章 51单片机的用户输入通道模块111

5.1 独立按键111

5.1.1 独立按键的应用场合111

5.1.2 独立按键的应用基础112

5.1.3 独立按键的应用实例——加减计数113

5.2 拨码开关116

5.2.1 拨码开关的应用场合116

5.2.2 拨码开关的应用基础117

5.2.3 拨码开关的应用实例——开关状态显示118

5.3 行列扫描键盘120

5.3.1 行列扫描键盘的应用场合121

5.3.2 行列扫描键盘的应用基础121

5.3.3 行列扫描键盘的应用实例123

5.4 PS/2键盘126

5.4.1 PS/2键盘的应用场合126

5.4.2 PS/2键盘的应用基础126

5.4.3 PS/2键盘的应用实例——扫描码输出130

5.5 用户输入模块的应用实例——带计时功能的计算器137

5.5.1 计算器的需求分析138

5.5.2 计算器的电路设计139

5.5.3 计算器的应用代码140

第6章 51单片机的LED显示模块151

6.1 发光二极管151

6.1.1 发光二极管的应用场合151

6.1.2 发光二极管的应用基础152

6.1.3 发光二极管的应用实例——流水灯153

6.2 单位数码管155

6.2.1 单位数码管的应用场合155

6.2.2 单位数码管的应用基础155

6.2.3 单位数码管的应用实例——“流水数字”显示159

6.3 多位数码管161

6.3.1 多位数码管的应用场合161

6.3.2 多位数码管的应用基础161

6.3.3 多位数码管的应用实例——移动数字效果显示165

6.4 数码管驱动芯片MAX7219167

6.4.1 数码管驱动芯片MAX7219的应用场合167

6.4.2 数码管驱动芯片MAX7219的应用基础168

6.4.3 数码管驱动芯片MAX7219的应用实例——当前日期显示175

6.5 数码管和键盘驱动芯片CH452176

6.5.1 数码管和键盘驱动芯片CH452的应用场合176

6.5.2 数码管和键盘驱动芯片CH452的应用基础176

6.5.3 数码管和键盘驱动芯片CH452的应用实例——串口数据显示和按键状态返回190

6.6 LED显示模块的应用实例——简易频率计193

6.6.1 简易频率计的需求分析193

6.6.2 简易频率计的电路设计195

6.6.3 简易频率计的应用代码196

第7章 51单片机的液晶显示模块201

7.1 数字字符液晶1602201

7.1.1 数字字符液晶1602的应用场合201

7.1.2 数字字符液晶1602的应用基础202

7.1.3 数字字符液晶1602的应用实例——字符串显示208

7.2 汉字图形液晶12864208

7.2.1 汉字图形液晶12864的应用场合208

7.2.2 汉字图形液晶12864的应用基础209

7.2.3 汉字图形液晶12864的应用实例——混合显示215

7.3 点阵显示模块221

7.3.1 点阵显示模块的应用场合221

7.3.2 点阵显示模块的应用基础221

7.3.3 点阵显示模块的应用实例——“流水字符”显示224

7.4 带字库的汉字图形液晶12864227

7.4.1 带字库的汉字图形液晶12864的应用场合227

7.4.2 带字库的汉字图形液晶12864的应用基础228

7.4.3 带字库的汉字图形液晶12864的应用实例——显示串口接收数据和图形238

7.5 液晶显示模块的应用实例——俄罗斯方块242

7.5.1 俄罗斯方块的需求分析242

7.5.2 俄罗斯方块的电路设计244

7.5.3 俄罗斯方块的应用代码245

第8章 51单片机的语音和打印输出模块259

8.1 蜂鸣器259

8.1.1 蜂鸣器的应用场合259

8.1.2 蜂鸣器的应用基础260

8.1.3 蜂鸣器的应用实例——按键提示音262

8.2 录放音芯片264

8.2.1 录放音芯片的应用场合264

8.2.2 录放音芯片的应用基础264

8.2.3 录放音芯片的应用实例——录放操作268

8.3 文本语言芯片271

8.3.1 文本语音芯片的应用场合271

8.3.2 文本语音芯片的应用基础271

8.3.3 文本语音芯片的应用实例——来电提示音279

8.4 打印机模块281

8.4.1 打印机模块的应用场合281

8.4.2 打印机模块的应用基础281

8.4.3 打印机模块的应用实例——温度打印输出285

8.5 语音和打印输出的应用实例——简易电子琴288

8.5.1 简易电子琴的需求分析288

8.5.2 简易电子琴的电路设计290

8.5.3 简易电子琴的应用代码291

第9章 51单片机的驱动和执行机构297

9.1 三极管297

9.1.1 三极管的应用场合297

9.1.2 三极管的应用基础298

9.1.3 三极管的应用实例——大功率灯泡闪烁299

9.2 达林顿管300

9.2.1 达林顿管的应用场合300

9.2.2 达林顿管的应用基础300

9.2.3 达林顿管的应用实例——发光二极管流水点亮302

9.3 光电隔离器302

9.3.1 光电隔离器的应用场合303

9.3.2 光电隔离器的应用基础304

9.3.3 光电隔离器的应用实例306

9.4 直流电动机306

9.4.1 直流电动机的应用场合306

9.4.2 直流电动机的应用基础306

9.4.3 直流电动机的应用实例——串口控制直流电动机转动309

9.5 步进电动机312

9.5.1 步进电动机的应用场合312

9.5.2 步进电动机的应用基础312

9.5.3 步进电动机的应用实例——串口控制步进电动机转动317

9.6 步进电动机驱动模块321

9.6.1 步进电动机驱动模块的应用场合321

9.6.2 步进电动机驱动模块的应用基础321

9.6.3 步进电动机驱动模块的应用实例——按键控制步进电动机转动323

9.7 继电器326

9.7.1 继电器的应用场合327

9.7.2 继电器的应用基础327

9.7.3 继电器的应用实例——继电器控制329

9.8 驱动和执行机构的应用实例——天车控制系统332

9.8.1 天车控制系统的需求分析332

9.8.2 天车控制系统的电路设计333

9.8.3 天车控制系统的应用代码335

第10章 51单片机的A/D模块339

10.1 A/D模块基础339

10.1.1 A/D变换的过程340

10.1.2 A/D变换的应用电路构成342

10.1.3 A/D变换的保持电路343

10.1.4 A/D芯片的分类343

10.1.5 A/D芯片的选择343

10.1.6 A/D芯片对电源的需求345

10.2 8位并行8通道A/D芯片345

10.2.1 ADC0809的应用基础345

10.2.2 ADC0809的应用实例——串口输出ADC0809多通道模拟信号采集353

10.3 12位并行8通道A/D芯片356

10.3.1 MAX197的应用基础356

10.3.2 MAX197的应用实例——串口输出MAX197多通道模拟信号采集360

10.4 12位串行多通道A/D芯片363

10.4.1 TLC2543的应用基础364

10.4.2 TLC2543的应用实例——串口输出TLC2543多通道模拟信号采集369

10.5 I2C接口高精度A/D芯片371

10.5.1 ADS1100的应用基础371

10.5.2 ADS1100的应用实例380

10.6 16位串行接口多通道A/D芯片380

10.6.1 AD977A的应用基础380

10.6.2 AD977A的应用实例388

10.7 A/D模块的应用实例——太阳能电池监控模块388

10.7.1 太阳能电池监控模块的需求分析388

10.7.2 太阳能电池监控模块的电路设计389

10.7.3 太阳能电池监控模块的应用代码393

第11章 51单片机的D/A模块407

11.1 D/A模块基础407

11.1.1 D/A转换的过程407

11.1.2 D/A芯片的分类409

11.1.3 D/A芯片的选择409

11.1.4 D/A芯片对电源的需求410

11.2 8位并行D/A芯片411

11.2.1 DAC0832的应用基础411

11.2.2 DAC0832的应用实例——模拟波形输416

11.3 8位串行D/A芯片420

11.3.1 MAX517的应用基础420

11.3.2 MAX517的应用实例——输出正弦波422

11.4 10位串行D/A芯片424

11.4.1 TLC5615的应用基础424

11.4.2 TLC5615的应用实例——输出锯齿波427

11.5 12位并行D/A芯片428

11.5.1 MAX527的应用基础428

11.5.2 MAX527的应用实例433

11.6 16位串行D/A芯片433

11.6.1 MAX541的应用基础433

11.6.2 MAX541的应用实例436

11.7 串行A/D和D/A芯片436

11.7.1 PCF8591的应用基础437

11.7.2 PCF8591的应用实例——AD模拟量采集和DA模拟量输出440

11.8 信号发生器芯片MAX038441

11.8.1 MAX038的应用基础441

11.8.2 MAX038的应用实例444

11.9 D/A模块的应用实例——简易波形发生器444

11.9.1 简易波形发生器的需求分析444

11.9.2 简易波形发生器的电路设计445

11.9.3 简易波形发生器的应用代码446

第12章 51单片机的时钟传感器模块451

12.1 51单片机应用系统中的时钟信息获取451

12.2 内部定时计数器452

12.3 并行总线接口时钟模块453

12.3.1 DS12C887的应用基础453

12.3.2 DS12C887的应用实例——路灯自动开关控制461

12.4 I2C总线接口时钟模块463

12.4.1 PCF8563的应用基础464

12.4.2 PCF8563的应用实例472

12.5 SPI总线接口时钟模块474

12.5.1 DS1302的应用基础474

12.5.2 DS1302的应用实例——时钟信息读取479

12.6 时钟传感器模块的应用实例——简单数字时钟481

12.6.1 简单数字时钟的需求分析481

12.6.2 简单数字时钟的电路设计482

12.6.3 简单数字时钟的应用代码483

第13章 51单片机的温度传感器模块485

13.1 51单片机应用系统中的温度信息获取485

13.2 l-wire总线接口温度模块486

13.2.1 DS18B20的应用基础487

13.2.2 DS18B20的应用实例——DS18B20温度数据采集492

13.3 I2C总线接口温度模块494

13.3.1 DS1621的应用基础494

13.3.2 DS1621的应用实例——DS1621温度数据采集498

13.4 SPI总线接口温度模块500

13.4.1 TC77的应用基础500

13.4.2 TC77的应用实例504

13.5 温度传感器模块的应用实例——多点温度采集系统504

13.5.1 多点温度采集系统的需求分析505

13.5.2 多点温度采集系统的电路设计506

13.5.3 多点温度采集系统的应用代码507

第14章 51单片机的常用其他传感器模块515

14.1 温度传感器515

14.1.1 SHT75的应用基础515

14.1.2 SHT75的应用实例——SHT75湿度和温度数据采集523

14.2 压力传感器525

14.2.1 MPX4115的应用基础525

14.2.2 MPX4115的应用实例527

14.3 定位传感器527

14.3.1 数字罗盘基础527

14.3.2 GPS模块基础528

14.3.3 NMEA-1083规范528

14.4 数字罗盘传感器532

14.4.1 HMR3000的应用基础532

14.4.2 HMR3000的应用实例——航向、俯仰、横滚数据采集535

14.5 GPS传感器537

14.5.1 GARMIN 25LP的应用基础537

14.5.2 GARMIN 25LP的应用实例——GPS地理信息采集541

14.6 倾角传感器545

14.6.1 TS1120的应用基础546

14.6.2 TS1120的应用实例548

14.7 超声距离传感器548

14.7.1 HC-SR04的应用基础549

14.7.2 HC-SR04的应用实例——距离测量551

14.8 传感器模块的应用实例——手持倾角仪554

14.8.1 手持倾角仪的需求分析554

14.8.2 手持倾角仪的电路设计554

14.8.3 手持倾角仪的应用代码556

第15章 51单片机的有线通信模块567

15.1 51单片机的有线通信模块设计概述567

15.2 RS-232协议芯片568

15.2.1 MAX232的应用基础568

15.2.2 MAX232的应用实例571

15.3 RS485协议芯片572

15.3.1 MAX485的应用基础572

15.3.2 MAX485的应用实例——51单片机和PC进行远程数据交换574

15.4 RS-422协议芯片576

15.4.1 MAX491的应用基础576

15.4.2 MAX491的应用实例579

15.5 高速光电隔离芯片579

15.5.1 6N137的应用基础580

15.5.2 6N137的应用实例582

15.6 CAN总线芯片583

15.6.1 SJA1000的应用基础583

15.6.2 SJA1000的应用实例——串口CAN总线桥588

15.7 电力线总线芯片592

15.7.1 SSCP300的应用基础593

15.7.2 SSCP300的应用实例——SSCP300数据发送和接收597

15.8 USB通信桥芯片600

15.8.1 CP2102的应用基础600

15.8.2 CP2102的应用实例605

15.9 51单片机应用系统的通信模型和通信协议设计605

15.9.1 51单片机应用系统的通信模型606

15.9.2 51单片机应用系统的通信协议设计606

15.10 有线通信模块的应用实例——远程仓库温度监测系统607

15.10.1 远程仓库湿度监测系统的需求分析607

15.10.2 远程仓库湿度监测系统的电路设计608

15.10.3 远程仓库湿度监测系统的应用代码609

第16章 51单片机的无线通信模块613

16.1 51单片机的无线通信模块设计概述613

16.2 红外芯片613

16.2.1 红外芯片的应用基础614

16.2.2 红外芯片的应用实例——红外按键信息解析621

16.3 433MHz无线通信模块623

16.3.1 无线通信模块的应用基础623

16.3.2 无线通信模块的应用实例——PTR8000串口通信桥633

第17章 51单片机的小容量存储模块637

17.1 外部单口RAM芯片637

17.1.1 6264的应用基础638

17.1.2 6264的应用实例——外部大容量RAM的使用641

17.2 外部双口RAM芯片643

17.2.1 IDT7132的应用基础643

17.2.2 IDT7132的应用实例——使用双口RAM进行双机通信647

17.3 外部ROM芯片649

17.3.1 2716的应用基础649

17.3.2 2716的应用实例651

17.4 FIFO芯片651

17.4.1 CY7C419的应用基础651

17.4.2 CY7C419的应用实例——使用FIFO存放临时数据654

17.5 I2C总线接口的E2PROM芯片657

17.5.1 AT24系列芯片的应用基础658

17.5.2 AT24系列芯片的应用实例——使用AT24CO4存放用户数据665

17.6 SPI总线接口的E2PROM芯片668

17.6.1 93系列芯片的应用基础668

17.6.2 93系列芯片的应用实例——使用93C46存放用户数据674

17.7 接触式加密智能卡677

17.7.1 接触式智能卡基础677

17.7.2 SLE4442接触式加密卡的应用基础679

17.7.3 SLE4442的应用实例——SLE4442卡的读写690

17.8 非接触式智能卡693

17.8.1 非接触式智能卡基础693

17.8.2 非接触式智能卡读写模块的应用基础697

17.8.3 非接触式智能卡读写模块的应用实例709

第18章 51单片机的大容量存储模块711

18.1 Flash芯片711

18.1.1 Flash芯片的应用基础711

18.1.2 Flash的应用实例——K9F5608芯片的应用717

18.2 U盘读写芯片717

18.2.1 CH376的应用基础717

18.2.2 CH376的应用实例——U盘读写741

18.3 SD卡745

18.3.1 SD卡的应用基础745

18.3.2 SD卡的应用实例756