单片机应用技术项目教程（C语言版）（第二版）

采用“项目驱动”编写思路，实出技能的培养

与职业岗位标准接轨，具有独特的“双证书”特色

即适合教学，又符合企业实际工作需要

全新的仿真教学模式，C语言编程

教学资源丰富，提供教学支持及服务

再版前言

本书在《单片机应用技术项目教程（C语言版）》的基础上，对原有内容进行了部分修改，增加了部分模块的电路焊接制作内容，突出技能训练。

《单片机应用技术项目教程（C语言版）》（第二版）顺应现代高等教育指导思想的变革，突出技能培养在课程中的主体地位，用工作任务来引领理论，使理论从属于技能实践。本书可作为高职高专院校计算机应用技术、电子信息、机电等相关专业单片机技术课程的教材，也可作为广大电子制作爱好者的自学用书。

本书主要特色如下：

（1）采用“项目驱动”的编写思路，突出技能培养在课程中的主体地位。

本书以解决实际项目的思路和操作为编写主线，贯穿多个知识点，用工作模块来引领理论，使理论从属于技能培养。教会学生如何完成工作任务，关注学生能做什么，而不仅是知道什么，知识、技能的学习结合工作任务的完成过程来进行。

（2）与职业岗位标准接轨，已获得行业协会认可，作为认证教材，具有独特的“双证书”特色。

本书内容与职业岗位标准密切接轨，部分项目由中国软件行业协会嵌入式系统分会的工程师编写，根据中级嵌入式系统硬件设计工程师（单片机）认证的要求，涉及必须掌握的关键知识点、基本技能以及单片机产品制作与调试等方面的内容，本书已获得中国软件行业协会嵌入式系统分会认可，作为“中级嵌入式系统硬件设计工程师（单片机）”认证教材。

学习本书后，由中国软件行业协会嵌入式系统分会进行考核（或经中国软件行业协会嵌入式系统分会认可，由学校进行考核）。考核合格的，可以申请中国软件行业协会嵌入式系统分会的“中级嵌入式系统硬件设计工程师（单片机）”证书。该证书可以作为专业技术人员职业能力考核的证明，以及岗位聘用的重要依据。

（3）既适合教学，又符合企业实际工作需要。

注重采用企业真实工作任务、贴近企业职业岗位实际需求。本书在拉近单片机教学与职业岗位需求距离的同时，兼顾知识的系统性和完整性。本书既适合教学，又符合企业实际工作需要。

（4）全新的仿真教学模式，C语言编程。

打破了传统教材原有界限，与职业岗位基本技能融合在一起，引入Proteus仿真软件，采用C语言编程，将学生从单片机复杂的硬件结构中解放出来，侧重高职院校学生技能和动手能力的锻炼，实现了在计算机上完成单片机电路设计、软件设计及调试与仿真。真正实现了从概念到产品的完整设计，使学生理解和掌握从概念到产品的完整过程。

（5）教学资源丰富，提供教学支持及服务。

课程教学网站提供支持，包括电子教案、实训项目、源代码和仿真电路、技能大赛作品、学生作品、课程设计、校企合作资源及其他相关素材等。

本书由学校骨干教师、项目研发人员和高新企业的工程师共同编写。采用“项目驱动”的编写思路，从职业岗位技能出发，分为技能基础篇和技能提高篇，共有11个项目、28个工作模块以及两个课程设计范例。

在技能基础篇中，注重职业岗位的基本技能训练。主要介绍单片机硬件系统、单片机开发系统、单片机并行端口应用、定时与中断系统、显示与键盘接口技术、A/D与D/A转换接口、串行接口通信技术以及单片机应用系统设计方法等内容；在技能提高篇中，注重职业岗位的开发技能训练，主要介绍键盘控制电机方向和转速、多路温度采集监控系统、按键设置液晶电子钟、16×32 LED点阵显示设计与实现等单片机产品开发方法、关键知识以及这些项目的设计与实现，可以作为学生的课程设计。其中技能提高篇中的部分项目，可作为“中级嵌入式系统硬件设计工程师（单片机）”认证教材。两个课程设计范例分别是双向四车道交通灯和出租车计价器。

本书由郭志勇任主编，王韦伟任副主编。郭志勇对本书的编写思路与大纲进行了总体规划，指导全书的编写，并承担了统稿工作。项目一和项目六由郭志勇编写，项目二和项目十由王韦伟编写，项目三和项目八由巩雪洁编写，项目四和课程设计范例二由程淑玉编写，项目五由李如平编写，项目七和课程设计范例一由李自成编写，项目九由李健编写，项目十一由林艺春编写。参加本书电路调试、程序调试、素材收集、校对等工作的还有张长井、杨振宇、郭雨、王大灵、郭丽、赵露、蔡瑞瑞等。

为了方便教师教学，本书配有电子教学课件、习题参考答案、C语言源程序代码和Proteus仿真电路。读者可以从中国水利水电出版社网站以及万水书苑下载，网址为：http://www. waterpub.com.cn/softdown或http://www.wsbookshow.com/。

本课程采用“教、学、做”一体化，参考学时如下表所示，读者可根据实际教学情况增减。

本课程参考学时

项目 参考学时

技能基础篇（共64学时） 项目1 发光二极管LED控制 8

项目2 LED循环点亮控制 10

项目3 数码管显示控制 10

项目4 键盘的设计与实现 10

项目5 定时器/计数器综合应用 8

项目6 模拟量输入输出设计与实现 8

项目7 单片机串行通信设计与实现 10

续表

项目 参考学时

技能提高篇（任选） 项目8 键盘控制电机方向和转速 6

项目9 按键设置液晶电子钟 8

项目10 8路温度采集监控系统 8

项目11 点阵显示设计与实现 12

由于时间紧迫以及编者水平有限，书中难免会有错误和不妥之处，敬请广大读者和专家批评指正。

编 者

2014年10月

再版前言

项目1 发光二极管LED控制 1
1.1 工作模块1 点亮一个LED 1
1.1.1 用Proteus设计第一个LED控制
电路 2
1.1.2 用Keil C51设计第一个C语言LED
控制程序 6
1.1.3 用Proteus仿真运行调试 9
1.2 认识单片机 10
1.2.1 单片机概述 10
1.2.2 AT89S52单片机结构 14
1.2.3 AT89S52单片机引脚功能 16
1.2.4 AT89S52单片机最小系统 18
【技能训练1-1】单片机最小系统应用——
开关控制LED点亮 19
1.3 工作模块2 LED闪烁控制 21
1.3.1 LED闪烁控制设计与实现 21
1.3.2 LED闪烁控制电路焊接制作 24
1.3.3 C语言程序的基本构成 26
1.3.4 C语言基本语句 27
1.4 技能拓展 音频控制应用 29
1.4.1 音频控制电路 29
1.4.2 音频控制程序 29
【技能训练1-2】报警产生器 30
关键知识点小结 30
问题与讨论 32
项目2 LED循环点亮控制 34
2.1 工作模块3 LED循环点亮控制 34
2.1.1 LED循环点亮电路设计 35
2.1.2 LED循环点亮电路的PCB设计 35
2.1.3 LED循环点亮程序设计 37
2.1.4 LED循环点亮控制电路焊接制作 38
2.1.5 并行I/O端口电路 39
【技能训练2-1】P0口外接上拉电阻 43
2.2 MCS-51单片机内存空间 44
2.2.1 数据存储器 45
2.2.2 特殊功能寄存器 47
2.2.3 “头文件包含”处理 50
2.2.4 程序存储器 51
2.3 工作模块4 开关控制LED循环点亮 53
2.3.1 开关控制LED循环点亮电路设计 53
2.3.2 开关控制LED循环点亮程序设计 53
2.3.3 C51数据类型 54
2.3.4 C语言常量与变量 58
2.4 工作模块5 步进电机控制 60
2.4.1 认识步进电机 60
2.4.2 步进电机控制电路设计 62
2.4.3 步进电机控制程序设计 62
2.5 技能拓展 ULN2003A驱动器应用 64
2.5.1 ULN2003A特点 64
2.5.2 ULN2003A引脚功能 64
【技能训练2-2】单片机驱动继电器电路
设计 65
关键知识点小结 65
问题与讨论 66
项目3 数码管显示控制 69
3.1 工作模块6 数码管循环显示0～9 69
3.1.1 认识数码管 70
3.1.2 数码管循环显示0～9电路设计 72
3.1.3 数码管显示程序设计 73
3.1.4 数码管循环显示0～9电路焊接制作 74
【技能训练3-1】共阳极LED数码管应用 75
3.2 C语言语句结构 76
3.2.1 关系运算符和关系表达式 76
3.2.2 逻辑运算符和逻辑表达式 77
3.2.3 if语句 78
3.2.4 switch语句 80
3.2.5 循环结构控制语句 81
3.2.6 break语句和continue语句 83
3.3 工作模块7 多个数码管动态扫描显示 84
3.3.1 多个数码管动态显示电路设计 84
3.3.2 多个数码管动态显示程序设计 85
3.3.3 C语言数组 86
3.4 工作模块8 0～99计数器显示（静态
显示） 89
3.4.1 0～99计数显示电路设计 89
3.4.2 0～99计数显示程序设计 90
3.4.3 C语言函数 91
3.5 技能拓展 七段字形译码器74LS47
应用 93
3.5.1 认识74LS47 93
3.5.2 74LS47引脚功能 94
【技能训练3-2】使用74LS47实现0～99
计数显示 94
关键知识点小结 95
问题与讨论 96
项目4 键盘的设计与实现 99
4.1 工作模块9 独立式键盘设计与实现 99
4.1.1 认识键盘 100
4.1.2 独立式键盘电路设计 100
4.1.3 独立式键盘程序设计 101
4.1.4 独立式键盘电路焊接制作 102
4.1.5 键盘防抖动措施 103
【技能训练4-1】一键多功能按键识别设计
与实现 104
4.2 工作模块10 矩阵式键盘设计与实现 106
4.2.1 矩阵式键盘的结构与原理 106
4.2.2 矩阵式键盘电路设计 108
4.2.3 矩阵式键盘程序设计 109
4.3 工作模块11 中断方式矩阵键盘 111
4.3.1 中断概念 111
4.3.2 中断方式矩阵键盘电路设计 112
4.3.3 中断方式矩阵键盘程序设计 112
4.4 MCS-51单片机中断系统 114
4.4.1 单片机中断源 114
4.4.2 中断系统结构 115
4.4.3 中断有关的4个特殊功能寄存器 116
4.4.4 中断处理过程 119
4.4.5 C语言中断服务函数 122
4.5 技能拓展 外部中断源的扩展 123
4.5.1 用定时器扩展外部中断源 123
4.5.2 中断加查询的扩展方法 123
【技能训练4-2】利用外部中断0扩展4个
外部中断 124
关键知识点小结 125
问题与讨论 126
项目5 定时器/计数器综合应用 128
5.1 工作模块12 生产线自动打包系统 128
5.1.1 认识定时器/计数器 129
5.1.2 生产线自动打包控制电路 130
5.1.3 生产线自动打包控制程序 131
5.2 工作模块13 霓虹灯控制系统 132
5.2.1 定时器/计数器工作方式 133
5.2.2 定时器/计数器有关寄存器 135
5.2.3 霓虹灯控制系统设计与实现 137
【技能训练5-1】0～59秒数码显示
（定时器） 139
5.3 工作模块14 电子钟设计与实现 140
5.3.1 电子钟电路设计 141
5.3.2 电子钟程序设计 142
5.3.3 电子钟电路焊接制作 144
5.4 技能拓展 INTRINS.H头文件的应用 145
5.4.1 _crol_、_irol_和_lrol_函数 145
5.4.2 _cror_、_iror_和_lror_函数 145
5.4.3 _nop_函数 146
5.4.4 _testbit_函数 146
【技能训练5-2】用_crol_函数实现LED
循环点亮 146
关键知识点小结 147
问题与讨论 148
项目6 模拟量输入输出设计与实现 150
6.1 工作模块15 模/数转换LED显示 150
6.1.1 模拟量输入输出概述 151
6.1.2 模/数转换LED显示电路 151
6.1.3 模/数转换LED显示程序 152
6.1.4 模/数转换LED显示电路焊接制作 153
6.2 ADC0808/ADC0809模数转换器 154
6.2.1 认识ADC0808/ADC0809模数转
换器 154
6.2.2 ADC0808/ADC0809结构及引脚 154
6.2.3 ADC0808/ADC0809工作过程及
编程方法 156
【技能训练6-1】采用中断方式完成模/数
转换LED显示 157
6.3 工作模块16 数字电压表设计与实现 159
6.3.1 数字电压表电路设计 159
6.3.2 数字电压表程序设计 160
6.3.3 C语言结构体类型 162
6.3.4 结构体数组 164
【技能训练6-2】结构体数组应用 164
6.4 工作模块17 信号发生器设计与实现 165
6.4.1 认识DAC0832数模转换器 166
6.4.2 信号发生器电路设计 169
6.4.3 信号发生器程序设计 170
6.5 技能拓展 直流电机转速控制 171
6.5.1 什么是PWM 171
6.5.2 占空比 172
6.5.3 直流电机转速控制 172
【技能训练6-3】基于ADC0808/0809的
直流电机转速控制 172
关键知识点小结 174
问题与讨论 175
项目7 单片机串行通信设计与实现 176
7.1 工作模块18 单片机点对点数据传输 176
7.1.1 串行通信基本知识 177
7.1.2 单片机点对点数据传输电路设计 179
7.1.3 单片机点对点数据传输程序设计 181
7.2 工作模块19 水塔水位单片机远程监
控系统 182
7.2.1 单片机串行口结构 182
7.2.2 串行通信设置 185
7.2.3 水塔水位单片机远程监控系统设计 187
7.2.4 水塔水位单片机远程监控系统焊接
制作 191
7.3 工作模块20 单片机点对多数据传输 192
7.3.1 MCS-51多机通信技术 192
7.3.2 单片机点对多数据传输电路设计 193
7.3.3 单片机点对多数据传输程序设计 195
【技能训练7-1】单片机串行口扩展I/O口
电路设计 197
7.4 技能拓展 RS-485串行接口应用 199
【技能训练7-2】全双工RS-485连接电路
设计与实现 201
关键知识点小结 201
问题与讨论 203
项目8 键盘控制电机方向和转速 204
8.1 单片机产品开发 204
8.1.1 单片机产品的结构 205
8.1.2 单片机产品开发流程 205
8.2 工作模块21 步进电机控制系统设计
与实现 208
8.2.1 步进电机控制技术 208
8.2.2 步进电机控制系统电路设计 209
8.2.3 步进电机控制系统程序设计 210
8.3 工作模块22 直流电机控制系统设计
与实现 213
8.3.1 直流电机控制技术 213
8.3.2 直流电机控制系统电路设计 215
8.3.3 直流电机控制系统程序设计 216
8.4 技能拓展 步进电机智能控制 219
8.4.1 步进电机智能控制思路 219
8.4.2 步进电机智能控制组成 219
【技能训练8-1】步进电机智能控制设计 220
关键知识点小结 221
问题与讨论 222
项目9 按键设置液晶电子钟 223
9.1 RT12864阵型液晶显示模块 223
9.1.1 认识RT12864液晶屏 223
9.1.2 RT12864液晶显示模块内部结构 225
9.1.3 控制指令及相应代码 227
9.2 工作模块23 液晶电子钟电路设计与
实现 230
9.2.1 按键设置电路设计 230
9.2.2 液晶显示电路设计 231
9.2.3 按键设置液晶电子钟电路设计 231
9.3 工作模块24 液晶电子钟程序设计与
实现 232
9.3.1 按键设置程序设计 232
9.3.2 时间程序设计 235
9.3.3 液晶显示程序设计 237
9.4 技能拓展 DS1302时钟芯片的应用 243
9.4.1 认识DS1302 243
9.4.2 DS1302寄存器 244
【技能训练9-1】使用DS1302芯片实现
液晶电子钟电路设计 244
关键知识点小结 245
问题与讨论 247
项目10 8路温度采集监控系统 248
10.1 DS18B20温度传感器 248
10.1.1 认识DS18B20 249
10.1.2 DS18B20内部结构及功能 251
10.1.3 DS18B20通信协议 253
10.2 工作模块25 8路温度采集监控电路
设计 256
10.2.1 温度采集电路设计 256
10.2.2 监控电路设计 257
10.2.3 8路温度采集监控电路设计与实现 257
10.3 工作模块26 8路温度采集监控程序
设计 259
10.3.1 键盘处理程序设计 259
10.3.2 8路温度采集程序设计 260
10.3.3 8路温度显示程序设计 261
10.4 技能拓展 I2C串行扩展 264
10.4.1 I2C总线接口电路 264
10.4.2 I2C总线数据传送操作 264
【技能训练10-1】基于AT24C1024片外
程序存储器扩展 267
关键知识点小结 268
问题与讨论 269
项目11 点阵显示设计与实现 270
11.1 工作模块27 8×8 LED点阵显示设计 270
11.1.1 认识LED点阵显示屏 271
11.1.2 8×8 LED点阵显示电路设计 272
11.1.3 8×8 LED点阵显示程序设计 274
11.2 工作模块28 16×32 LED点阵显示
电路设计 276
11.2.1 16×32 LED点阵显示电路设计 276
11.2.2 16×32 LED点阵汉字显示程序
设计 279
【技能训练11-1】采用逐行扫描方式完成
16×32 LED点阵汉字显示设计 286
11.3 技能拓展 并行I/O接口扩展 289
11.3.1 并行I/O口扩展特性 289
11.3.2 I/O接口扩展常用芯片 290
【技能训练11-2】P0口扩展I/O接口设计
与实现 292
课程设计范例1 双向四车道交通灯控制 295
课程设计范例2 出租车计价器 306
参考文献 313

1. Python语言程序设计教程 [郭其标 房宜汕]
2. C语言同步案例习题精解 [主编 肖朝晖]
3. Python程序设计 [李国燕 王新强 刘佳 等编著]
4. Python程序设计项目化教程（活页式） [主编　卢凤伟]
5. Java编程基础案例式教程 [主编 陈艳华 唐春兰]
6. Python语言同步案例习题精解 [主编 肖朝晖]
7. Unity应用开发与实战（微课版） [主 编 程永恒]
8. PHP程序设计项目化教程 [主 编 杜海颖]
9. 简单易懂的Python入门教程 [［日］大泽文孝　著]
10. Python数据分析之道——Thinking in Pandas [[美]汉娜·斯捷潘内克（Hannah S]
11. 深入浅出OpenHarmony——架构、内核、驱动及应用开发全栈 [李传钊 著]
12. MySQL数据库项目化教程（第二版） [主编　郑小蓉]
13. python青少年趣味编程 [千锋教育 编著]
14. 程序员5天修炼 [施游 邹月平 曾哲军 编著]
15. Python程序设计应用教程 [王敏 李光正]
16. Java面向对象程序设计（微课版） [主编　谢先伟　王海洋]
17. Java面向对象程序设计 [主编 张立敏 邹海涛]
18. 工业机器人编程及应用 [主编 向艳芳 胡月霞]
19. C语言程序设计（微课版） [主编　夏启寿]
20. C语言程序设计实践教程 [夏启寿]
21. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第三版） [主编　郭志勇]
22. Python语言程序设计 [张双狮]
23. 火球-UML大战需求分析（第二版） [张传波 著]
24. HTML5+CSS3前端开发项目式教程（微课版） [主编 谭卫 徐文义]
25. Python 程序设计（微课版） [杨智勇　廖丹]
26. 数据结构——C语言（微课版） [主编 梁海英]
27. UI界面设计与制作教程 [主 编 黎 娅 任劲松]
28. UML系统建模及系统分析与设计（第二版） [王欣 张毅 编著]
29. Android高级程序设计 [主编　周雯　舒松]
30. C程序设计简明教程 [黄能耿 黄致远 编著]