单片机应用技术项目教程（C语言版）（第三版）

突出技能训练，符合1+X 精神

采用“项目导入、任务驱动、做中学”的编写思路

分为技能基础篇和技能提高篇，结构清晰合理，实用性强

与时俱进，采用全新的仿真教学模式，案例丰富，突出实践

提供丰富的微课视频和教学资源，扫描书中二维码可直接观看重点内容

本书在《单片机应用技术项目教程（C语言版）》（第二版）的基础上，对原有内容进行了部分补充、整合和修改，突出技能训练。

《单片机应用技术项目教程（C语言版）》（第三版）顺应1+X精神，突出技能培养在课程中的主体地位，用任务引领理论，使理论从属于技能实践。本书主要特色如下：

（1）采用“项目导入、任务驱动、做中学”的编写思路。以解决实际项目的思路和操作为编写主线，下一个项目均以上一个项目的知识点为支撑，连贯多个知识点。每个项目均由若干个具体的典型任务组成，每个任务均将相关知识和职业岗位基本技能融合在一起，使知识与技能的学习在任务完成过程中

实现。

（2）全新的仿真教学模式，采用C语言编程。引入Proteus仿真软件，采用C语言编程，使学生从单片机复杂的硬件结构中解放出来，实现了在计算机上将单片机电路设计、软件设计、调试与仿真一气呵成，使学生理解和掌握了从设计到生产出产品的完整过程。

（3）符合1+X精神的课证融通、手册式教材。紧跟职业教育的教学改革，本书采用手册方式，内容突出行业性、实用性、科学性和可操作性，增加了1+X要求的部分内容，与职业资格标准和1+X接轨。同时与高新企业合作，为本书提供配套的单片机开发板散件、典型应用项目、电子产品设计与制作竞赛的相关课程资源。

（4）丰富的微课视频和教学资源。本书配套有微课视频、电子教学课件、习题库及答案、Proteus仿真电路和项目源程序、单片机开发套件以及单片机典型应用项目等教学资源、综合应用项目、教学大纲和单元设计。

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、按键设置液晶电子钟、多路温度采集监控系统、16×32 LED点阵显示设计。本书还介绍了双向四车道交通灯控制和温湿度监控系统等单片机产品开发方法、关键知识以及项目的设计与实现方法。本书的案例可以用于学生的课程设计。

本书由安徽电子信息职业技术学院省级教学名师郭志勇任主编，安徽交通职业技术学院杨振宇、军事科学院郭文思任副主编。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。合肥求精电子有限公司为本书提供了配套的单片机开发板散件以及典型应用项目，电子产品设计与制作竞赛的相关课程资源并对本书的编写提供了宝贵的参考意见。项目1、项目8和项目11由郭志勇编写，项目3、项目4和项目6由郭文思编写，项目2、项目7和项目10由杨振宇编写，项目5和项目9由郭雨编写，课程设计范例1和课程设计范例2由王宾编写。参与本书电路调试、程序调试、素材收集、校对等工作的还有赵黎明、林艺春、张长井、郭丽等，在此一并表示衷心感谢。

本书采用“教、学、做”一体化的编写思路，参考学时见下表，读者可根据实际教学情况进行增减。

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　控制一个LED 8

项目2　跑马灯控制设计 10

项目3　单片机显示控制 10

项目4　单片机键盘设计 10

项目5　中断与定时器/计数器应用设计 8

项目6　模拟量输入输出设计 8

项目7　单片机串行通信设计 10

技能提高篇（任选） 项目8　基于LCD1602的电机监控设计 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　LED点阵显示设计 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

2020年９月

第三版前言
第一版前言
项目1　控制一个LED 1
1.1　任务1　一个Proteus仿真电路—
　　 控制一个LED 1
1.1.1　任务描述 1
1.1.2　任务分析 2
1.1.3　任务实施 2
1.2　认识单片机 8
1.2.1　单片机概述 8
1.2.2　AT89S52单片机结构 10
1.2.3　AT89S52单片机引脚功能 11
1.3　任务2　用Keil C51设计一个程序—
　　 控制一个LED 13
1.3.1　任务描述 13
1.3.2　任务分析 13
1.3.3　任务实施 14
1.4　单片机最小系统 20
1.4.1　晶振电路 20
1.4.2　单片机时序的概念 21
1.4.3　复位电路 21
1.4.4　C语言程序的基本构成 22
1.4.5　C语言基本语句 23
【技能训练1-1】开关控制LED点亮 25
1.5　任务3　LED闪烁控制 26
1.5.1　任务描述 26
1.5.2　任务分析 26
1.5.3　任务实施 26
【技能训练1-2】LED闪烁控制电路焊接制作与
调试 27
关键知识点梳理 31
问题与讨论 32
项目2　跑马灯控制设计 34
2.1　任务4　LED循环点亮控制 34
2.1.1　任务描述 34
2.1.2　任务分析 35
2.1.3　任务实施 35
【技能训练2-1】LED循环点亮控制电路焊接
制作 37
2.2　单片机并行I/O口 38
2.2.1　P0口结构及功能 38
2.2.2　P1口结构及功能 39
2.2.3　P2口结构及功能 40
2.2.4　P3口结构及功能 40
【技能训练2-2】P0口外接上拉电阻 41
2.3　任务5　跑马灯设计 42
2.3.1　任务描述 42
2.3.2　任务分析 43
2.3.3　任务实施 44
2.4　51单片机内存空间 45
2.4.1　数据存储器RAM 46
2.4.2　特殊功能寄存器 47
2.4.3　“头文件包含”处理 49
2.4.4　程序存储器ROM 51
2.4.5　C51数据类型 52
2.4.6　C语言常量与变量 55
2.5　任务6　开关控制跑马灯设计 57
2.5.1　任务描述 57
2.5.2　任务分析 57
2.5.3　任务实施 58
【技能训练2-3】汽车转向灯控制设计 59
关键知识点梳理 61
问题与讨论 62
项目3　单片机显示控制 64
3.1　任务7　LED数码管静态显示设计 64
3.1.1　任务描述 64
3.1.2　任务分析 65
3.1.3　任务实施 66
【技能训练3-1】LED数码管循环显示0～9的
电路焊接制作 67
3.2　认识LED数码管 70
3.2.1　LED数码管结构 70
3.2.2　LED数码管显示控制 71
3.2.3　C语言数组 72
【技能训练3-2】使用74LS47实现0～99计数
显示 74
3.3　任务8　LED数码管动态扫描显示设计 76
3.3.1　任务描述 76
3.3.2　任务分析 77
3.3.3　任务实施 77
【技能训练3-3】共阳LED数码管动态扫描显示
设计 78
3.4　认识LCD液晶显示 79
3.4.1　LCD1602液晶显示模块 79
3.4.2　LCD1602的RAM地址及标准字库 81
3.4.3　LCD1602指令操作 82
3.4.4　C语言函数 84
3.5　任务9　LCD液晶显示信息牌设计 86
3.5.1　任务描述 86
3.5.2　任务分析 86
3.5.3　任务实施 88
【技能训练3-4】按键控制LCD1602信息牌换屏
显示 91
关键知识点梳理 93
问题与讨论 94
项目4　单片机键盘设计 96
4.1　任务10　独立式键盘设计 96
4.1.1　任务描述 96
4.1.2　任务分析 97
4.1.3　任务实施 97
【技能训练4-1】独立式键盘焊接制作 99
4.2　认识单片机键盘 99
4.2.1　键盘结构与分类 99
4.2.2　键盘防抖动措施 100
4.2.3　矩阵式键盘结构原理 102
4.2.4　C51中的位操作 103
【技能训练4-2】一键多功能按键识别设计 105
4.3　任务11　矩阵式键盘设计 107
4.3.1　任务描述 107
4.3.2　任务分析 108
4.3.3　任务实施 108
【技能训练4-3】n×m矩阵式键盘扫描程序
设计 110
4.4　C语言语句结构 113
4.4.1　关系运算符和关系表达式 113
4.4.2　逻辑运算符和逻辑表达式 114
4.4.3　if语句 115
4.4.4　switch语句 117
4.4.5　循环结构控制语句 117
4.4.6　break语句和continue语句 119
【技能训练4-4】用INTRINS.H中的_crol_函数
实现LED循环点亮 120
关键知识点梳理 122
问题与讨论 123
项目5　中断与定时器/计数器应用设计 125
5.1　任务12　8路抢答器设计 125
5.1.1　任务描述 125
5.1.2　任务分析 126
5.1.3　任务实施 127
5.2　单片机中断系统 128
5.2.1　单片机中断源 129
5.2.2　中断系统结构 130
5.2.3　与中断有关的4个特殊功能寄存器 130
5.2.4　中断处理过程 133
5.2.5　C51中断服务函数 135
【技能训练5-1】中断方式矩阵式键盘设计 136
5.3　任务13　生产线自动打包系统设计 139
5.3.1　任务描述 139
5.3.2　任务分析 139
5.3.3　任务实施 140
5.4　单片机定时器/计数器 142
5.4.1　认识定时器/计数器 142
5.4.2　定时器/计数器结构 142
5.4.3　定时器/计数器工作方式 143
5.4.4　与定时器/计数器有关的寄存器 145
【技能训练5-2】0～59s LED数码管显示 146
5.5　任务14　基于LED数码管的电子钟设计 148
5.5.1　任务描述 148
5.5.2　任务分析 148
5.5.3　任务实施 149
【技能训练5-3】电子钟电路焊接制作 151
关键知识点梳理 152
问题与讨论 154
项目6　模拟量输入输出设计 157
6.1　任务15　模数转换LED显示 157
6.1.1　任务描述 157
6.1.2　任务分析 158
6.1.3　任务实施 158
【技能训练6-1】模数转换LED显示电路焊接
制作 160
6.2　ADC0809模数转换器 160
6.2.1　认识ADC0809模数转换器 161
6.2.2　ADC0809结构及引脚 161
6.2.3　ADC0809工作过程及编程方法 163
6.2.4　C语言结构体类型 164
6.2.5　结构体数组 165
【技能训练6-2】采用中断方式完成模数转换
LED显示 166
6.3　任务16　数字电压表设计 167
6.3.1　任务描述 167
6.3.2　任务分析 168
6.3.3　任务实施 168
【技能训练6-3】基于LCD1602液晶显示的
数字电压表设计 170
6.4　DAC0832数模转换器 173
6.4.1　认识DAC0832数模转换器 173
6.4.2　DAC0832引脚功能 173
6.4.3　DAC0832工作方式 174
6.5　任务17　信号发生器设计 175
6.5.1　任务描述 175
6.5.2　任务分析 176
6.5.3　任务实施 176
【技能训练6-4】正弦波发生器设计 178
关键知识点梳理 179
问题与讨论 180
项目7　单片机串行通信设计 182
7.1　任务18　单片机点对点数据传输设计 182
7.1.1　任务描述 182
7.1.2　任务分析 183
7.1.3　任务实施 184
【技能训练7-1】单片机串行口扩展I/O口 185
7.2　串行通信基本知识 187
7.2.1　并行通信和串行通信 188
7.2.2　异步通信和同步通信 188
7.2.3　串行通信方式 190
7.2.4　RS-232C串行接口 190
【技能训练7-2】全双工RS-232连接电路设计 192
7.3　任务19　水塔水位单片机远程监控设计 193
7.3.1　任务描述 193
7.3.2　任务分析 193
7.3.3　任务实施 194
【技能训练7-3】水塔水位单片机远程监控焊接
制作 197
7.4　单片机串行口 197
7.4.1　单片机串行口结构 198
7.4.2　串行口工作方式设置 200
7.4.3　串行口波特率设置 201
7.4.4　RS-485串行接口 202
【技能训练7-4】全双工RS-485连接电路设计
与实现 203
7.5　任务20　基于RS-485的单片机一对多数据
　　 传输设计 203
7.5.1　任务描述 203
7.5.2　任务分析 204
7.5.3　任务实施 205
【技能训练7-5】CAN总线连接电路设计 207
关键知识点梳理 215
问题与讨论 216
项目8　基于LCD1602的电机监控设计 218
8.1　电机控制关键技术 218
8.1.1　单片机产品开发 218
8.1.2　认识L298全桥驱动器 221
8.1.3　步进电机控制技术 223
8.1.4　直流电机控制技术 225
8.2　任务21　基于LCD1602的步进电机监控
　　 设计 226
8.2.1　任务描述 226
8.2.2　任务分析 227
8.2.3　任务实施 228
【技能训练8-1】步进电机智能控制设计 232
8.3　任务22　基于LCD1602的直流电机监控
　　 设计 235
8.3.1　任务描述 235
8.3.2　任务分析 236
8.3.3　任务实施 236
【技能训练8-2】智能车基本控制设计 240
关键知识点梳理 243
问题与讨论 244
项目9　按键设置液晶电子钟 245
9.1　RT12864点阵型液晶显示模块 245
9.1.1　认识RT12864液晶显示模块 245
9.1.2　RT12864液晶显示模块内部结构 247
9.1.3　控制指令及相应代码 248
9.2　任务23　按键设置液晶电子钟电路设计 251
9.2.1　任务描述 251
9.2.2　任务分析 251
9.2.3　任务实施 253
9.3　任务24　按键设置液晶电子钟程序设计 253
9.3.1　任务描述 253
9.3.2　任务分析 253
9.3.3　任务实施 261
【技能训练9-1】基于DS1302的液晶电子钟
电路设计 264
关键知识点梳理 266
问题与讨论 268
项目10　8路温度采集监控系统 269
10.1　DS18B20温度传感器 269
10.1.1　认识DS18B20 270
10.1.2　DS18B20内部结构及功能 271
10.1.3　DS18B20通信协议 273
10.2　任务25　8路温度采集监控电路设计 275
10.2.1　任务描述 275
10.2.2　任务分析 276
10.2.3　任务实施 277
10.3　任务26　8路温度采集监控程序设计 277
10.3.1　任务描述 277
10.3.2　任务分析 278
10.3.3　任务实施 281
【技能训练10-1】基于LCD1602的8路温度
采集监控设计 284
【技能训练10-2】基于I2C总线的温湿度采集
监控设计 286
关键知识点梳理 294
问题与讨论 295
项目11　LED点阵显示设计 296
11.1　认识LED点阵显示屏 296
11.1.1　LED点阵显示屏结构 297
11.1.2　LED点阵显示方式 298
11.1.3　LED点阵显示字符和汉字的字模 298
【技能训练11-1】8×8 LED点阵显示设计 300
11.2　任务27　16×32 LED点阵显示电路设计 303
11.2.1　任务描述 303
11.2.2　任务分析 303
11.2.3　任务实施 306
11.3　任务28　16×32 LED点阵显示程序设计 306
11.3.1　任务描述 306
11.3.2　任务分析 307
11.3.3　任务实施 310
【技能训练11-2】基于逐行扫描方式的
16×32 LED点阵显示设计 311
关键知识点梳理 314
问题与讨论 315
附　录 316
　课程设计范例1　双向四车道交通灯控制 316
　课程设计范例2　基于SHT11的温湿度监控系统 327
参考文献 340

1. C程序设计实践教程 [刘卫国]
2. C程序设计（慕课版） [刘卫国]
3. 程序设计基础实践教程（C/C++语言版） [张桂芬 葛丽娜]
4. C++案例项目精讲 [主编 杨国兴]
5. SwiftUI完全开发 [李智威 著]
6. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
7. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
8. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
9. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
10. Python程序设计 [主编 姜春磊 陈虹洁]
11. C语言程序设计实践教程（活页式） [主编 郑茵 陈巍 滕泓虬]
12. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
13. Python程序设计基础及实战 [主编　刘健]
14. C语言程序设计 [姜雪]
15. Python程序设计实践教程 [王鹤琴 蔡正保]
16. C++程序设计实践教程（第三版） [主编 刘卫国 曹岳辉]
17. C++程序设计（第三版） [主编 曹岳辉 刘卫国]
18. C语言程序设计项目化教程（活页式） [主编 张利华 潘晓利]
19. 机器人流程自动化（RPA）实战——基于UiPath [主编　金鑫]
20. Python 语言程序设计实践指导 [主编　张双狮]
21. Python程序设计案例教程 [主编 毛锦庚 钟肖英 周贤来 ]
22. 基于.NET Core框架的分布式系统架构设计 [汤佳 著]
23. Python语言程序设计教程 [郭其标 房宜汕]
24. C语言同步案例习题精解 [主编 肖朝晖]
25. Python程序设计 [李国燕 王新强 刘佳 等编著]
26. Python程序设计项目化教程（活页式） [主编　卢凤伟]
27. Java编程基础案例式教程 [主编 陈艳华 唐春兰]
28. Python语言同步案例习题精解 [主编 肖朝晖]
29. Unity应用开发与实战（微课版） [主 编 程永恒]
30. PHP程序设计项目化教程 [主 编 杜海颖]