51单片机编程——原理·接口·制作实例

51单片机是对兼容英特尔8051指令系统的单片机的统称，学习资源丰富，应用范围广泛，是单片机初学者的首选。51单片机使用的KeilC编程软件有支持32位单片机的版本，学会51单片机后能比较轻松进阶32位单片机的学习。
STC8系列单片机是宏晶科技设计的51系列单片机，不需要外部晶振和外部复位，具有宽电压（1.9～5.5V）、抗干扰能力强、比传统51单片机快约12倍等特点，拥有丰富的数字外设（串口、定时器、PWM以及I2C、SPI）接口和模拟外设（ADC、比较器）接口，有较大容量的RAM存储器、Flash存储器和EEPROM存储器。
全书共分为9章，各章内容安排如下。
第1章为51单片机学习路线。讲解了单片机基本工作原理和入门学习方法以及注意事项，说明如何搭建学习环境，如何安装使用C语言编程软件和程序下载软件。
第2章为51单片机C语言编程。包括数的进制、数据基本类型、数据构造类型、运算符、选择语句和循环语句等基础知识。KeilC软件应用重点讲解程序的基本构成、常用的内部函数库以及程序的调试方法。常用算法讲解了通信数据校验、频谱分析FFT、自动控制PID。
第3章为STC8单片机硬件结构。包括时钟、中断、存储器、I/O口、定时器/计数器、比较器、ADC模数转换和PWM定时等功能，通过实例程序掌握如何通过特殊寄存器驱动单片机硬件，实现输入检测、输出控制和通信等功能。
第4章为51单片机通信接口。讲解了STC8系列单片机的串口、I2C和SPI通信接口工作原理和应用实例。
第5章为单片机硬件接口扩展和外部数据存储扩展。硬件接口包括开关量输入输出和模拟量输入输出外部电路，单片机通过硬件接口扩展采集信息、控制外部设备工作。外部数据存储扩展包括TF卡和U盘的数据读写操作。
第6章为单片机与功能模块配合应用。单片机设计产品时可以直接选用现有功能模块，能在很大程度上降低电路设计难度，提高产品设计效率。
第7章为以太网通信。讲解了以太网控制器W5500和DM9000A的单片机控制方法，介绍了TCP/IP通信基本知识和TCP/IP简易协议栈的实现方法。
第8章为无线通信。单片机通过串口连接各种无线模块，实现蓝牙、WiFi、GPRS、窄带物联网NB-IoT和长距离无线LoRa等无线通信。
第9章为电子爱好者工具DIY实例。包括可调直流稳压电源和白光烙铁控制器以及USB接口虚拟万用表，其中USB接口虚拟万用表能测量交直流电压和电流、电阻、电容及二极管压降。
由于水平有限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编著者  

本书为51单片机编程，内容包括51单片机学习环境搭建、单片机C语言编程、单片机硬件原理、单片机接口技术和应用实例等，既有电子爱好者关心的内容，也有工程设计应用方面的内容。本书内容讲解和制作实例都以宏晶科技的STC8系统单片机为例，实例内容有难有易、涵盖面广。
本书可供电子爱好者、单片机初学者和电子技术相关专业学生阅读，也可作为单片机研发工程师和嵌入式软件工程师的参考书。

第1章 51单片机学习路线  001
1.1 单片机学习环境搭建  001
1.1.1 编程软件KeilC  001
1.1.2 程序下载软件STC-ISP  003
1.1.3 STC8单片机学习板  006
1.1.4 第一个测试程序  006
1.2 单片机基本知识  014
1.2.1 C语言基本概念  014
1.2.2 单片机硬件基本原理  016
1.2.3 软、硬件接口-特殊功能寄存器  019
1.3 单片机学习进阶  022
1.3.1 单片机学习的几个阶段  022
1.3.2 单片机项目开发流程  023

第2章 51单片机C语言编程  024
2.1 编程基础  024
2.1.1 数的进制  024
2.1.2 常量和变量  025
2.1.3 数据的基本类型  027
2.1.4 数据的构造类型  028
2.1.5 运算符  031
2.1.6 条件语句  034
2.1.7 开关语句  035
2.1.8 循环语句  035
2.1.9 注释语句  037
2.2 KeilC软件应用  037
2.2.1 基本C程序结构  037
2.2.2 复杂C程序结构  040
2.2.3 Keil C51常用函数库  041
2.2.4 程序调试  045
2.3 常用算法  046
2.3.1 通信数据校验  046
2.3.2 频谱分析FFT  048
2.3.3 自动控制PID  050

第3章 STC8单片机硬件结构  052
3.1 时钟  052
3.1.1 时钟控制  052
3.1.2 系统复位  054
3.1.3 看门狗复位  054
3.1.4 省电模式  055
3.2 中断  057
3.2.1 中断基础知识  057
3.2.2 STC8系列单片机中断列表  058
3.2.3 中断相关寄存器  059
3.3 存储器  062
3.3.1 程序存储器  062
3.3.2 数据存储器  062
3.3.3 EEPROM  063
3.4 I/O口  065
3.4.1 I/O口结构  065
3.4.2 I/O口模式配置  067
3.4.3 流水灯控制实例  067
3.5 定时器/计数器  069
3.5.1 定时器/计数器工作模式  069
3.5.2 定时器相关寄存器配置  071
3.5.3 LED数码管驱动示例  074
3.6 比较器  077
3.6.1 比较器功能说明  077
3.6.2 比较器相关寄存器配置  077
3.6.3 比较器中断功能测试  078
3.7 ADC模数转换  080
3.7.1 A/D转换器  080
3.7.2 ADC相关寄存器配置  081
3.7.3 直流电压测量示例  082
3.8 PWM定时器  084
3.8.1 PWM功能简介  084
3.8.2 用PWM实现16位DAC（数模转换）  084

第4章 51单片机通信接口  087
4.1 串口通信  087
4.1.1 串口通信基本原理  087
4.1.2 串口相关寄存器配置  088
4.1.3 串口通信示例  090
4.2 I2C通信  093
4.2.1 I2C通信基本原理  093
4.2.2 I2C总线相关寄存器配置  093
4.2.3 LM75A测温实例  096
4.3 SPI通信  102
4.3.1 SPI通信基本原理  102
4.3.2 SPI相关寄存器配置  104
4.3.3 K型热电偶测温实例  104

第5章 单片机硬件接口扩展和外部存储扩展  110
5.1 开关量输入/输出  110
5.1.1 开关量输入  110
5.1.2 开关量输出  114
5.1.3 开关量数量扩展  116
5.2 模拟量输入/输出  119
5.2.1 模拟量输入转换  119
5.2.2 外接AD转换电路  122
5.2.3 外接DA转换电路  124
5.2.4 电子秤电路应用实例  127
5.3 PWM功能应用  129
5.3.1 转速测量  129
5.3.2 DC 4～20mA信号输出调试工具  131
5.4 数据存储  141
5.4.1 TF卡  141
5.4.2 U盘  149

第6章 单片机与功能模块配合应用  154
6.1 串口接口模块  154
6.1.1 NFC模块PN532  154
6.1.2 GPS模块ATGM336H  158
6.1.3 红外体温计模块GY-614V  161
6.1.4 红外点阵测温MLX90640模块  163
6.2 其他接口模块  170
6.2.1 加速度传感器MMA7361  170
6.2.2 铂电阻测温MAX31865  171
6.2.3 超声波测距模块JSN-SR04T  176

第7章 以太网通信  178
7.1 W5500网络通信  178
7.1.1 W5500简介  178
7.1.2 W5500驱动程序  180
7.1.3 TCP-Server通信测试  188
7.1.4 TCP-Client通信测试  191
7.1.5 UDP通信测试  192
7.2 DM9000A网络通信  195
7.2.1 DM9000A简介  195
7.2.2 DM9000A驱动程序  200
7.2.3 以太网帧格式  203
7.2.4 软件TCP/IP协议栈  206
7.2.5 网络通信编程  213

第8章 无线通信  218
8.1 蓝牙遥控实例  218
8.1.1 电路设计  218
8.1.2 单片机编程  219
8.1.3 手机编程  221
8.2 WiFi遥控实例  229
8.2.1 电路设计  229
8.2.2 单片机编程  230
8.2.3 手机编程  231
8.3 GPRS遥控实例  234
8.3.1 电路设计  234
8.3.2 单片机编程  235
8.3.3 手机遥控  237
8.4 无线通信网络简介  238
8.4.1 无线通信网络应用  238
8.4.2 长距离无线通信LoRa  238
8.4.3 窄带物联网NB-IoT  239

第9章 电子爱好者工具DIY实例  241
9.1 可调直流稳压电源和白光烙铁控制器  241
9.1.1 电路设计  241
9.1.2 人机接口—串口触摸屏  243
9.1.3 单片机编程  245
9.2 USB接口虚拟万用表  250
9.2.1 电路设计  250
9.2.2 单片机C51编程  252
9.2.3 Android手机编程  260

参考文献  268