描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121331510
内容简介
本书以宏晶科技公司的IAP15W4K58S4单片机为基础，介绍STC15系列单片机的设计使用方法。结合单片机综合实训的特点，详细介绍了Keil与STC-ISP软件的设计使用方法，对IAP15W4K58S4单片机的相关资源进行了重点介绍，给出了电子系统设计当中可能涉及到的电机控制、显示、传感器和无线通信等功能的具体设计方法和相关程序。本书力求简单实用，对各个知识点进行了模块化编写，各模块都给出了具体的设计方法和相关程序，读者可以将各功能模块进行自由组合，任意发挥，设计出功能丰富、完善的作品。
目 录
目 录
第1章 STC15单片机及开发环境介绍 （1）
1.1 IAP15W4K58S4单片机 （1）
1.1.1 IAP15W4K58S4单片机介绍 （1）
1.1.2 STC15单片机的主要特色 （1）
1.1.3 IAP15W4K58S4单片机的型号定义 （2）
1.1.4 IAP15W4K58S4单片机的内部结构 （2）
1.1.5 IAP15W4K58S4单片机的通用I/O结构 （3）
1.1.6 端口模式设置相关特殊功能寄存器 （4）
1.2 软件开发环境介绍 （6）
1.2.1 将STC的驱动添加到Keil软件中 （6）
1.2.2 将IAP15W4K58S4芯片设置成仿真芯片 （7）
1.2.3 在Keil中创建项目 （7）
第2章 IAP15W4K58S4单片机资源介绍 （13）
2.1 IAP15W4K58S4单片机引脚 （13）
2.1.1 IAP15W4K58S4单片机的I/O端口基本配置 （13）
2.1.2 外部中断引脚 （14）
2.1.3 串口引脚 （14）
2.1.4 IAP15W4K58S4单片机的定时器/计数器引脚 （16）
2.1.5 IAP15W4K58S4单片机的SPI引脚 （17）
2.1.6 IAP15W4K58S4单片机的PWM引脚 （18）
2.1.7 IAP15W4K58S4单片机的CCP引脚 （19）
2.1.8 IAP15W4K58S4单片机的读/写控制 （20）
2.1.9 IAP15W4K58S4单片机的ADC引脚 （21）
2.1.10 IAP15W4K58S4单片机的比较器引脚 （21）
2.2 IAP15W4K58S4单片机的时钟 （22）
2.2.1 外部晶振引脚及内部时钟资源 （22）
2.2.2 IAP15W4K58S4单片机的系统时钟 （23）
2.2.3 IAP15W4K58S4单片机的系统时钟输出 （23）
2.3 IAP15W4K58S4单片机的复位电路 （24）
2.3.1 外部RST复位 （24）
2.3.2 软件复位 （24）
2.3.3 掉电复位/上电复位 （25）
2.3.4 MAX810专用复位电路复位 （25）
2.3.5 内部低电压检测复位 （25）
2.3.6 看门狗复位 （26）
2.3.7 程序地址非法复位 （27）
2.4 IAP15W4K58S4单片机的内部存储器 （27）
2.4.1 IAP15W4K58S4单片机的程序存储器 （27）
2.4.2 IAP15W4K58S4单片机的数据存储器 （27）
第3章 中断系统 （30）
3.1 STC15W4K32S4系列单片机的中断系统 （30）
3.2 中断寄存器 （30）
3.2.1 中断允许寄存器 （30）
3.2.2 中断请求控制寄存器 （33）
3.2.3 中断优先级控制寄存器 （38）
3.3 中断优先级和中断响应过程 （39）
3.4 外部中断 （41）
第4章 定时器/计数器 （42）
4.1 定时器/计数器工作原理 （42）
4.2 定时器/计数器T0、T1 （42）
4.2.1 定时器/计数器T0、T1的特殊功能寄存器 （42）
4.2.2 定时器/计数器T0、T1的工作方式 （45）
4.2.3 定时器/计数器T0、T1的应用 （46）
4.3 定时器/计数器T2 （50）
4.3.1 定时器/计数器T2的特殊功能寄存器 （50）
4.3.2 定时器/计数器T2的工作方式 （51）
4.4 定时器/计数器T3、T4 （51）
4.4.1 定时器/计数器T3、T4的特殊功能寄存器 （51）
4.4.2 定时器/计数器T3、T4的工作方式 （52）
4.5 可编程时钟输出 （53）
4.5.1 可编程时钟输出的特殊功能寄存器 （53）
4.5.2 可编程时钟输出频率的计算 （54）
第5章 串行口 （55）
5.1 串行通信的基本概念 （55）
5.1.1 串行通信分类 （55）
5.1.2 串行通信的制式 （56）
5.2 IAP15W4K58S4单片机串行口1 （57）
5.2.1 串行口1相关的特殊功能寄存器 （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的应用 （63）
5.3 单片机与PC通信 （68）
5.3.1 单片机与PC RS-232串行通信接口 （68）
5.3.2 单片机与PC USB总线通信接口 （68）
5.4 串行口1的中继广播方式 （70）
5.5 IAP15W4K58S4单片机串行口2 （71）
5.6 IAP15W4K58S4单片机串行口3 （72）
5.7 IAP15W4K58S4单片机串行口4 （74）
5.8 IAP15W4K58S4单片机串行口硬件引脚切换 （75）
第6章 模数转换器 （77）
6.1 ADC的逻辑结构 （77）
6.2 与ADC相关的特殊功能寄存器 （78）
6.3 A/D转换器的实例代码 （80）
6.4 A/D转换器的应用 （89）
第7章 PCA可编程计数器阵列 （93）
7.1 16位PCA计数器/定时器的结构 （93）
7.2 CCP/PCA/PWM的相关寄存器 （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 捕获模式 （96）
7.4 16位软件定时器模式 （97）
7.5 高速脉冲输出模式 （99）
7.6 脉宽调制模式 （101）
7.6.1 PWM模式相关寄存器设置 （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波形发生器 （106）
8.1 6路增强型PWM发生器的逻辑结构 （106）
8.2 6路增强型PWM发生器的初始设置 （107）
8.2.1 6路增强型PWM发生器的引脚设置 （107）
8.2.2 扩展SFR访问控制设置 （107）
8.2.3 PWM初始电平设置 （108）
8.2.4 PWM使能控制 （108）
8.3 PWM周期及翻转时钟T1/T2 （109）
8.3.1 PWM周期 （109）
8.3.2 翻转时钟T1/T2 （109）
8.4 PWM中断 （110）
第9章 单片机内置比较器及其应用 （114）
9.1 STC15W4K58S4单片机内置比较器 （114）
9.2 与比较器相关的特殊功能寄存器 （115）
9.2.1 比较控制寄存器1 （115）
9.2.2 比较控制寄存器2 （117）
9.3 单片机内置比较器应用举例 （118）
9.3.1 单片机内置比较器中断方式应用举例 （118）
9.3.2 单片机内置比较器查询方式应用举例 （119）
9.3.3 单片机内置比较器用作掉电保护应用举例 （120）
第10章 单片机显示系统设计 （123）
10.1 数码管显示系统设计 （123）
10.1.1 共阴、共阳数码管 （123）
10.1.2 四位一体数码管 （125）
10.2 点阵显示系统设计 （127）
10.3 LCD显示系统设计 （130）
10.3.1 LCD1602显示设计 （130）
10.3.2 LCD12864显示设计 （139）
第11章 传感器应用 （150）
11.1 温度传感器DS18B20 （150）
11.2 DHT11温湿度传感器及其应用 （158）
11.3 超声波测距传感器与应用 （163）
第12章 无线通信 （167）
12.1 红外无线通信 （167）
12.1.1 RC5编码 （167）
12.1.2 NEC编码 （168）
12.1.3 红外通信系统发送和接收 （169）
12.2 蓝牙无线通信 （173）
12.2.1 HC05蓝牙无线通信模块介绍 （173）
12.2.2 AT命令设置 （174）
12.2.3 HC05模块的命令设置步骤 （175）
第13章 电机及驱动介绍 （181）
13.1 电机驱动电路设计 （181）
13.1.1 三极管H桥设计 （181）
13.1.2 L298N驱动芯片介绍 （183）
13.1.3 L9110芯片介绍 （185）
13.2 直流电机控制 （187）
13.2.1 L298N双H桥直流电机驱动芯片介绍 （187）
13.2.2 L298N双H桥直流电机驱动 （189）
13.3 步进电机 （190）
第14章 实训项目 （192）
14.1 智能小车系统的设计与实现 （192）
14.1.1 项目功能要求 （192）
14.1.2 项目设计方案 （192）
14.1.3 部分功能程序设计 （193）
14.2 智能调速风扇的设计与实现 （201）
14.2.1 项目功能要求 （202）
14.2.2 项目设计方案 （202）
14.2.3 部分功能程序设计 （203）
14.3 智能车库门的设计与实现 （208）
14.3.1 项目功能要求 （208）
14.3.2 项目设计方案 （209）
14.3.3 部分功能程序设计 （209）
14.4 空气质量检测系统的设计与实现 （212）
14.4.1 项目功能要求 （212）
14.4.2 项目设计方案 （213）
14.4.3 部分功能程序设计 （214）
参考文献 （217）
第1章 STC15单片机及开发环境介绍 （1）
1.1 IAP15W4K58S4单片机 （1）
1.1.1 IAP15W4K58S4单片机介绍 （1）
1.1.2 STC15单片机的主要特色 （1）
1.1.3 IAP15W4K58S4单片机的型号定义 （2）
1.1.4 IAP15W4K58S4单片机的内部结构 （2）
1.1.5 IAP15W4K58S4单片机的通用I/O结构 （3）
1.1.6 端口模式设置相关特殊功能寄存器 （4）
1.2 软件开发环境介绍 （6）
1.2.1 将STC的驱动添加到Keil软件中 （6）
1.2.2 将IAP15W4K58S4芯片设置成仿真芯片 （7）
1.2.3 在Keil中创建项目 （7）
第2章 IAP15W4K58S4单片机资源介绍 （13）
2.1 IAP15W4K58S4单片机引脚 （13）
2.1.1 IAP15W4K58S4单片机的I/O端口基本配置 （13）
2.1.2 外部中断引脚 （14）
2.1.3 串口引脚 （14）
2.1.4 IAP15W4K58S4单片机的定时器/计数器引脚 （16）
2.1.5 IAP15W4K58S4单片机的SPI引脚 （17）
2.1.6 IAP15W4K58S4单片机的PWM引脚 （18）
2.1.7 IAP15W4K58S4单片机的CCP引脚 （19）
2.1.8 IAP15W4K58S4单片机的读/写控制 （20）
2.1.9 IAP15W4K58S4单片机的ADC引脚 （21）
2.1.10 IAP15W4K58S4单片机的比较器引脚 （21）
2.2 IAP15W4K58S4单片机的时钟 （22）
2.2.1 外部晶振引脚及内部时钟资源 （22）
2.2.2 IAP15W4K58S4单片机的系统时钟 （23）
2.2.3 IAP15W4K58S4单片机的系统时钟输出 （23）
2.3 IAP15W4K58S4单片机的复位电路 （24）
2.3.1 外部RST复位 （24）
2.3.2 软件复位 （24）
2.3.3 掉电复位/上电复位 （25）
2.3.4 MAX810专用复位电路复位 （25）
2.3.5 内部低电压检测复位 （25）
2.3.6 看门狗复位 （26）
2.3.7 程序地址非法复位 （27）
2.4 IAP15W4K58S4单片机的内部存储器 （27）
2.4.1 IAP15W4K58S4单片机的程序存储器 （27）
2.4.2 IAP15W4K58S4单片机的数据存储器 （27）
第3章 中断系统 （30）
3.1 STC15W4K32S4系列单片机的中断系统 （30）
3.2 中断寄存器 （30）
3.2.1 中断允许寄存器 （30）
3.2.2 中断请求控制寄存器 （33）
3.2.3 中断优先级控制寄存器 （38）
3.3 中断优先级和中断响应过程 （39）
3.4 外部中断 （41）
第4章 定时器/计数器 （42）
4.1 定时器/计数器工作原理 （42）
4.2 定时器/计数器T0、T1 （42）
4.2.1 定时器/计数器T0、T1的特殊功能寄存器 （42）
4.2.2 定时器/计数器T0、T1的工作方式 （45）
4.2.3 定时器/计数器T0、T1的应用 （46）
4.3 定时器/计数器T2 （50）
4.3.1 定时器/计数器T2的特殊功能寄存器 （50）
4.3.2 定时器/计数器T2的工作方式 （51）
4.4 定时器/计数器T3、T4 （51）
4.4.1 定时器/计数器T3、T4的特殊功能寄存器 （51）
4.4.2 定时器/计数器T3、T4的工作方式 （52）
4.5 可编程时钟输出 （53）
4.5.1 可编程时钟输出的特殊功能寄存器 （53）
4.5.2 可编程时钟输出频率的计算 （54）
第5章 串行口 （55）
5.1 串行通信的基本概念 （55）
5.1.1 串行通信分类 （55）
5.1.2 串行通信的制式 （56）
5.2 IAP15W4K58S4单片机串行口1 （57）
5.2.1 串行口1相关的特殊功能寄存器 （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的应用 （63）
5.3 单片机与PC通信 （68）
5.3.1 单片机与PC RS-232串行通信接口 （68）
5.3.2 单片机与PC USB总线通信接口 （68）
5.4 串行口1的中继广播方式 （70）
5.5 IAP15W4K58S4单片机串行口2 （71）
5.6 IAP15W4K58S4单片机串行口3 （72）
5.7 IAP15W4K58S4单片机串行口4 （74）
5.8 IAP15W4K58S4单片机串行口硬件引脚切换 （75）
第6章 模数转换器 （77）
6.1 ADC的逻辑结构 （77）
6.2 与ADC相关的特殊功能寄存器 （78）
6.3 A/D转换器的实例代码 （80）
6.4 A/D转换器的应用 （89）
第7章 PCA可编程计数器阵列 （93）
7.1 16位PCA计数器/定时器的结构 （93）
7.2 CCP/PCA/PWM的相关寄存器 （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 捕获模式 （96）
7.4 16位软件定时器模式 （97）
7.5 高速脉冲输出模式 （99）
7.6 脉宽调制模式 （101）
7.6.1 PWM模式相关寄存器设置 （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波形发生器 （106）
8.1 6路增强型PWM发生器的逻辑结构 （106）
8.2 6路增强型PWM发生器的初始设置 （107）
8.2.1 6路增强型PWM发生器的引脚设置 （107）
8.2.2 扩展SFR访问控制设置 （107）
8.2.3 PWM初始电平设置 （108）
8.2.4 PWM使能控制 （108）
8.3 PWM周期及翻转时钟T1/T2 （109）
8.3.1 PWM周期 （109）
8.3.2 翻转时钟T1/T2 （109）
8.4 PWM中断 （110）
第9章 单片机内置比较器及其应用 （114）
9.1 STC15W4K58S4单片机内置比较器 （114）
9.2 与比较器相关的特殊功能寄存器 （115）
9.2.1 比较控制寄存器1 （115）
9.2.2 比较控制寄存器2 （117）
9.3 单片机内置比较器应用举例 （118）
9.3.1 单片机内置比较器中断方式应用举例 （118）
9.3.2 单片机内置比较器查询方式应用举例 （119）
9.3.3 单片机内置比较器用作掉电保护应用举例 （120）
第10章 单片机显示系统设计 （123）
10.1 数码管显示系统设计 （123）
10.1.1 共阴、共阳数码管 （123）
10.1.2 四位一体数码管 （125）
10.2 点阵显示系统设计 （127）
10.3 LCD显示系统设计 （130）
10.3.1 LCD1602显示设计 （130）
10.3.2 LCD12864显示设计 （139）
第11章 传感器应用 （150）
11.1 温度传感器DS18B20 （150）
11.2 DHT11温湿度传感器及其应用 （158）
11.3 超声波测距传感器与应用 （163）
第12章 无线通信 （167）
12.1 红外无线通信 （167）
12.1.1 RC5编码 （167）
12.1.2 NEC编码 （168）
12.1.3 红外通信系统发送和接收 （169）
12.2 蓝牙无线通信 （173）
12.2.1 HC05蓝牙无线通信模块介绍 （173）
12.2.2 AT命令设置 （174）
12.2.3 HC05模块的命令设置步骤 （175）
第13章 电机及驱动介绍 （181）
13.1 电机驱动电路设计 （181）
13.1.1 三极管H桥设计 （181）
13.1.2 L298N驱动芯片介绍 （183）
13.1.3 L9110芯片介绍 （185）
13.2 直流电机控制 （187）
13.2.1 L298N双H桥直流电机驱动芯片介绍 （187）
13.2.2 L298N双H桥直流电机驱动 （189）
13.3 步进电机 （190）
第14章 实训项目 （192）
14.1 智能小车系统的设计与实现 （192）
14.1.1 项目功能要求 （192）
14.1.2 项目设计方案 （192）
14.1.3 部分功能程序设计 （193）
14.2 智能调速风扇的设计与实现 （201）
14.2.1 项目功能要求 （202）
14.2.2 项目设计方案 （202）
14.2.3 部分功能程序设计 （203）
14.3 智能车库门的设计与实现 （208）
14.3.1 项目功能要求 （208）
14.3.2 项目设计方案 （209）
14.3.3 部分功能程序设计 （209）
14.4 空气质量检测系统的设计与实现 （212）
14.4.1 项目功能要求 （212）
14.4.2 项目设计方案 （213）
14.4.3 部分功能程序设计 （214）
参考文献 （217）
前 言
单片机发展到今天，已经与我们的生活密不可分，生活中的手机、家用电器、医疗器械、机器人、汽车等都离不开单片机这个“大脑”。对于那些对电子技术感兴趣，并且想从事电子设计工作的学生来说，单片机技术更是一项不可或缺的技能。51单片机是初学者比较好的入门选择，因为多年来51单片机在教育领域中被广泛采用，所以学习51单片机的资源也非常丰富，许多知识点和内容，学生可以“拿来即用”，很容易上手掌握。但是，51单片机的缺点也很明显，运行速度不高、性能稍差。针对这一问题，我国宏晶科技公司对传统的8051单片机进行了全面的升级与创新，推出了多款STC高性能单片机，目前已经发展到了STC15系列。STC15系列单片机具有高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰等特点，其指令代码完全兼容传统的8051单片机，但是速度比其快8～12倍；内部集成高精度R/C时钟和复位电路，可省掉晶振和外部复位电路，上电即可工作。IAP15W4K58S4单片机还具有在线仿真下载程序的功能，将仿真器和编程器等功能集成于一片芯片之中，具有很大的创新性。STC15W4K32S4系列单片机还集成了6路PWM、8路高速10位ADC（30万次/秒），内置4KB大容量SRAM、4组独立的高速异步串行通信端口、1组高速同步串口通信端口SPI，内置比较器，功能强大。IAP15W4K58S4单片机可以在线仿真调试，并且集成了丰富的功能，仅通过一个芯片就可以实现单片机的设计、仿真调试、程序下载等功能，因此本书以IAP15W4K58S4单片机为基础，介绍单片机设计的相关知识。除了重点介绍单片机的相关知识点外，本书还结合电子系统设计涉及的知识点，介绍了显示、传感器、电机驱动、无线通信等知识，并给出了相关的设计程序。本书力求简单、实用，略去了繁杂的叙述性语言，对知识点进行了相应的归纳总结，内容简洁明了，学生参考本书就可以动手完成实训。本书共分为14章：第1章介绍单片机的开发环境，即怎样利用Keil和STC-ISP软件进行单片机的设计开发；第2章着重介绍IAP15W4K58S4单片机的相关资源，对单片机的引脚进行了归纳，介绍了单片机的时钟、复位及存储器等资源；第3～9章分别介绍了单片机的中断、定时器/计数器、串口通信、模数转换器、PCA、PWM、比较器；第10章介绍了与显示相关的数码管、点阵、LCD1602、LCD12864等的设计使用方法；第11章给出了温度传感器DS18B20、DHT11湿度传感器、超声波传感器设计的相关知识；第12章给出了红外无线通信和蓝牙无线通信的设计方法；第13章介绍了电机驱动的相关电路及驱动芯片；第14章给出了单片机综合实训的设计题目及部分设计内容。本书由多位老师协力完成，其中，崔承毅编写第2、7、8、12章，高庆华编写第4、5、14章，王开宇编写第11章，王洁编写第6章，姜艳红编写第1章，赵冠男编写第3章，程春雨编写第9章，周晓丹编写第10章，商云晶编写第13章。在此，向为此书辛勤付出的各位老师表示感谢。同时，在本书编写过程中，金明录老师和王开宇老师都给予了很大的帮助，在此致以深深的谢意！本书涉及的知识点较多，在编写过程中，难免有纰漏和不足之处，请广大读者批评指正，提出宝贵意见，以便帮助我们改进和提高，更好地满足读者的需要。编 者
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