電子工程師自學速成設計篇 第2版

第 1章　單片機快速入門\t1
1．1　單片機簡介　1
1．1．1　什么是單片機　1
1．1．2　單片機應用系統(tǒng)的組成　2
1．1．3　單片機的分類　3
1．1．4　單片機的應用領域　4
1．2　一個按鍵控制一只LED亮滅的單片機應用
系統(tǒng)開發(fā)全過程　4
1．2．1　明確控制要求并選擇合適型號的單片機　4
1．2．2　設計單片機電路原理圖　5
1．2．3　制作單片機電路　6
1．2．4　用Keil 軟件編寫單片機控制程序　7
1．2．5　計算機、下載（燒錄）器和單片機的
連接　10
1．2．6　用燒錄軟件將程序寫入單片機　12
1．2．7　單片機電路的供電與測試　14
第　2章 數(shù)制與C51語言基礎　16
2．1　數(shù)制與數(shù)制的轉換　16
2．1．1　十進制數(shù)　16
2．1．2　二進制數(shù)　16
2．1．3　十六進制數(shù)　18
2．1．4　二進制數(shù)與十進制數(shù)的轉換　18
2．1．5　二進制數(shù)與十六進制數(shù)的轉換　19
2．1．6　單片機的數(shù)的表示及運算　19
2．2　C51語言入門　21
2．2．1　常量　21
2．2．2　變量　22
2．2．3　運算符　23
2．2．4　關鍵字　25
2．2．5　數(shù)組　26
2．2．6　循環(huán)語句（while、do while、
for語句）　27
2．2．7　選擇語句（if、switch…case語句）　28
第3章　51單片機的硬件系統(tǒng)　30
3．1　8051單片機的引腳功能與內(nèi)部結構　30
3．1．1　引腳功能說明　30
3．1．2　單片機與片外存儲器的連接與控制　32
3．1．3　內(nèi)部結構說明　34
3．2　8051單片機I/O端口的結構與工作原理　36
3．2．1　P0端口　36
3．2．2　P1端口　38
3．2．3　P2端口　38
3．2．4　P3端口　39
3．3　8051單片機的存儲器　40
3．3．1　存儲器的存儲單位與編址　40
3．3．2　片內(nèi)外程序存儲器的使用與編址　41
3．3．3　片內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器的使用與編址　42
3．3．4　數(shù)據(jù)存儲器的分區(qū)　42
3．3．5　特殊功能寄存器（SFR）　44
第4章　51單片機編程軟件的使用　48
4．1　Keil C51軟件的安裝　48
4．1．1　Keil C51軟件的版本及獲取　48
4．1．2　Keil C51軟件的安裝　48
4．2　程序的編寫與編譯　50
4．2．1　啟動Keil C51軟件并新建工程文件　50
4．2．2　新建源程序文件并與工程關聯(lián)起來　52
4．2．3　編寫程序　54
4．2．4　編譯程序　55
4．3　程序的仿真與調(diào)試　58
4．3．1　編寫或打開程序　58
4．3．2　仿真設置　58
4．3．3　編譯程序　59
4．3．4　仿真調(diào)試程序　60
第5章　單片機驅動發(fā)光二極管的
電路及編程　63
5．1　LED（發(fā)光二極管）介紹　63
5．1．1　外形與符號　63
5．1．2　性質　63
5．1．3　檢測　64
5．1．4　限流電阻的阻值計算　64
5．2　單片機點亮單個LED的電路與程序詳解　65
5．2．1　單片機點亮單個LED的電路　65
5．2．2　采用位操作方式編寫點亮單個LED的
程序及詳解　65
5．2．3　采用字節(jié)操作方式編寫點亮單個LED的
程序及詳解　67
5．2．4　單個LED以固定頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　67
5．2．5　單個LED以不同頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　68
5．3　單片機點亮多個LED的電路與程序詳解　70
5．3．1　單片機點亮多個LED的電路　70
5．3．2　采用位操作方式點亮多個LED的
程序及詳解　70
5．3．3　采用字節(jié)操作方式點亮多個LED的
程序及詳解　71
5．3．4　多個LED以不同頻率閃爍發(fā)光的
程序及詳解　72
5．3．5　多個LED左移和右移的程序及詳解　73
5．3．6　LED循環(huán)左移和右移的程序及詳解　74
5．3．7　LED移動并閃爍發(fā)光的程序及詳解　76
5．3．8　用查表方式控制LED多樣形式發(fā)光的
程序及詳解　77
5．3．9　LED花樣發(fā)光的程序及詳解　78
5．4　采用PWM（脈寬調(diào)制）方式調(diào)節(jié)LED
亮度的原理與程序詳解　79
5．4．1　采用PWM方式調(diào)節(jié)LED亮度的原理　79
5．4．2　采用PWM方式調(diào)節(jié)LED亮度的程序及
詳解　80
第6章　單片機驅動LED數(shù)碼管的
電路及編程　82
6．1　單片機驅動一位LED數(shù)碼管的電路與程序
詳解　82
6．1．1　一位LED數(shù)碼管的外形、結構與
檢測　82
6．1．2　單片機連接一位LED數(shù)碼管的電路　84
6．1．3　單個數(shù)碼管靜態(tài)顯示一個字符的
程序及詳解　84
6．1．4　單個數(shù)碼管動態(tài)顯示多個字符的
程序及詳解　85
6．1．5　單個數(shù)碼管環(huán)形轉圈顯示的程序及
詳解　86
6．1．6　單個數(shù)碼管顯示邏輯電平的程序及
詳解　87
6．2　單片機驅動8位LED數(shù)碼管的電路與程序
詳解　87
6．2．1　多位LED數(shù)碼管外形、結構與檢測　87
6．2．2　單片機連接8位共陰型數(shù)碼管的電路　89
6．2．3　8位數(shù)碼管顯示1個字符的程序及
詳解　90
6．2．4　8位數(shù)碼管逐位顯示8個字符的程序及
詳解　91
6．2．5　8位數(shù)碼管同時顯示8個字符的程序及
詳解　92
6．2．6　8位數(shù)碼管動態(tài)顯示8個以上字符的
程序及詳解　93
第7章　中斷功能的使用與編程　95
7．1　中斷的基本概念與處理過程　95
7．1．1　什么是中斷　95
7．1．2　中斷的基本概念　95
7．1．3　中斷的處理過程　96
7．2　8051單片機的中斷系統(tǒng)結構與控制
寄存器　96
7．2．1　中斷系統(tǒng)的結構　96
7．2．2　中斷源寄存器　97
7．2．3　中斷允許寄存器IE　98
7．2．4　中斷優(yōu)先級控制寄存器IP　99
7．3　中斷編程舉例　100
7．3．1　中斷編程使用的電路例圖　100
7．3．2　外部中斷0以低電平方式觸發(fā)中斷的
程序及詳解　100
7．3．3　外部中斷1以下降沿方式觸發(fā)中斷的
程序及詳解　101
第8章　定時器/計數(shù)器的使用及編程　104
8．1　定時器/計數(shù)器的定時與計數(shù)功能　104
8．1．1　定時功能　104
8．1．2　計數(shù)功能　105
8．2　定時器/計數(shù)器的結構原理　105
8．2．1　定時器/計數(shù)器的結構　105
8．2．2　定時器/計數(shù)器的工作原理　106
8．3　定時器/計數(shù)器的控制寄存器與四種
工作方式　107
8．3．1　定時器/計數(shù)器控制寄存器
（TCON）　107
8．3．2　工作方式控制寄存器（TMOD）　108
8．3．3　定時器/計數(shù)器的工作方式　108
8．4　定時器/計數(shù)器的應用及編程　112
8．4．1　產(chǎn)生1kHz方波信號的程序及詳解　112
8．4．2　產(chǎn)生50kHz方波信號的程序及
詳解　113
8．4．3　產(chǎn)生周期為1s方波信號的程序與
長延時的方法　114
第9章　按鍵電路及編程　116
9．1　獨立按鍵輸入電路與程序詳解　116
9．1．1　開關輸入產(chǎn)生的抖動及軟、硬件
解決方法　116
9．1．2　單片機連接8個獨立按鍵和8個LED的
電路　117
9．1．3　一個按鍵點動控制一個LED亮滅的
程序及詳解　118
9．1．4　一個按鍵鎖定控制一個LED亮滅的
程序及詳解　118
9．1．5　四路搶答器的程序及詳解　120
9．1．6　獨立按鍵控制LED和LED數(shù)碼管的
電路　120
9．1．7　兩個按鍵控制一位數(shù)字增、減并用
8位數(shù)碼管顯示的程序及詳解　121
9．1．8　兩個按鍵控制多位數(shù)字增、減并用
8位數(shù)碼管顯示的程序及詳解　124
9．1．9　按鍵長按與短按產(chǎn)生不同控制效果的
程序及詳解　126
9．1．10　8個獨立按鍵控制LED和LED數(shù)碼管
顯示的程序及詳解　129
9．2　矩陣鍵盤輸入電路與程序詳解　132
9．2．1　單片機連接16鍵矩陣鍵盤和8位
數(shù)碼管的電路　132
9．2．2　矩陣鍵盤行列掃描方式輸入及顯示的
程序及詳解　134
9．2．3　中斷觸發(fā)鍵盤行列掃描的矩陣鍵盤
輸入及顯示電路與程序詳解　138
9．2．4　矩陣鍵盤密碼鎖的程序及詳解　144
第　10章 LED點陣和液晶顯示屏的
使用及編程　149
10．1　雙色LED點陣的使用及編程　149
10．1．1　雙色LED點陣的外形、結構原理與
檢測　149
10．1．2　單片機配合74HC595芯片驅動
雙色LED點陣的電路　156
10．1．3　雙色點陣顯示一種顏色字符的
程序及詳解　157
10．1．4　雙色點陣交替顯示兩種顏色字符的
程序及詳解　160
10．1．5　字符移入和移出點陣的程序及詳解　163
10．2　1602字符型液晶顯示屏的使用及編程　167
10．2．1　1602字符型液晶顯示屏的硬、軟件
資源　167
10．2．2　單片機驅動1602液晶顯示屏的
電路　173
10．2．3　1602液晶顯示屏靜態(tài)顯示字符的
程序及詳解　174
10．2．4　1602液晶顯示屏逐個顯現(xiàn)字符的
程序及詳解　177
10．2．5　1602液晶顯示屏字符滾動顯示的
程序及詳解　178
10．2．6　矩陣鍵盤輸入與1602液晶顯示屏
顯示的電路及程序詳解　180
第　11章 步進電機的使用及編程　184
11．1　步進電機與驅動芯片介紹　184
11．1．1　步進電機的結構與工作原理　184
11．1．2　驅動芯片ULN2003　187
11．1．3　五線四相步進電機　188
11．2　單片機驅動步進電機的電路及編程　189
11．2．1　由按鍵、單片機、驅動芯片和數(shù)碼管
構成的步進電機驅動電路　189
11．2．2　用單4拍方式驅動步進電機正轉的
程序及詳解　190
11．2．3　用雙4拍方式驅動步進電機自動
正反轉的程序及詳解　191
11．2．4　外部中斷控制步進電機正反轉的
程序及詳解　193
11．2．5　用按鍵控制步進電機啟動、加速、
減速、停止的程序及詳解　195
第　12章 串行通信的使用及編程　200
12．1　概述　200
12．1．1　并行通信和串行通信　200
12．1．2　串行通信的兩種方式　200
12．1．3　串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向　202
12．2　串行通信口的結構與原理　203
12．2．1　串行通信口的結構　203
12．2．2　串行通信口的工作原理　203
12．3　串行通信口的控制寄存器　204
12．3．1　串行控制寄存器（SCON）　204
12．3．2　電源控制寄存器（PCON）　205
12．4　四種工作方式與波特率的設置　205
12．4．1　方式0　205
12．4．2　方式1　207
12．4．3　方式2　207
12．4．4　方式3　208
12．4．5　波特率的設置　208
12．5　串行通信的應用編程　209
12．5．1　利用串行通信的方式0實現(xiàn)產(chǎn)品
計數(shù)顯示的電路及編程　209
12．5．2　利用串行通信的方式1實現(xiàn)雙機
通信的電路及編程　212
第　13章 I2C總線通信的使用及編程　216
13．1　I2C總線介紹　216
13．1．1　概述　216
13．1．2　I2C總線通信協(xié)議　217
13．1．3　I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式　217
13．2　I2C總線存儲器24C02（E2PROM）　218
13．2．1　外形與引腳功能說明　218
13．2．2　器件地址的設置　219
13．2．3　讀/寫操作　219
13．3　單片機與24C02的I2C總線通信電路及
編程　221
13．3．1　模擬I2C總線通信的程序及詳解　221
13．3．2　利用I2C總線從24C02讀/寫一個
數(shù)據(jù)并用LED顯示的電路及
程序詳解　226
13．3．3　利用I2C總線從24C02讀/寫多個
數(shù)據(jù)的電路及程序詳解　228
13．3．4　利用24C02存儲按鍵的操作信息的
電路及程序詳解　229
第　14章 A/D與D/A電路及編程　234
14．1　A/D（模/數(shù)）與D/A（數(shù)/模）轉換　234
14．1．1　A/D轉換　234
14．1．2　D/A轉換　236
14．2　A/D與D/A轉換芯片PCF8591　236
14．2．1　外形與引腳功能說明　236
14．2．2　器件地址和功能設置　237
14．3　由PCF8591芯片構成的A/D和D/A
轉換電路及編程　238
14．3．1　單片機、PCF8591芯片與8位數(shù)碼管
構成的A/D和D/A轉換及顯示電路　238
14．3．2　1路A/D轉換并顯示轉換值的程序及
詳解　239
14．3．3　4路電壓測量顯示的程序及詳解　242
14．3．4　D/A轉換輸出顯示的程序及詳解　246
第　15章 STC89C5x系列單片機介紹　249
15．1　概述　249
15．1．1　兩種版本與封裝形式　249
15．1．2　引腳功能說明　251
15．1．3　STC89C5x系列單片機的型號
命名規(guī)則　252
15．1．4　STC89C5x系列單片機的常用型號的
主要參數(shù)　253
15．2　STC89C5x系列單片機的I/O端口　254
15．2．1　I/O端口上電復位狀態(tài)與灌電流、
拉電流　254
15．2．2　P4端口的使用　255
15．2．3　I/O端口與外部電路的連接　256
15．3　STC89C5x系列單片機的存儲器　257
15．3．1　程序存儲器　257
15．3．2　數(shù)據(jù)存儲器　257
15．3．3　STC89C5x系列單片機的特殊功能
寄存器　258
第　16章 電路繪圖設計軟件基礎　261
16．1　Protel 99 SE的組成與設計流程　261
16．1．1　Protel 99 SE的運行環(huán)境　261
16．1．2　Protel 99 SE的組成　262
16．1．3　Protel 99 SE設計電路的流程　262
16．2　Protel 99 SE的文件管理與系統(tǒng)
參數(shù)設置　263
16．2．1　設計數(shù)據(jù)庫文件的建立、關閉與
打開　263
16．2．2　Protel 99 SE設計界面的介紹　265
16．2．3　文件管理　265
16．2．4　系統(tǒng)參數(shù)的設置　270
第　17章 設計電路原理圖　272
17．1　電路原理圖編輯器　272
17．1．1　電路原理圖編輯器界面介紹　272
17．1．2　圖紙大小的設置　276
17．1．3　圖紙方向、標題欄、邊框和顏色的
設置　277
17．1．4　圖紙網(wǎng)格的設置　278
17．1．5　圖紙文件信息的設置　279
17．1．6　光標與網(wǎng)格形狀和顏色的設置　279
17．1．7　系統(tǒng)字體的設置　280
17．2　電路原理圖的設計　280
17．2．1　裝載元件庫　281
17．2．2　查找元件　282
17．2．3　放置元件　283
17．2．4　元件的編輯　285
17．2．5　繪制導線和節(jié)點　293
17．2．6　電源和接地符號的放置　298
17．2．7　輸入/輸出端口的放置　299
17．2．8　元件標號的查找、替換與重排　301
17．3　圖形的繪制和文本、圖片的編輯　304
17．3．1　直線的繪制　304
17．3．2　矩形的繪制　305
17．3．3　多邊形的繪制　305
17．3．4　橢圓弧線的繪制　306
17．3．5　橢圓的繪制　307
17．3．6　扇形的繪制　308
17．3．7　曲線的繪制　309
17．3．8　文本的插入與設置　311
17．3．9　圖片的插入與設置　312
17．4　層次原理圖的設計　313
17．4．1　主電路與子電路　313
17．4．2　由上向下設計層次原理圖　316
17．4．3　由下向上設計層次原理圖　320
17．5　原理圖報表的生成　321
17．5．1　ERC報表的生成　321
17．5．2　網(wǎng)絡表的生成　322
17．5．3　元件清單表的生成　324
17．5．4　交叉參考元件表的生成　325
17．5．5　層次項目組織表的生成　326
17．5．6　原理圖的打印輸出　326
第　18章 制作新元件　328
18．1　元件庫編輯器　328
18．1．1　元件庫編輯器的啟動　328
18．1．2　元件庫編輯器介紹　329
18．2　新元件的制作與使用　330
18．2．1　繪制新元件　330
18．2．2　修改已有的元件　333
18．2．3　繪制復合元件　335
18．2．4　新元件的使用　337
18．3　元件報表的生成與元件庫的管理　338
18．3．1　元件報表的生成　338
18．3．2　元件庫的管理　340
第　19章 手工設計PCB電路　342
19．1　PCB設計基礎　342
19．1．1　PCB的基礎知識　342
19．1．2　PCB的設計過程　345
19．1．3　PCB編輯器　346
19．1．4　PCB設計前的設置　347
19．1．5　PCB編輯器參數(shù)設置　351
19．2　手工設計PCB的具體方法　356
19．2．1　放置對象　356
19．2．2　手工布局　369
19．2．3　手工布線　375
第　20章 自動設計PCB電路　378
20．1　基礎知識　378
20．1．1　PCB的自動設計流程　378
20．1．2　利用原理圖生成網(wǎng)絡表　378
20．2　自動設計PCB的具體方法　379
20．2．1　自動規(guī)劃PCB　379
20．2．2　裝載元件封裝和網(wǎng)絡表　384
20．2．3　自動布局元件　388
20．2．4　手工調(diào)整布局　390
20．2．5　自動布線　390
20．2．6　手工調(diào)整布線　395
20．3　PCB的顯示　400
20．3．1　單層顯示模式　400
20．3．2　三維顯示模式　400
20．4　PCB報表的生成及PCB的打印　401
20．4．1　引腳報表的生成　402
20．4．2　電路板信息報表的生成　402
20．4．3　網(wǎng)絡狀態(tài)報表的生成　403
20．4．4　設計層次報表的生成　403
20．4．5　NC鉆孔報表的生成　403
20．4．6　元件報表的生成　405
20．4．7　電路特性報表的生成　407
20．4．8　元件位置報表的生成　407
20．4．9　PCB的打印　408
第　21章 制作新元件封裝　411
21．1　元件封裝庫編輯器　411
21．1．1　元件封裝庫編輯器的啟動　411
21．1．2　元件封裝庫編輯器介紹　412
21．2　制作新元件封裝的方法　412
21．2．1　手工制作新元件封裝　413
21．2．2　利用向導制作新元件封裝　415
21．3　元件封裝的管理　417
21．3．1　查找元件封裝　417
21．3．2　更改元件封裝名稱　418
21．3．3　放置元件封裝　418
21．3．4　刪除元件封裝　418
21．3．5　編輯元件封裝引腳焊盤　418