本書以宏晶科技公司的IAP15W4K58S4單片機(jī)為基礎(chǔ)，介紹STC15系列單片機(jī)的設(shè)計使用方法。結(jié)合單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了Keil與STC-ISP軟件的設(shè)計使用方法，對IAP15W4K58S4單片機(jī)的相關(guān)資源進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，給出了電子系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中可能涉及到的電機(jī)控制、顯示、傳感器和無線通信等功能的具體設(shè)計方法和相關(guān)程序。本書力求簡單實(shí)用，對各個知識點(diǎn)進(jìn)行了模塊化編寫，各模塊都給出了具體的設(shè)計方法和相關(guān)程序，讀者可以將各功能模塊進(jìn)行自由組合，任意發(fā)揮，設(shè)計出功能豐富、完善的作品。
單片機(jī)發(fā)展到今天，已經(jīng)與我們的生活密不可分，生活中的手機(jī)、家用電器、醫(yī)療器械、機(jī)器人、汽車等都離不開單片機(jī)這個大腦。對于那些對電子技術(shù)感興趣，并且想從事電子設(shè)計工作的學(xué)生來說，單片機(jī)技術(shù)更是一項(xiàng)不可或缺的技能。51單片機(jī)是初學(xué)者比較好的入門選擇，因?yàn)槎嗄陙?1單片機(jī)在教育領(lǐng)域中被廣泛采用，所以學(xué)習(xí)51單片機(jī)的資源也非常豐富，許多知識點(diǎn)和內(nèi)容，學(xué)生可以拿來即用，很容易上手掌握。但是，51單片機(jī)的缺點(diǎn)也很明顯，運(yùn)行速度不高、性能稍差。針對這一問題，我國宏晶科技公司對傳統(tǒng)的8051單片機(jī)進(jìn)行了全面的升級與創(chuàng)新，推出了多款STC高性能單片機(jī)，目前已經(jīng)發(fā)展到了STC15系列。STC15系列單片機(jī)具有高速、高可靠、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等特點(diǎn)，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機(jī)，但是速度比其快8～12倍；內(nèi)部集成高精度R/C時鐘和復(fù)位電路，可省掉晶振和外部復(fù)位電路，上電即可工作。IAP15W4K58S4單片機(jī)還具有在線仿真下載程序的功能，將仿真器和編程器等功能集成于一片芯片之中，具有很大的創(chuàng)新性。STC15W4K32S4系列單片機(jī)還集成了6路PWM、8路高速10位ADC（30萬次/秒），內(nèi)置4KB大容量SRAM、4組獨(dú)立的高速異步串行通信端口、1組高速同步串口通信端口SPI，內(nèi)置比較器，功能強(qiáng)大。IAP15W4K58S4單片機(jī)可以在線仿真調(diào)試，并且集成了豐富的功能，僅通過一個芯片就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的設(shè)計、仿真調(diào)試、程序下載等功能，因此本書以IAP15W4K58S4單片機(jī)為基礎(chǔ)，介紹單片機(jī)設(shè)計的相關(guān)知識。除了重點(diǎn)介紹單片機(jī)的相關(guān)知識點(diǎn)外，本書還結(jié)合電子系統(tǒng)設(shè)計涉及的知識點(diǎn)，介紹了顯示、傳感器、電機(jī)驅(qū)動、無線通信等知識，并給出了相關(guān)的設(shè)計程序。本書力求簡單、實(shí)用，略去了繁雜的敘述性語言，對知識點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的歸納總結(jié)，內(nèi)容簡潔明了，學(xué)生參考本書就可以動手完成實(shí)訓(xùn)。本書共分為14章：第1章介紹單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境，即怎樣利用Keil和STC-ISP軟件進(jìn)行單片機(jī)的設(shè)計開發(fā)；第2章著重介紹IAP15W4K58S4單片機(jī)的相關(guān)資源，對單片機(jī)的引腳進(jìn)行了歸納，介紹了單片機(jī)的時鐘、復(fù)位及存儲器等資源；第3～9章分別介紹了單片機(jī)的中斷、定時器/計數(shù)器、串口通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、PCA、PWM、比較器；第10章介紹了與顯示相關(guān)的數(shù)碼管、點(diǎn)陣、LCD1602、LCD12864等的設(shè)計使用方法；第11章給出了溫度傳感器DS18B20、DHT11濕度傳感器、超聲波傳感器設(shè)計的相關(guān)知識；第12章給出了紅外無線通信和藍(lán)牙無線通信的設(shè)計方法；第13章介紹了電機(jī)驅(qū)動的相關(guān)電路及驅(qū)動芯片；第14章給出了單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)的設(shè)計題目及部分設(shè)計內(nèi)容。本書由多位老師協(xié)力完成，其中，崔承毅編寫第2、7、8、12章，高慶華編寫第4、5、14章，王開宇編寫第11章，王潔編寫第6章，姜艷紅編寫第1章，趙冠男編寫第3章，程春雨編寫第9章，周曉丹編寫第10章，商云晶編寫第13章。在此，向?yàn)榇藭燎诟冻龅母魑焕蠋煴硎靖兄x。同時，在本書編寫過程中，金明錄老師和王開宇老師都給予了很大的幫助，在此致以深深的謝意！本書涉及的知識點(diǎn)較多，在編寫過程中，難免有紕漏和不足之處，請廣大讀者批評指正，提出寶貴意見，以便幫助我們改進(jìn)和提高，更好地滿足讀者的需要。編 者
崔承毅，大連理工大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心，從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，積極參加到電工電子實(shí)驗(yàn)中心國家級示范中心、國家級及省級虛擬仿真教學(xué)示范中心的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中；同時，參與了電工電子實(shí)驗(yàn)中心歷年的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目。
目 錄
第1章 STC15單片機(jī)及開發(fā)環(huán)境介紹（1）
1.1 IAP15W4K58S4單片機(jī)（1）
1.1.1 IAP15W4K58S4單片機(jī)介紹（1）
1.1.2 STC15單片機(jī)的主要特色（1）
1.1.3 IAP15W4K58S4單片機(jī)的型號定義（2）
1.1.4 IAP15W4K58S4單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）
1.1.5 IAP15W4K58S4單片機(jī)的通用I/O結(jié)構(gòu)（3）
1.1.6 端口模式設(shè)置相關(guān)特殊功能寄存器（4）
1.2 軟件開發(fā)環(huán)境介紹（6）
1.2.1 將STC的驅(qū)動添加到Keil軟件中（6）
1.2.2 將IAP15W4K58S4芯片設(shè)置成仿真芯片（7）
1.2.3 在Keil中創(chuàng)建項(xiàng)目（7）
第2章 IAP15W4K58S4單片機(jī)資源介紹（13）
2.1 IAP15W4K58S4單片機(jī)引腳（13）
2.1.1 IAP15W4K58S4單片機(jī)的I/O端口基本配置（13）
2.1.2 外部中斷引腳（14）
2.1.3 串口引腳（14）
2.1.4 IAP15W4K58S4單片機(jī)的定時器/計數(shù)器引腳（16）
2.1.5 IAP15W4K58S4單片機(jī)的SPI引腳（17）
2.1.6 IAP15W4K58S4單片機(jī)的PWM引腳（18）
2.1.7 IAP15W4K58S4單片機(jī)的CCP引腳（19）
2.1.8 IAP15W4K58S4單片機(jī)的讀/寫控制（20）
2.1.9 IAP15W4K58S4單片機(jī)的ADC引腳（21）
2.1.10 IAP15W4K58S4單片機(jī)的比較器引腳（21）
2.2 IAP15W4K58S4單片機(jī)的時鐘（22）
2.2.1 外部晶振引腳及內(nèi)部時鐘資源（22）
2.2.2 IAP15W4K58S4單片機(jī)的系統(tǒng)時鐘（23）
2.2.3 IAP15W4K58S4單片機(jī)的系統(tǒng)時鐘輸出（23）
2.3 IAP15W4K58S4單片機(jī)的復(fù)位電路（24）
2.3.1 外部RST復(fù)位（24）
2.3.2 軟件復(fù)位（24）
2.3.3 掉電復(fù)位/上電復(fù)位（25）
2.3.4 MAX810專用復(fù)位電路復(fù)位（25）
2.3.5 內(nèi)部低電壓檢測復(fù)位（25）
2.3.6 看門狗復(fù)位（26）
2.3.7 程序地址非法復(fù)位（27）
2.4 IAP15W4K58S4單片機(jī)的內(nèi)部存儲器（27）
2.4.1 IAP15W4K58S4單片機(jī)的程序存儲器（27）
2.4.2 IAP15W4K58S4單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器（27）
第3章 中斷系統(tǒng)（30）
3.1 STC15W4K32S4系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)（30）
3.2 中斷寄存器（30）
3.2.1 中斷允許寄存器（30）
3.2.2 中斷請求控制寄存器（33）
3.2.3 中斷優(yōu)先級控制寄存器（38）
3.3 中斷優(yōu)先級和中斷響應(yīng)過程（39）
3.4 外部中斷（41）
第4章 定時器/計數(shù)器（42）
4.1 定時器/計數(shù)器工作原理（42）
4.2 定時器/計數(shù)器T0、T1（42）
4.2.1 定時器/計數(shù)器T0、T1的特殊功能寄存器（42）
4.2.2 定時器/計數(shù)器T0、T1的工作方式（45）
4.2.3 定時器/計數(shù)器T0、T1的應(yīng)用（46）
4.3 定時器/計數(shù)器T2（50）
4.3.1 定時器/計數(shù)器T2的特殊功能寄存器（50）
4.3.2 定時器/計數(shù)器T2的工作方式（51）
4.4 定時器/計數(shù)器T3、T4（51）
4.4.1 定時器/計數(shù)器T3、T4的特殊功能寄存器（51）
4.4.2 定時器/計數(shù)器T3、T4的工作方式（52）
4.5 可編程時鐘輸出（53）
4.5.1 可編程時鐘輸出的特殊功能寄存器（53）
4.5.2 可編程時鐘輸出頻率的計算（54）
第5章 串行口（55）
5.1 串行通信的基本概念（55）
5.1.1 串行通信分類（55）
5.1.2 串行通信的制式（56）
5.2 IAP15W4K58S4單片機(jī)串行口1（57）
5.2.1 串行口1相關(guān)的特殊功能寄存器（57）
5.2.2 串行口1的工作方式（59）
5.2.3 串行口1的波特率（62）
5.2.4 串行口1的應(yīng)用（63）
5.3 單片機(jī)與PC通信（68）
5.3.1 單片機(jī)與PC RS-232串行通信接口（68）
5.3.2 單片機(jī)與PC USB總線通信接口（68）
5.4 串行口1的中繼廣播方式（70）
5.5 IAP15W4K58S4單片機(jī)串行口2（71）
5.6 IAP15W4K58S4單片機(jī)串行口3（72）
5.7 IAP15W4K58S4單片機(jī)串行口4（74）
5.8 IAP15W4K58S4單片機(jī)串行口硬件引腳切換（75）
第6章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（77）
6.1 ADC的邏輯結(jié)構(gòu)（77）
6.2 與ADC相關(guān)的特殊功能寄存器（78）
6.3 A/D轉(zhuǎn)換器的實(shí)例代碼（80）
6.4 A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用（89）
第7章 PCA可編程計數(shù)器陣列（93）
7.1 16位PCA計數(shù)器/定時器的結(jié)構(gòu)（93）
7.2 CCP/PCA/PWM的相關(guān)寄存器（94）
7.2.1 PCA工作模式寄存器CMOD（94）
7.2.2 PCA控制寄存器CCON（94）
7.2.3 CH和CL（95）
7.2.4 CCAPnL和CCAPnH（95）
7.2.5 CCAPMn（95）
7.3 捕獲模式（96）
7.4 16位軟件定時器模式（97）
7.5 高速脈沖輸出模式（99）
7.6 脈寬調(diào)制模式（101）
7.6.1 PWM模式相關(guān)寄存器設(shè)置（101）
7.6.2 8位PWM模式（102）
7.6.3 7位PWM模式（102）
7.6.4 6位PWM模式（103）
7.6.5 PWM模式例程（104）
第8章 6通道PWM波形發(fā)生器（106）
8.1 6路增強(qiáng)型PWM發(fā)生器的邏輯結(jié)構(gòu)（106）
8.2 6路增強(qiáng)型PWM發(fā)生器的初始設(shè)置（107）
8.2.1 6路增強(qiáng)型PWM發(fā)生器的引腳設(shè)置（107）
8.2.2 擴(kuò)展SFR訪問控制設(shè)置（107）
8.2.3 PWM初始電平設(shè)置（108）
8.2.4 PWM使能控制（108）
8.3 PWM周期及翻轉(zhuǎn)時鐘T1/T2（109）
8.3.1 PWM周期（109）
8.3.2 翻轉(zhuǎn)時鐘T1/T2（109）
8.4 PWM中斷（110）
第9章 單片機(jī)內(nèi)置比較器及其應(yīng)用（114）
9.1 STC15W4K58S4單片機(jī)內(nèi)置比較器（114）
9.2 與比較器相關(guān)的特殊功能寄存器（115）
9.2.1 比較控制寄存器1（115）
9.2.2 比較控制寄存器2（117）
9.3 單片機(jī)內(nèi)置比較器應(yīng)用舉例（118）
9.3.1 單片機(jī)內(nèi)置比較器中斷方式應(yīng)用舉例（118）
9.3.2 單片機(jī)內(nèi)置比較器查詢方式應(yīng)用舉例（119）
9.3.3 單片機(jī)內(nèi)置比較器用作掉電保護(hù)應(yīng)用舉例（120）
第10章 單片機(jī)顯示系統(tǒng)設(shè)計（123）
10.1 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)設(shè)計（123）
10.1.1 共陰、共陽數(shù)碼管（123）
10.1.2 四位一體數(shù)碼管（125）
10.2 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計（127）
10.3 LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計（130）
10.3.1 LCD1602顯示設(shè)計（130）
10.3.2 LCD12864顯示設(shè)計（139）
第11章 傳感器應(yīng)用（150）
11.1 溫度傳感器DS18B20（150）
11.2 DHT11溫濕度傳感器及其應(yīng)用（158）
11.3 超聲波測距傳感器與應(yīng)用（163）
第12章 無線通信（167）
12.1 紅外無線通信（167）
12.1.1 RC5編碼（167）
12.1.2 NEC編碼（168）
12.1.3 紅外通信系統(tǒng)發(fā)送和接收（169）
12.2 藍(lán)牙無線通信（173）
12.2.1 HC05藍(lán)牙無線通信模塊介紹（173）
12.2.2 AT命令設(shè)置（174）
12.2.3 HC05模塊的命令設(shè)置步驟（175）
第13章 電機(jī)及驅(qū)動介紹（181）
13.1 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計（181）
13.1.1 三極管H橋設(shè)計（181）
13.1.2 L298N驅(qū)動芯片介紹（183）
13.1.3 L9110芯片介紹（185）
13.2 直流電機(jī)控制（187）
13.2.1 L298N雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動芯片介紹（187）
13.2.2 L298N雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動（189）
13.3 步進(jìn)電機(jī)（190）
第14章 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（192）
14.1 智能小車系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（192）
14.1.1 項(xiàng)目功能要求（192）
14.1.2 項(xiàng)目設(shè)計方案（192）
14.1.3 部分功能程序設(shè)計（193）
14.2 智能調(diào)速風(fēng)扇的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（201）
14.2.1 項(xiàng)目功能要求（202）
14.2.2 項(xiàng)目設(shè)計方案（202）
14.2.3 部分功能程序設(shè)計（203）
14.3 智能車庫門的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（208）
14.3.1 項(xiàng)目功能要求（208）
14.3.2 項(xiàng)目設(shè)計方案（209）
14.3.3 部分功能程序設(shè)計（209）
14.4 空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)（212）
14.4.1 項(xiàng)目功能要求（212）
14.4.2 項(xiàng)目設(shè)計方案（213）
14.4.3 部分功能程序設(shè)計（214）
參考文獻(xiàn)（217）
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