单片机原理及应用系统设计：基于STC可仿真的IAP15W4K58S4系列【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

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第一篇 基 础篇1

第1章STC15系列单片机1

1.1单片机概述1

1.1.1单片机简介1

1.1.2单片机的发展过程1

1.2常用主流单片机2

1.2.1 8051单片机2

1.2.2 STC单片机2

1.2.3 AVR单片机3

1.2.4 PIC单片机4

1.2.5 MSP430单片机5

1.2.6基于ARM核的单片机8

1.3 IAP15系列单片机简述9

1.3.1 IAP15W4K58S4单片机9

1.3.2 IAP15F2K61S2单片机19

1.3.3 CPU内部结构21

1.3.4存储器结构23

1.3.5特殊功能寄存器25

1.4单片机系统复位28

1.4.1外部RST引脚复位28

1.4.2软件复位28

1.4.3掉电复位／上电复位29

1.4.4专用复位电路复位29

1.4.5内部低压检测复位29

1.4.6看门狗复位32

1.4.7程序地址非法复位33

1.4.8热启动复位和冷启动复位33

1.5单片机省电模式34

1.5.1低速模式36

1.5.2空闲模式36

1.5.3掉电模式37

第2章 Keil C51程序设计基础38

2.1 Keil C51系统概述38

2.2 Keil C51软件开发结构38

2.3 Keil C51与标准C语言39

2.3.1 Keil C51扩展关键字40

2.3.2内存区域40

2.3.3存储模式40

2.3.4存储类型声明41

2.3.5变量或数据类型41

2.3.6位变量与声明42

2.4运算符与表达式42

2.4.1赋值运算符42

2.4.2算术运算符43

2.4.3增量与减量运算符43

2.4.4关系运算符43

2.4.5逻辑运算符44

2.4.6位运算符44

2.4.7复合赋值运算符44

2.4.8逗号运算符45

2.4.9条件运算符45

2.4.10指针和地址运算符45

2.4.11 C51对存储器和特殊功能寄存器的访问46

2.4.12强制类型转换运算符46

2.4.13 sizeof运算符47

2.5 C51程序的基本语句47

2.5.1表达式语句47

2.5.2复合语句48

2.5.3条件语句48

2.5.4开关语句49

2.5.5循环语句49

2.5.6 goto、 break、continue语句50

2.5.7返回语句50

2.6 Keil C51指针51

2.6.1 C51指针51

2.6.2利用指针实现绝对地址访问51

2.7 Keil C51函数52

2.8 C51代码优化及库函数53

2.8.1 C51代码优化53

2.8.2 C51内联的库函数54

2.9 C51程序结构及应用要点55

2.9.1 C51程序结构55

2.9.2 C51应用要点56

2.10 Keil C51高级编程56

2.10.1绝对地址访问56

2.10.2 Keil C51与汇编的接口57

2.10.3 Keil C51软件包中的通用文件58

第3章STC单片机的指令系统60

3.1 STC系列单片机指令系统概述60

3.1.1 CISC和RISC60

3.1.2指令系统概述61

3.2寻址方式62

3.2.1立即寻址63

3.2.2直接寻址63

3.2.3寄存器寻址64

3.2.4寄存器间接寻址64

3.2.5变址寻址65

3.2.6位寻址66

3.2.7相对寻址66

3.3数据传送指令67

3.3.1内部数据传送指令67

3.3.2外部数据传送指令68

3.3.3堆栈操作指令69

3.3.4数据交换指令69

3.4运算和移位指令69

3.4.1算术运算指令69

3.4.2逻辑运算指令71

3.4.3移位指令72

3.5控制转移和位操作指令72

3.5.1控制转移指令72

3.5.2位操作指令73

3.6汇编器的伪指令74

3.6.1状态控制伪指令74

3.6.2符号定义伪指令75

3.6.3存储空间初始化伪指令75

第4章Keil μVision集成开发环境77

4.1软件安装过程77

4.2建立工程80

4.3添加STC系列单片机数据库80

4.4生成STC系列单片机头文件82

4.5创建工程文件84

4.6应用程序编译与调试89

4.6.1程序编译89

4.6.2调试程序90

4.7仿真器操作步骤94

4.7.1安装仿真驱动94

4.7.2创建项目94

4.8 IAP15 W4K58S4实验箱95

4.8.1实验箱的结构布局95

4.8.2实验箱的使用步骤96

第二篇 提高篇97

第5章Ｉ／O口的配置与应用97

5.1 Ｉ／O口的工作模式及结构97

5.1.1并行Ｉ／O口工作模式97

5.1.2并行Ｉ／O口的结构98

5.2与I／O口有关的特殊功能寄存器及其地址声明100

5.3应用举例104

第6章 中断系统108

6.1中断的基本概念108

6.1.1中断的概念108

6.1.2中断源108

6.1.3中断优先级111

6.1.4中断嵌套111

6.2单片机中断请求111

6.2.1中断请求标志111

6.2.2中断允许的控制115

6.2.3中断优先的控制117

6.3中断响应119

6.3.1中断响应时间119

6.3.2中断响应过程120

6.3.3中断请求标志的撤销问题121

6.4中断服务与中断返回121

6.5中断服务函数122

6.6 IAP15 W4K58S4单片机中断应用举例123

第7章 定时器／计数器130

7.1定时器T0和T1130

7.1.1定时器／计数器T0／T1的结构和工作原理130

7.1.2 IAP15 W4K58S4单片机定时／计数器（T0／T1）的控制131

7.1.3 IAP15 W4K58S4单片机定时／计数器（T0／T1）的工作方式133

7.2 IAP15W4K58S4单片机的定时器／计数器T 2136

7.2.1 IAP15W4K58S4单片机的定时／计数器T2电路结构136

7.2.2 IAP15W4K58S4单片机的定时／计数器T2的控制寄存器136

7.3 IAP15 W4K58S4单片机的定时器／计数器T3／T4137

7.3.1 IAP15 W4K58S4单片机的定时／计数器T3／T4电路结构137

7.3.2 IAP15W4K58S4单片机的定时／计数器T3／T4的控制寄存器138

7.4 IAP15 W4K58S4单片机定时器应用140

第8章 串行口通信154

8.1串行通信基础154

8.2 IAP15 W4K58S4单片机的串行口1156

8.2.1串行口1的控制寄存器157

8.2.2串行口1的工作方式158

8.2.3串行口1的波特率设置161

8.3 IAP15W4K58S4单片机的串行口2162

8.4 IAP15 W4K58S4单片机的串行口3164

8.5 IAP15 W4 K58 S4单片机的串行口4166

8.6串行口通信应用实例169

8.6.1单片机与单片机之间的通信169

8.6.2单片机与PC间通信171

第9章 同步通信175

9.1 SPI接口175

9.1.1 SPI的结构175

9.1.2 SPI接口的引脚176

9.1.3 SPI接口的相关特殊功能寄存器176

9.1.4 SPI接口的数据通信178

9.1.5 IAP15 W4K58S4单片机的SPI接口的应用实例182

9.2 I2C通信技术185

9.2.1 I2C总线构成185

9.2.2 I2C总线的数据传送185

9.2.3单片机模拟I2 C总线188

第10章A-D转换189

10.1 A-D转换原理及性能指标189

10.2 IAP15W4K58S4单片机A-D模块的结构189

10.2.1 A-D转换器的结构190

10.2.2 A-D转换器的相关寄存器190

10.3 IAP15 W4K58S4单片机A-D转换的应用193

第11章STC15系列单片机的PCA模块200

11.1 PCA的结构200

11.2 PCA模块控制寄存器200

11.3 PCA模块的工作模式与应用204

11.3.1捕获模式204

11.3.2 16位软件定时器模式207

11.3.3高速脉冲输出模式209

11.3.4脉宽调节模式（PWM）209

第12章IAP15 W4 K58 S4单片机的PWM模块219

12.1 IAP15W4K58S4单片机PWM模块的结构219

12.2 IAP15W4K58S4单片机PWM模块的控制220

12.3 IAP15 W4 K5 8 S4单片机PWM模块的应用225

第三篇 综合篇229

第13章 激光绘图仪控制系统229

13.1项目基本介绍229

13.1.1项目简介229

13.1.2项目背景229

13.2项目方案论证230

13.3系统硬件设计230

13.3.1步进电动机驱动电路231

13.3.2步进电动机基本原理232

13.3.3控制系统驱动电路232

13.34滚珠丝杆的选择234

13.3.5绘图仪支架的搭建234

13.4上位机软件设计235

13.4.1易语言简介235

13.4.2易语言编辑软件介绍235

13.4.3易语言与单片机通信236

13.5系统调试及运行结果239

13.5.1下位机程序调试239

13.5.2系统调试问题239

13.5.3系统测试240

13.6程序分析242

13.6.1头文件与变量定义242

13.6.2主函数程序243

13.6.3功能函数程序244

第14章 基于GPS和GPRS的健康监护仪251

14.1项目背景与研究现状251

14.1.1项目背景251

14.1.2研究现状251

14.2系统方案论证与总体设计252

14.2.1系统设计目标252

14.2.2系统方案论证252

14.2.3系统总体设计253

14.3系统硬件设计253

14.3.1系统硬件总体结构框图253

14.3.2 GPRS模块254

14.3.3 GPS模块257

14.3.4心率传感器259

14.3.5体温传感器260

14.3.6其他外围硬件模块设计262

14.4系统软件设计263

14.4.1 GPRS程序设计263

14.4.2 GPS程序设计263

14.4.3心率传感器程序设计264

14.4.4体温传感器程序设计265

14.4.5按键处理函数程序设计265

14.5系统功能调试265

14.5.1功能测试265

14.5.2出现问题及解决方案268

14.6程序分析269

14.6.1头文件与变量定义269

14.6.2主函数程序269

14.6.3功能函数程序270

第15章 基于以太网的环境监测系统279

15.1项目背景与研究现状279

15.1.1项目背景279

15.1.2研究现状279

15.2系统方案论证与总体功能280

15.2.1系统方案论证280

15.2.2系统总体功能280

15.3系统硬件设计281

15.3.1系统硬件组成总体框图281

15.3.2 STC 15 F2 K60S2单片机简介281

15.3.3以太网模块W5100282

15.3.4火焰传感器电路设计283

15.3.5烟雾传感器电路设计285

15.3.6温湿度传感器电路设计286

15.3.7蜂鸣器报警电路设计288

15.3.8系统显示电路设计288

15.3.9电动机驱动电路设计289

15.4系统软件设计290

15.4.1系统软件设计总体流程图290

15.4.2通信程序设计290

15.4.3 A-D转换程序设计293

15.4.4温湿度数据采集程序设计294

15.5程序分析295

15.5.1头文件与变量定义295

15.5.2主函数296

15.5.3功能函数301

第16章 基于GSM的智能指纹门禁系统306

16.1项目背景与研究现状306

16.1.1项目研究背景306

16.1.2项目研究现状306

16.2指纹识别技术与整体设计方案307

16.2.1指纹特征介绍307

16.2.2指纹识别技术307

16.2.3整体设计方案308

16.3系统硬件设计309

16.3.1硬件系统架构设计309

16.3.2 IAP15W4K58S4单片机309

16.3.3指纹识别模块309

16.3.4语音模块312

16.3.5 GSM无线通信模块314

16.3.6 OLED显示屏模块316

16.3.7电源模块设计316

16.3.8电磁锁和继电器318

16.4系统软件设计319

16.4.1单片机控制程序设计319

16.4.2系统初始化程序设计320

16.4.3指纹识别模块程序设计321

16.4.4 GSM无线通信程序设计323

16.4.5显示模块程序设计326

16.4.6语音模块程序设计327

16.4.7继电器模块程序设计327

16.4.8按键模块程序设计328

16.5系统测试与结果分析328

16.5.1系统功能的测试328

16.5.2问题及解决方案331

16.6程序分析331

16.6.1头文件与变量定义331

16.6.2主函数331

16.6.3功能函数334

第17章 基于蓝牙技术的智能家居系统341

17.1项目研究背景及意义341

17.1.1项目研究的背景341

17.1.2项目研究的意义341

17.1.3系统功能342

17.2系统设计方案论证342

17.2.1系统设计方案比较342

17.2.2系统设计方案选择344

17.3系统硬件设计344

17.3.1电源管理系统设计344

17.3.2蓝牙通信系统设计345

17.3.3单片机最小系统设计347

17.3.4家电控制电路设计349

17.3.5系统显示电路设计349

17.3.6气敏传感器电路设计350

17.3.7温湿度传感器电路设计351

17.3.8人体感应模块电路设计352

17.3.9雨水感应模块电路设计352

17.4系统软件设计352

17.4.1系统主程序流程图352

17.4.2传感器模块程序353

17.4.3系统蓝牙通信模块子程序353

17.5系统的组装与调试354

17.5.1系统的组装与焊接注意事项354

17.5.2系统的调试与问题解决方法355

17.6程序分析356

17.6.1头文件与变量定义356

17.6.2主函数356

17.6.3功能函数360

参考文献362