微控制器系统设计（STM32版）

中国水利水电出版社

【作者】主编杨凌

【I S B N 】978-7-5226-3960-4

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2025-12-20

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】152

【千字数】219

【印张】9.5

【定价】￥35

【丛书】

【备注信息】

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内容提要

本书以STM32F103微控制器的开发为载体，将理论与实践相结合，共设置10个项目：建立开发环境、花样LED灯设计、按键控制LED灯设计、LCD屏广告牌设计、外部中断控制LCD屏设计、倒计时器设计、电子时钟系统设计、SPI通信设计、触摸屏画板设计、多功能电子相册综合设计，涵盖了微控制器系统设计及应用开发的基础内容。

本书以项目为驱动，内容深入浅出，可作为高职院校电子信息、自动化、计算机等专业嵌入式系统课程的教材，也可作为微控制器开发工程师的参考书。

内容全面，讲解细致：

本书基于 STM32F103 微控制器，详细地讲解了微控制器系统的程序设计方法。

理实一体，突出应用：

以项目化教学任务为主体，突出微控制器系统的实际应用，易学易懂。

资源丰富，方便教学：

图文并茂，配有大量程序示例和课后习题，帮助读者理解和学习。

前言

在智能硬件与嵌入式技术蓬勃发展的当下，微控制器已成为物联网、工业自动化、电子消费等领域的枢纽。党的二十大报告明确指出，“推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎”。在这一时代背景下，微控制器技术作为信息技术领域的关键支撑，在电子信息、智能制造、物联网等众多新兴产业中发挥着不可替代的作用，为产业的转型升级注入了强大动力，其重要性不言而喻。对于高职学生而言，掌握微控制器技术，尤其是STM32系列，是开启嵌入式系统设计大门的关键。本书正是为高职学生量身打造，以STM32系列微控制器为载体，用深入浅出的讲解，以项目驱动的方式，精心搭建从基础开发到综合应用的知识体系，助力学生轻松攻克STM32，掌握现代嵌入式系统设计的基本技能。

全书共10个项目，以“理论奠基—模块实践—系统整合”为主线展开：前3个项目聚焦开发环境搭建和GPIO基础应用，带领学生完成从环境搭建到LED控制、按键检测的入门实践；项目4～项目9讲解LCD屏显示、外部中断、倒计时器、电子时钟、SPI通信、触摸屏画板等核心外设，采用标准外设库开发方式帮助学生理解底层原理，结合代码调试技巧快速上手开发工作；项目10以多功能电子相册综合设计收尾，融合电子时钟、图形界面、通信协议等多模块技术，培养系统性设计思维。

本书采用项目驱动式学习，通过“原理分析—任务分析—代码实现—调试优化”完整流程引导学生在实践中理解知识点。

微控制器技术的魅力在于“以代码驱动硬件，用逻辑创造可能”。愿本书能成为学生开启微控制器开发大门的钥匙，引领学生在嵌入式系统领域不断前行，在STM32的世界里探索硬件与软件协同的奇妙逻辑，为我国战略性新兴产业的发展贡献自己的智慧与力量，为未来的技术创新奠定坚实的基础。

本书由杨凌任主编，潘晓利、曾文波、陈赵云任副主编。由于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请读者批评指正，编者邮箱：yangling_0319@126.com。

编者

2025年10月

目录
前言

项目1 建立开发环境 1
1.1 微控制器概述 1
1.1.1 微控制器简介 1
1.1.2 ARM简介 3
1.1.3 STM32微控制器简介 3
1.1.4 STM32芯片命名规则 4
1.2 认识STM32F103固件库 6
1.2.1 固件库简介 6
1.2.2 STM32F103固件库的库文件 6
1.3 新建开发环境 8
1.3.1 新建固件库工程模板目录 8
1.3.2 创建STM32固件库工程模板 10
1.3.3 程序下载 15
1.4 思考与讨论 22
练习1 22
项目2 花样LED灯设计 24
2.1 C语言中的结构体 24
2.1.1 结构体的定义 24
2.1.2 结构体变量 25
2.2 GPIO工作原理 25
2.3 LED灯工作原理 27
2.4 GPIO相关库函数 27
2.5 程序设计 29
2.5.1 控制一盏LED灯闪烁 29
2.5.2　两盏灯交替闪烁 30
2.5.3　多文件编写 31
2.6 思考与讨论 33
练习2 33
项目3 按键控制LED灯设计 35
3.1 按键工作原理 35
3.2 GPIO相关库函数 35
3.3 程序设计 37
3.3.1 按键KEY0控制LED0灯 37
3.3.2　一个按键控制LED0灯的亮灭 38
3.3.3　一个按键实现多种功能 39
3.3.4 三个按键控制LED灯三种
闪烁速度 40
3.4　思考与讨论 42
练习3 42
项目4 LCD屏广告牌设计 44
4.1 TFT-LCD简介 44
4.2 LCD屏工作原理 44
4.2.1 LCD屏引脚简介 44
4.2.2 LCD屏驱动器介绍 45
4.2.3 LCD屏8080并行接口时序 46
4.2.4 ILI9341驱动器指令 47
4.3 LCD屏显示直线 49
4.3.1 数字图像的基本概念 49
4.3.2 颜色格式 50
4.3.3 程序设计 50
4.4 LCD屏显示字符和汉字 55
4.4.1 LCD字符显示原理 55
4.4.2 程序设计 56
4.5 LCD屏显示字符串 59
4.5.1 字符库的设计 59
4.5.2 程序设计 60
4.6 LCD屏显示图片 63
4.6.1 图片取模 63
4.6.2 程序设计 65
4.7 思考与讨论 66
练习4 66
项目5 外部中断控制LCD屏设计 68
5.1 中断概念 68
5.2 中断工作原理 68
5.2.1 中断源 68
5.2.2 中断向量表 69
5.2.3 外部中断控制器 73
5.2.4 中断优先级的设置 74
5.2.5 中断服务函数 75
5.2.6 中断过程 75
5.3 中断相关库函数 76
5.4 程序设计 77
5.4.1 外部中断方式控制灯的亮灭 77
5.4.2 外部中断方式控制字符串的移动 78
5.5 思考与讨论 81
练习5 82
项目6 倒计时器设计 84
6.1 STM32微控制器的时钟系统 84
6.1.1 时钟系统简介 84
6.1.2 时钟树 84
6.1.3 外设时钟 86
6.2 定时器的工作原理 87
6.2.1 定时器的分类 87
6.2.2 定时器的结构 88
6.2.3 定时器的计数模式 89
6.2.4 定时器的计算 90
6.3 定时器相关库函数 90
6.4 程序设计 92
6.4.1 定时控制灯的亮灭 92
6.4.2 定时煮饭程序设计 93
6.4.3 倒计时器的设计 94
6.5 思考与讨论 96
练习6 97
项目7 电子时钟系统设计 98
7.1 RTC工作原理 98
7.1.1 RTC简介 98
7.1.2 RTC模块结构 98
7.1.3 RTC模块的中断功能 100
7.2 RTC相关库函数 100
7.3 程序设计 101
7.3.1 数字时钟的显示 101
7.3.2 按键修改时间 104
7.3.3 表盘时钟的设计 106
7.4 思考与讨论 110
练习7 110
项目8 SPI通信设计 111
8.1 SPI通信简介 111
8.1.1 SPI简介 111
8.1.2 SPI通信的特点 111
8.1.2 SPI通信的连接 112
8.2 SPI通信的工作原理 112
8.2.1 数据传输方式 112
8.2.2 SPI通信过程 113
8.3 SPI Flash的工作原理 113
8.3.1 SPI Flash简介 113
8.3.2 W25Q64引脚简介 113
8.3.3 W25Q64的工作原理 114
8.4 SPI相关库函数 115
8.5 程序设计 117
8.5.1 字符串的传输 117
8.5.2 图片传输 120
8.6 思考与讨论 122
练习8 122
项目9 触摸屏画板设计 124
9.1 触摸屏简介 124
9.1.1 电阻屏和电容屏 124
9.1.2 电阻式触摸屏的结构 125
9.2 触摸屏的工作原理 126
9.3 触摸屏控制器 127
9.3.1 触摸屏控制器的特点 127
9.3.2 触摸屏控制器的引脚 127
9.3.3 触摸屏控制器的控制命令 128
9.4 程序设计 129
9.4.1 触摸屏开关灯 129
9.4.2 触摸屏画板 129
9.5 思考与讨论 131
练习9 131
项目10 多功能电子相册综合设计 133
10.1 设计目标 133
10.2 模块设计 133
10.3 程序设计 135
10.4 思考与讨论 143
练习10 143
参考文献 145

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