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第1篇51单片机开发的背景、环境和工具1

第1章 单片机与51单片机1

1.1单片机概述1

1.2 51单片机概述2

1.3 Atmel公司的51单片机4

1.4宏晶公司的51单片机7

1.4.1 STC89和STC90系列8

1.4.2 STC10和STC11系列9

1.4.3 STC12系列11

第2章pVision集成开发环境17

2.1 μVision的配置方案和安装目录17

2.2 的主要构成18

2.3 μVision中的主要软件工具19

2.3.1项目管理器19

2.3.2编辑器19

2.3.3宏汇编器20

2.3.4 C51编译器20

2.3.5连接定位器21

2.3.6调试器和软件模拟器22

2.3.7仿真监控程序和高级GDI界面22

2.3.8文件转换器24

2.3.9库管理器24

2.4.μVision中的其他资源24

2.4.1函数库24

2.4.2头文件25

2.4.3 RTX51多任务实时操作系统25

2.4.4样例程序26

2.4.5说明和帮助文件27

2.5 μVision的两种工作状态27

2.6菜单和μVision的其他操作手段29

2.7工具栏和工具按钮31

2.8主要工作窗口和对话框33

2.8.1项目工作区及其中的5个页面34

2.8.2用户区、源文件窗口和反汇编窗口35

2.8.3输出窗口及其中的3个页面36

2.8.4项目／文件组／文件选项设置对话框37

2.8.5源浏览窗口39

2.8.6存储器窗口40

2.8.7监视与堆栈调用窗口41

2.8.8外围设备对话框42

2.8.9串口窗口43

2.8.10符号窗口44

2.8.11代码覆盖分析窗口45

2.8.12性能分析器窗口45

2.8.13逻辑分析仪窗口46

第3章 单片机应用系统的开发及工具47

3.1概述47

3.2 Keil仿真器50

3.2.1 Keil仿真器的结构与使用51

3.2.2仿真芯片及其中的固件52

3.2.3在实验板上直接使用仿真芯片54

3.3编程下载装置54

3.3.1廉价编程下载装置概述54

3.3.2在实验板上直接用STC单片机进行程序下载56

3.4 ISD51在线调试器及其使用方法59

3.4.1 ISD51在线调试概述59

3.4.2 ISD51在线调试的工作机制60

3.4.3 ISD51提供的调试函数和调试实现步骤61

3.4.4 ISD51在线调试举例64

3.5 STC仿真器67

第4章51实验板介绍68

4.1板上的实验资源68

4.2总体结构和元器件布局69

4.3各跳线器和插孔的功能70

4.4各单元电路的结构及使用72

4.4.1 CPU及周边电路72

4.4.2存储器资源75

4.4.3 LED显示76

4.4.4数码显示76

4.4.5按键和开关输入77

4.4.6一些串行连接的芯片78

4.4.7输出机构80

4.4.8两种串行异步通信电路及其接口82

4.4.9外引总线83

4.4.10供电84

4.5实验板的常态设置和使用注意84

第2篇C51程序设计及程序处理86

第5章 从标准C到C5186

5.1 C51与标准C的简单比较86

5.2 C51扩展的关键字87

5.3 C51中的代码和数据88

5.3.1存储区域和访问方式88

5.3.2编译模式90

5.3.3数据的分类和构成91

5.3.4定义变量的绝对地址94

5.3.5指针94

5.4 C51中的函数97

5.4.1函数定义的一般形式98

5.4.2函数参数与返回值的传递99

5.4.3工作寄存器组的使用102

5.4.4中断函数103

5.4.5可重入函数104

5.4.6代码优化105

第6章 库函数和头文件107

6.1概述107

6.2在头文件中定义的数据和数据类型109

6.2.1头文件REG52.H109

6.2.2头文件ABSACC.H110

6.2.3头文件STDARG.H110

6.2.4头文件FLOAT.H112

6.2.5头文件STDDEF.H112

6.2.6头文件ASSERT.H112

6.3头文件CTYPE.H和字符操作函数113

6.4头文件STRING.H和串操作函数114

6.5头文件STDIO.H和标准输入／输出函数116

6.5.1 scanf（）函数118

6.5.2 printf（）函数119

6.5.3 _getkey（）函数120

6.5.4 putchar（）函数120

6.6头文件STDLIB.H和标准杂函数121

6.7头文件MATH.H和数学函数123

6.8头文件INTRINS.H和内联函数125

6.9头文件SETJMP.H和全程跳转函数126

6.10 C51的启动文件和初始化文件127

6.10.1启动文件STARTUP.A51127

6.10.2初始化文件INIT.A51129

第7章 编译预处理和编译控制134

7.1编译预处理134

7.2编译控制136

7.2.1编译的文件产物136

7.2.2编译控制命令的分类和实现137

7.2.3编译控制命令的具体描述138

第8章 混合编程145

8.1 C51程序的制作过程145

8.2段的属性和段名前缀146

8.3数据目标146

8.4程序目标147

8.4.1程序目标中的3种段147

8.4.2程序目标中的函数参数148

8.5在C51程序中插入汇编行148

8.6编写带有C51接口的汇编模块153

8.6.1一个具体的例子153

8.6.2汇编模块制作方法讨论155

第9章RTX51实时操作系统及其使用方法160

9.1多任务系统概述160

9.2任务的状态和任务的调度162

9.3 RTX51-Tiny提供的主要文件163

9.4 RTX51-Tiny提供的功能函数164

9.4.1任务管理函数165

9.4.2事件等待函数和事件165

9.4.3信号控制函数和信号166

9.5 RTX51-Tiny的系统配置167

9.6 RTX51-Tiny的应用举例168

第3篇μVision下的典型操作和程序调试172

第10章μVision下的典型设置和典型操作172

10.1项目的创建、打开和关闭172

10.2项目选项的设置173

10.3项目中的文件及文件操作属性的设置177

10.4项目制作178

10.5项目调试178

10.6项目管理178

10.7编辑器配置和编辑辅助功能179

10.7.1编辑器配置179

10.7.2 μVision提供的编辑辅助功能180

第11章μVision中的程序调试184

11.1两种调试模式的应用特点及适用范围184

11.2存储器映射186

11.2.1 μVision提供的仿真存储空间187

11.2.2映射方案及映射项目的访问属性187

11.2.3存储器映射对话框及其操作190

11.3程序运行控制及断点操作190

11.3.1μVision对程序运行的控制190

11.3.2断点分类及到达断点时的判断和操作191

11.3.3断点对话框及其操作192

11.4基于图形界面的调试操作194

11.5 μVision表达式、表达式命令及其构成199

11.5.1常量199

11.5.2符号概述200

11.5.3地址与地址符号202

11.5.4系统定义的变量和符号202

11.5.5用户定义的变量和符号206

11.5.6运算符及其操作属性206

11.5.7表达式命令及其应用206

11.6 μVision中的调试命令207

11.6.1调试命令的分类概述208

11.6.2断点命令及其应用209

11.6.3程序命令及其应用211

11.6.4存储器命令及其应用214

11.6.5监视点命令及其应用216

11.6.6一般命令及其应用217

11.7.Vision中的调试函数224

11.7.1调试函数概述224

11.7.2调试命令与调试函数的比较227

11.7.3调试函数与用户程序中C函数的比较228

11.7.4调试函数的编辑、编译和运行228

11.7.5调试函数中的预定义函数230

11.7.6调试函数中的信号函数233

11.7.7调试函数中的用户函数237

11.8在μVision中调用外部程序并向它传递参数239

11.8.1在μVision中何时会用到对外部程序的调用239

11.8.2通过命令行中的键序列向外部程序传递参数241

11.8.3通过自定义工具菜单访问外部程序242

11.8.4通过安装配置VSS 6.0实现软件版本控制243

11.9调试手段综合应用举例246

11.9.1软件模拟调试—串口输入／输出246

11.9.2软件模拟调试—并口输入／输出249

11.9.3软件模拟调试—定时／计数器操作和外中断操作251

11.9.4软件模拟调试—用A/D转换通道作键盘接口253

第4篇C51程序设计实践与实例257

第12章 软件模拟实验257

12.1实验R1—代码转换258

【例R1-1】分离多字节压缩BCD码（汇编）259

【例R1-2】采用直接地址访问分离多字节压缩BCD码（C51）259

【例R1-3】采用变量操作分离多字节压缩BCD码（C51）260

【例R1-4】分离多字节压缩BCD码并用标准I/O函数输入／输出（C51）260

12.2实验R2—多字节数加减261

【例R2-11 3字节二进制数相加（汇编）261

【例R2-2】 3字节BCD码数相加（汇编）262

【例R2-3】3字节BCD码数相减（C51）262

12.3实验R3—批量数据的统计和排序263

【例R3-1】统计批量数据中的正数、零和负数（汇编）263

【例R3-2】统计批量数据中的正数、零和负数（C51）264

【例R3-3】将一批单字节无符号数从小到大进行排序（汇编）265

【例R3-4】将一批单字节无符号数从小到大进行排序（C51）265

12.4实验R4—查表程序266

【例R4-1】用指令movc a，@ a+dptr查单字节表求菲波那奇数（汇编）266

【例R4-2】用指令movc a，@ a+pc查单字节表求菲波那奇数（汇编）267

【例R4-3】查双字节表求正弦函数（汇编）267

【例R4-4】查双字节表求正弦函数（C51）268

12.5实验R5—软件延时及子程序调用269

【例R5-1】编写延时为10 ms的子程序并对其进行调用（汇编）269

【例R5-2】编写延时函数并对其进行调用（C51）270

12.6实验R6—定时器计数和外中断事件的软件模拟270

【例R6-1】用软件仿真模拟定时器的计数操作（汇编）271

【例R6-2】用软件仿真模拟定时器的计数操作（C51）272

【例R6-3】用软件仿真模拟外中断事件（C51）272

第13章 针对实验主板的硬件实验273

13.1实验Y1—单个I/O引脚的输入和输出273

【例Y1-1】用INT1按键控制有源蜂鸣器的鸣响（C51）274

【例Y1-2】令发光数码管循环显示十六进制数码0～F（C51）274

13.2实验Y2— P0口操作和LED显示275

【例Y2-1】用P0口I/O操作实现8位LED左流水点亮（C51）276

【例Y2-2】用总线操作方式实现16位LED右流水点亮（C51）276

13.3实验Y3—开关量输入和键盘操作276

【例Y3-1】用LED显示拨动开关的状态（C51）277

【例Y3-2】带换档功能的8键键盘的识别（C51）278

13.4实验Y4—外部SRAM芯片的读写操作279

【例Y4-1】读写外部扩展的静态RAM芯片6264（C51）280

13.5实验Y5—中断应用281

【例Y5-1】用外中断按键INT1改变LED流水显示的方向（C51）281

【例Y5-2】使用外中断INT1键和INT0键分别进行计数和清0操作（C51）282

13.6实验Y6—定时器应用283

【例Y6-1】用查询定时器溢出标志的方法控制流水灯显示的节奏（C51）287

【例Y6-2】用定时器中断控制流水灯显示的节奏（C51）287

【例Y6-3】用定时器和无源蜂鸣器演奏新疆民歌《美丽的姑娘》（C51）288

【例Y6-4】用无源蜂鸣器演奏带半音的转调乐曲《在银色的月光下》（C51）290

13.7实验Y7—串口应用292

【例Y7-1】通过实验板上的RS - 232串口实现串行数据的自发自收（C51）293

【例Y7-2】通过RS - 232串口实现PC与实验板之间的双向通信（C51）295

13.8实验Y8—用脉宽调制实现D/A转换297

【例Y8-1】利用PWM原理实现分档键控D/A转换（C51）297

【例Y8-2】利用PWM原理实现近似的锯齿波输出（C51）299

13.9实验Y9—直流风扇转速的测量和控制300

【例Y9-1】通过霍尔器件和INT0中断测试直流风扇的每秒转数（C51）301

【例Y9-2】用按键实现对直流风扇转速的分档控制（C51）302

【例Y9-3】采用简单控制策略将风扇转速控制在设定值（C51）305

13.10实验Y10—脉冲参数的测量307

【例Y10-1】测试由霍尔器件产生的脉冲的周期、高电平持续时间和占空比（C51）307

13.11实验Y11—串口实时时钟芯片DS1302的使用310

【例Y11-1】对串口实时时钟芯片DS1302进行多种操作（C51）310

【例Y11-2】利用16键扩展键盘设置DS1302中的时间数据（C51）315

13.12实验Y12— I2C口E2 PROM芯片AT24 C02的使用320

【例Y12-1】对带I2C口的E2 PROM芯片AT24C02进行写／读操作（C51）321

13.13实验Y13— SPI口E2 PROM芯片AT93 C46的使用324

【例Y13-1】对带SPI口的E2 PROM芯片93C46进行8位写／读操作（C51）325

13.14实验Y14— SPI口A/D转换芯片ADC0832的使用330

【例Y14-1】对带SPI串口的A/D转换芯片ADC0832进行操作（C51）331

13.15 实验Y15—单总线数字测温芯片DS18B20的使用334

【例Y15-1】对一片单总线数字测温芯片DS18 B20进行相关操作（C51）335

【例Y15-2】对一片DS18B20进行设置数据、读取数据和CRC校验操作（C51）337

【例Y15-3】搜索总线上所有的DS18B20并进行测温和数据输出（C51）341

13.16实验Y16—键控数字钟346

【例Y16-1】用4个按键实现键控24小时整点报时数字钟（C51）347

13.17实验Y17— C51与汇编语言的混合编程350

【例Y17-1】在程序中嵌入汇编行（混合）351

【例Y17-2】在程序中嵌入汇编模块，实现RS -485单工通信（混合）352

13.18实验Y18—自建函数库及其使用355

【例Y18-1】用自建函数库实现“带换档功能的8键键盘的识别”（C51）356

13.19实验Y19—实时操作系统RTX51-Tiny及多任务编程359

【例Y19-1】蜂鸣器奏乐、数码管循环显示、LED流水显示的并行操作（C51）360

【例Y19-2】用RTX51-Tiny和多任务编程实现键控整点报时数字闹钟（C51）362

第14章 针对扩展板的硬件实验371

14.1实验K1— 8255／矩阵键盘／数码动态显示扩展板实验372

【例K1-1】 8255扩展板上8个数码管的动态扫描显示（C51）374

【例K1-2】 8255扩展板上16键键盘的逐行扫描识别和键值显示（C51）375

14.2实验K2—液晶显示扩展板实验376

【例K2-1】通过I/O访问在1602A液晶屏上显示西文字符（C51）380

【例K2-2】通过总线访问在1602A液晶屏上显示动态的时间数据（C51）383

【例K2-3】通过总线访问在12232A液晶屏上显示粗细不断变化的线条（C51）386

【例K2-4】通过I/O访问在12864C液晶屏上显示汉字和动态测温数据（C51）388

14.3实验K3—语音录放扩展板实验393

【例K3-1】用APR9600随机存取模式进行8段键控录音和放音（C51）396

【例K3-2】用APR9600录音带模式实现顺序录音和顺序放音（C51）399

【例K3-3】用ISD1420和两个程序分别实现录音及语音播报当前温度（C51）402

【例K3-4】用ISD4002实现录音和语音播报直流风扇的每秒转数（C51）408

14.4实验K4—步进电机扩展板实验412

【例K4-1】两相微型步进电机的4拍驱动和8拍驱动（C51）414

14.5实验KS—单片机操作U盘文件和目录418

【例K5-1】单片机对U盘文件／目录的管理和操作（C51）421

14.6实验K6—汉字菜单、数码输入和键盘功能的典型配置429

【例K6-1】一个演示汉字菜单、数码输入和键盘功能典型配置的程序（C51）433

附录451

附录A 51单片机分类指令表451

附录B 7位ASCII码表455

附录C系统配置及检测／演示芯片的使用455

附录D关于本书电路图的几点说明458

参考文献460