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第1章 STC单片机绪论1

1.1 单片机基础1

1.1.1 单片机发展历史1

1.1.2 单片机概念2

1.1.3 单片机与嵌入式系统4

1.1.4 单片机编程语言5

1.2 STC单片机简介8

1.2.1 STC单片机发展历史8

1.2.2 STC单片机IAP和ISP9

1.2.3 STC单片机命名规则9

1.2.4 STC单片机封装类型11

1.3 STC单片机系统硬件设计13

1.4 STC单片机结构及功能15

1.5 STC单片机引脚信号17

第2章 数值表示及转换24

2.1 常用码制24

2.1.1 二进制码制24

2.1.2 十进制码制24

2.1.3 十六进制码制24

2.1.4 BCD码25

2.2 正数表示方法26

2.2.1 正整数的表示26

2.2.2 正小数的表示27

2.3 正数码制转换27

2.3.1 十进制整数转换成其他进制数27

2.3.2 十进制小数转换成二进制数29

2.4 负数表示方法30

2.4.1 符号幅度表示法30

2.4.2 补码表示法31

2.5 负数补码的计算31

2.5.1 负整数补码的计算31

2.5.2 负小数补码的计算32

2.6 定点数表示33

2.7 浮点数表示33

第3章 数字逻辑和时序35

3.1 晶体管与I/O驱动35

3.1.1 晶体管作为开关35

3.1.2 单片机I/O驱动原理36

3.2 有限自动状态机38

3.2.1 有限自动状态机原理39

3.2.2 状态图表示及实现40

3.2.3 三位计数器设计实例43

3.3 寄存器组功能46

3.3.1 控制寄存器46

3.3.2 状态寄存器48

3.4 时序分析49

3.4.1 逻辑门传输时序49

3.4.2 建立时间和保持时间51

第4章 STC单片机CPU子系统53

4.1 STC单片机CPU内核功能单元53

4.1.1 控制器55

4.1.2 运算器60

4.1.3 特殊功能寄存器62

4.2 STC单片机存储器结构和地址空间70

4.2.1 程序Flash存储器70

4.2.2 数据Flash存储器71

4.2.3 内部数据RAM存储器74

4.2.4 外部数据存储器77

4.2.5 字节存储顺序79

4.3 STC单片机中断系统原理及功能80

4.3.1 中断原理81

4.3.2 中断系统结构82

4.3.3 中断优先级处理87

4.3.4 中断优先级控制寄存器87

4.3.5 中断向量表89

第5章 STC单片机CPU指令系统94

5.1 STC单片机CPU寻址模式94

5.1.1 立即数寻址模式95

5.1.2 直接寻址模式95

5.1.3 间接寻址模式95

5.1.4 寄存器寻址模式96

5.1.5 相对寻址模式96

5.1.6 变址寻址模式96

5.1.7 位寻址模式97

5.2 STC单片机CPU指令集97

5.2.1 算术指令98

5.2.2 逻辑指令107

5.2.3 数据传送指令115

5.2.4 布尔指令124

5.2.5 程序分支指令129

第6章 STC单片机集成开发环境138

6.1 Keil μ Vision集成开发环境介绍138

6.1.1 软件功能介绍138

6.1.2 软件的下载139

6.1.3 软件的安装141

6.1.4 导入STC单片机元件库141

6.1.5 软件的启动143

6.2 Keil μ Vision软件开发流程介绍143

6.2.1 明确软件需求143

6.2.2 创建设计工程144

6.2.3 编写汇编／C软件代码144

6.2.4 汇编器对汇编语言处理145

6.2.5 C编译器对C语言进行处理145

6.2.6 库管理器生成库文件145

6.2.7 链接器生成绝对目标模块文件146

6.2.8 目标到HEX转换器146

6.2.9 调试器调试目标代码146

6.3 Keil μ Vision软件开发流程实现147

6.3.1 建立新的设计工程147

6.3.2 配置文件结构148

6.3.3 设置工程选项149

6.3.4 添加新的源文件160

6.3.5 建立设计161

6.3.6 硬件平台161

6.3.7 运行设计162

6.3.8 启动硬件仿真163

6.4 U8W编程器165

6.4.1 U8W编程器接口和功能166

6.4.2 U8W在线联机下载167

6.4.3 U8W脱机下载168

第7章 STC单片机汇编语言编程基础170

7.1 汇编语言程序结构170

7.2 汇编代码中段的分配171

7.2.1 CODE段171

7.2.2 BIT段172

7.2.3 IDATA段172

7.2.4 DATA段173

7.2.5 XDATA段174

7.3 汇编语言符号及规则174

7.3.1 符号的命名规则174

7.3.2 符号的作用175

7.4 汇编语言操作数描述175

7.4.1 数字175

7.4.2 字符176

7.4.3 字符串176

7.4.4 位置计数器176

7.4.5 操作符176

7.4.6 表达式177

7.5 汇编语言控制描述178

7.5.1 地址控制178

7.5.2 条件汇编178

7.5.3 存储器初始化179

7.5.4 分配存储器空间179

7.5.5 过程声明180

7.5.6 程序链接180

7.5.7 段控制181

7.5.8 杂项182

7.6 汇编语言设计流程182

7.6.1 建立新的设计工程182

7.6.2 添加新的汇编语言文件182

7.6.3 建立设计183

7.6.4 分析．m51文件184

7.6.5 分析．lst文件185

7.6.6 分析HEX文件186

7.6.7 程序软件仿真187

7.6.8 程序硬件仿真194

7.7 单片机端口控制汇编语言程序设计197

7.7.1 设计原理197

7.7.2 建立新的工程198

7.7.3 添加汇编语言文件198

7.7.4 建立设计199

7.7.5 下载设计200

7.8 单片机中断汇编语言程序设计200

7.8.1 设计原理200

7.8.2 建立新的工程201

7.8.3 添加汇编语言文件202

7.8.4 分析．lst文件203

7.8.5 建立设计204

7.8.6 下载设计204

7.8.7 硬件仿真205

第8章 STC单片机C语言编程入门206

8.1 高级编程语言概念206

8.1.1 构建计算模型206

8.1.2 形式化描述207

8.1.3 算法的流程图描述207

8.1.4 转换成计算机可以识别的形式208

8.1.5 代码、程序和编程的关系208

8.2 选择C语言的理由209

8.3 C语言发展历史211

8.4 C语言程序框架212

8.5 C语言词法构成213

第9章 STC单片机C语言变量和数据类型215

9.1 C语言中的常量和变量215

9.1.1 常量215

9.1.2 变量217

9.2 C51编译器支持的数据类型218

9.2.1 标准C语言所支持的类型219

9.2.2 volatile类型修饰符228

9.2.3 单片机扩充的类型230

9.3 自定义数据类型234

9.4 变量存储种类和存储类型235

9.4.1 变量存储种类235

9.4.2 变量存储器类型237

9.5 定位变量的绝对位置238

第10章 STC单片机C语言运算符240

10.1 C语言运算符分类240

10.2 C语言运算符优先级240

10.3 赋值运算符242

10.4 算术运算符245

10.5 递增和递减运算符249

10.6 关系运算符250

10.7 逻辑运算符251

10.8 位运算符252

10.9 复合赋值运算符254

10.10 逗号运算符255

10.11 条件运算符257

10.12 强制类型转换符257

10.13 sizeof运算符258

第11章 STC单片机C语言描述语句260

11.1 输入输出语句260

11.1.1 putchar函数260

11.1.2 getchar函数261

11.1.3 printf函数262

11.1.4 scanf函数265

11.1.5 puts函数268

11.1.6 gets函数268

11.2 表达式语句269

11.3 条件语句270

11.3.1 条件语句格式1270

11.3.2 条件语句格式2271

11.3.3 条件语句格式3272

11.4 开关语句274

11.5 循环语句275

11.5.1 while语句275

11.5.2 do-while语句276

11.5.3 for语句277

11.5.4 goto语句280

11.5.5 break语句281

11.5.6 continue语句281

11.6 返回语句282

11.7 C语言端口控制实现282

第12章 STC单片机C语言数组285

12.1 一维数组的定义和操作285

12.1.1 一维数组的定义285

12.1.2 一维数组初始化286

12.1.3 一维数组的操作291

12.2 多维数组的定义和操作294

12.2.1 多维数组的定义294

12.2.2 多维数组初始化295

12.2.3 多维数组的操作299

第13章 STC单片机C语言指针303

13.1 C51编译器中指针的分类303

13.2 通用指针303

13.2.1 未指定存储区域的通用指针303

13.2.2 指定存储区域的通用指针313

13.3 指定存储器类型的指针314

13.4 指针转换316

13.5 指针变量输入317

13.6 指向指针的指针319

13.7 抽象指针322

第14章 STC单片机C语言函数325

14.1 函数定义和声明325

14.1.1 标准C函数定义和声明325

14.1.2 扩展C函数定义和声明327

14.1.3 存储器模型327

14.2 函数调用原理328

14.2.1 函数调用格式328

14.2.2 参数和堆栈328

14.2.3 参数和寄存器329

14.2.4 返回值329

14.3 函数调用实现分析330

14.4 函数变量的存储方式335

14.5 数组类型传递参数338

14.6 指针类型传递参数341

14.7 指向函数的指针343

14.8 可重入函数设计345

14.9 中断函数设计350

14.9.1 C语言中断函数的格式350

14.9.2 外部中断电路原理351

14.9.3 C语言中断程序的编写和测试352

第15章 STC单片机C语言预处理指令354

15.1 文件包含354

15.1.1 包含用户头文件355

15.1.2 包含系统头文件357

15.1.3 只包含一次文件376

15.2 宏定义及使用376

15.2.1 简单的宏定义376

15.2.2 复杂的宏定义377

15.2.3 宏操作符378

15.2.4 预定义的宏379

15.3 条件编译380

15.4 其他预处理命令382

15.4.1 #line382

15.4.2 #message383

15.4.3 #error383

15.4.4 #pragma383

第16章 STC单片机复杂数据结构384

16.1 结构384

16.1.1 结构类型的定义384

16.1.2 结构变量的定义384

16.1.3 结构变量内元素的引用385

16.1.4 指向结构的指针388

16.2 联合389

16.3 枚举391

16.4 链表393

16.4.1 单链表的存储结构393

16.4.2 建立链表393

16.4.3 查找结点396

16.4.4 删除结点398

16.4.5 插入结点400

第17章 STC单片机C语言高级编程技术403

17.1 C程序中使用汇编语言403

17.1.1 内嵌汇编语言403

17.1.2 调用汇编程序406

17.2 优化代码策略409

17.3 C语言动态图形交互设计410

17.3.1 动态图形交互硬件平台410

17.3.2 STC单片机对触摸屏的控制412

17.3.3 STC单片机对触摸屏的初始化414

17.3.4 触摸屏基本绘图流程417

17.3.5 绘制不同图形的具体实现方法418

17.3.6 设计头文件说明423

17.3.7 主处理文件main函数设计424

第18章 STC单片机时钟、复位和电源模式原理及实现425

18.1 STC单片机时钟425

18.2 STC单片机复位426

18.2.1 外部RST引脚复位426

18.2.2 软件复位427

18.2.3 掉电／上电复位428

18.2.4 MAX810专用复位电路复位428

18.2.5 内部低压检测复位428

18.2.6 看门狗复位430

18.2.7 程序地址非法复位432

18.3 STC单片机电源模式432

18.3.1 低速模式432

18.3.2 空闲模式432

18.3.3 掉电模式433

第19章 STC单片机比较器原理及实现437

19.1 STC单片机比较器结构437

19.2 STC单片机比较器寄存器组438

19.2.1 比较控制寄存器1438

19.2.2 比较控制寄存器2439

19.3 STC单片机比较器应用440

第20章 STC单片机计数器和定时器原理及实现443

20.1 计数器／定时器模块简介443

20.2 计数器／定时器寄存器组444

20.2.1 定时器／计数器0/1控制寄存器TCON444

20.2.2 定时器／计数器工作模式寄存器TMOD445

20.2.3 辅助寄存器AUXR447

20.2.4 T0～T2时钟输出寄存器和外部中断允许INT_CLKO（AUXR2）448

20.2.5 定时器T0和T1中断允许控制寄存器IE450

20.2.6 定时器T0和T1中断优先级控制寄存器IP451

20.2.7 定时器T4和定时器T3控制寄存器T4T3M451

20.2.8 定时器T2、T3和T4的中断控制寄存器IE2453

20.3 计数器／定时器工作模式原理和实现454

20.3.1 定时器／计数器0工作模式454

20.3.2 定时器／计数器1工作模式459

20.3.3 定时器／计数器2工作模式460

20.3.4 定时器／计数器3工作模式461

20.3.5 定时器／计数器4工作模式463

第21章 STC单片机串行异步收发器原理及实现464

21.1 RS-232标准简介464

21.1.1 RS-232传输特点464

21.1.2 RS-232数据传输格式465

21.1.3 RS-232电气标准466

21.1.4 RS-232参数设置467

21.1.5 RS-232连接器468

21.2 STC单片机串口模块简介469

21.2.1 串口模块结构469

21.2.2 串口引脚469

21.3 串口1寄存器及工作模式470

21.3.1 串口1寄存器组470

21.3.2 串口1工作模式474

21.3.3 串口1通信实例1476

21.3.4 串口1通信实例2480

21.4 串口2寄存器及工作模式487

21.4.1 串口2寄存器组487

21.4.2 串口2工作模式490

21.5 串口3寄存器及工作模式490

21.5.1 串口3寄存器组490

21.5.2 串口3工作模式492

21.6 串口4寄存器及工作模式493

21.6.1 串口4寄存器组493

21.6.2 串口4工作模式495

21.7 串行通信综合实现495

21.7.1 红外收发器的电路原理496

21.7.2 红外通信波形捕获496

21.7.3 红外通信协议497

21.7.4 红外检测原理499

21.7.5 串口通信原理501

21.7.6 设计实现502

第22章 STC单片机ADC原理及实现506

22.1 模数转换器原理506

22.1.1 模数转换器的参数506

22.1.2 模数转换器的类型507

22.2 STC单片机内ADC的结构原理510

22.2.1 STC单片机内ADC的结构510

22.2.2 ADC转换结果的计算方法511

22.3 STC单片机内ADC寄存器组511

22.3.1 P1口模拟功能控制寄存器511

22.3.2 ADC控制寄存器512

22.3.3 时钟分频寄存器513

22.3.4 ADC结果高位寄存器514

22.3.5 ADC结果低位寄存器514

22.3.6 中断使能寄存器514

22.3.7 中断优先级寄存器514

22.4 ADC应用实现1515

22.4.1 直流分压电路原理515

22.4.2 软件设计流程516

22.4.3 具体实现过程517

22.5 ADC应用实现2519

22.5.1 硬件电路设计519

22.5.2 1602字符LCD原理520

22.5.3 软件设计流程523

22.5.4 具体实现过程525

22.6 ADC应用实现3528

22.6.1 硬件电路设计528

22.6.2 12864图形点阵LCD原理529

22.6.3 软件设计流程536

22.6.4 ADC外部输入信号要求538

22.6.5 具体实现过程539

22.7 ADC应用实现4545

第23章 STC单片机SPI原理及实现550

23.1 STC SPI模块结构及功能550

23.1.1 SPI传输特点550

23.1.2 SPI模块功能550

23.1.3 SPI接口信号551

23.1.4 SPI接口的数据通信方式552

23.1.5 SPI模块内部结构553

23.2 SPI模块寄存器组554

23.2.1 SPI控制寄存器554

23.2.2 SPI状态寄存器555

23.2.3 SPI数据寄存器555

23.2.4 中断允许寄存器2556

23.2.5 中断优先级寄存器556

23.2.6 控制SPI引脚位置寄存器556

23.3 SPI模块配置及时序557

23.3.1 SPI配置模式557

23.3.2 主／从模式的注意事项558

23.3.3 通过SS修改模式558

23.3.4 写冲突559

23.3.5 数据模式时序559

23.4 SPI模块设计实例561

23.4.1 系统控制电路原理561

23.4.2 7段数码管原理562

23.4.3 74HCT595原理563

23.4.4 系统软件控制流程565

23.4.5 程序具体实现565

第24章 STC单片机CCP/PCA/PWM模块原理及实现569

24.1 CCP/PCA/PWM结构569

24.2 CCP/PCA/PWM寄存器组571

24.2.1 PCA工作模式寄存器571

24.2.2 PCA控制寄存器572

24.2.3 PCA比较捕获寄存器572

24.2.4 PCA的16位计数器575

24.2.5 PCA捕获／比较寄存器575

24.2.6 PCA模块PWM寄存器576

24.2.7 PCA模块引脚切换寄存器578

24.3 CCP/PCA/PWM工作模式579

24.3.1 捕获模式579

24.3.2 16位软件定时器模式580

24.3.3 高速脉冲输出模式582

24.3.4 脉冲宽度调制模式584

第25章 STC单片机增强型PWM发生器原理及实现589

25.1 增强型PWM发生器简介589

25.2 增强型PWM发生器相关寄存器组590

25.2.1 端口配置寄存器590

25.2.2 PWM配置寄存器590

25.2.3 PWM控制寄存器591

25.2.4 PWM中断标志寄存器592

25.2.5 PWM外部异常控制寄存器593

25.2.6 PWM计数器594

25.2.7 PWM时钟选择寄存器595

25.2.8 PWM2翻转计数器595

25.2.9 PWM2控制寄存器596

25.2.10 PWM3翻转计数器597

25.2.11 PWM3控制寄存器597

25.2.12 PWM4翻转计数器598

25.2.13 PWM4控制寄存器599

25.2.14 PWM5翻转计数器600

25.2.15 PWM5控制寄存器600

25.2.16 PWM6翻转计数器601

25.2.17 PWM6控制寄存器602

25.2.18 PWM7翻转计数器603

25.2.19 PWM7控制寄存器603

25.2.20 PWM中断优先级控制寄存器604

25.3 增强型PWM发生器实现1605

25.4 增强型PWM发生器实现2606

第26章 RTX51操作系统原理及实现609

26.1 操作系统的必要性609

26.1.1 单任务程序609

26.1.2 轮询程序609

26.2 操作系统基本知识610

26.2.1 操作系统的作用610

26.2.2 操作系统的功能611

26.3 RTX51操作系统的任务613

26.3.1 定义任务613

26.3.2 管理任务613

26.3.3 切换任务614

26.4 RTX51操作系统内核函数614

26.5 RTX51操作系统实现618

26.5.1 RTX51操作系统实现1618

26.5.2 RTX51操作系统实现2621

26.5.3 RTX51操作系统实现3622

附录A STC单片机选型表625

附录B STC四轴飞行器631

附录C GNT-SMK-2开发板原理图633