基於Proteus的單片機實驗與課程設計

《基於Proteus的單片機實驗與課程設計》是2015年清華大學出版社出版的圖書，作者是魏芬、戴麗佼、李紅霞。

內容簡介

本書從單片機的實際套用角度出發，以功能強大的虛擬仿真工具Proteus為基礎，介紹單片機基礎實驗和課程設計的內容。首先介紹了在KeilμVision4開發環境下進行C51語言程式的開發，接著對Proteus的基本功能及特性、如何進行仿真設計和調試進行了詳細的說明。全書共給出了16個單片機基礎實驗內容，並精心選擇了6個具有一定典型性和實用性的單片機課程設計課題，系統地介紹了課程設計的任務與要求、系統設計方案、軟體設計等內容。書中所有實驗內容及課程設計課題均通過了Proteus仿真和實際電路調試，相關程式代碼可下載。本書內容豐富實用，實踐性強，可作為高等院校涉及單片機套用專業的學生進行單片機的基礎實驗和課程設計環節的教材，也可作為畢業設計的參考教材，對廣大工程技術人員進行單片機套用系統設計也具有一定的參考價值。本書封面貼有清華大學出版社防偽標籤，無標籤者不得銷售。

前言

“單片機原理及套用”是各類高校很多專業重要的專業基礎課程之一，是一門對實踐環節要求較高且與實際套用密切結合的課程，學生只有通過大量的軟硬體實驗和課程設計實踐，才能真正掌握單片機套用系統的軟硬體設計方法，提高C51語言的編程能力和單片機系統的綜合設計與調試能力。

本書採用Proteus和 Keil μVision4作為工具，將軟、硬體設計與案例設計有機地結合為一體，使設計調試工作不受時間地點的限制。在基礎實驗與課程設計教學環節中，可先給學生布置一定數量的基礎實驗項目與課程設計課題，要求學生儘量先獨立完成且虛擬仿真通過，然後再到實驗室進行實際電路調試，這樣，對鞏固基本知識點以及提高實際設計調試能力很有益處。

全書共分5章。第1章闡述μVision4集成開發環境，詳細介紹了工作環境、目標程式的仿真調試以及各種套用選項的設定方法；第2章是對Proteus軟體平台的功能介紹，包括如何在Proteus ISIS開發環境下完成單片機套用系統的硬體原理電路設計，Proteus和Keil μVision4的線上聯調，並對Proteus下的各種虛擬仿真工具和手段進行了介紹；第3章介紹了使用C51進行單片機程式設計的基礎知識；第4章介紹了16個單片機基礎實驗，每個實驗都包含實驗目的、實驗內容、編程的相關知識說明、實驗步驟、Proteus電路設計、Proteus仿真和彙編及C51語言程式設計清單等；第5章精心選擇了6個具有一定典型性和實用性的單片機課程設計課題，系統地介紹了課程設計的任務與要求、系統設計方案、硬體電路設計原理圖、源程式清單等內容，並結合課程設計的課題對目前流行的串列擴展技術，如I2C、單匯流排、SPI串列接口進行了詳細的介紹。

本書由淺入深精心選擇了16個單片機基礎實驗和6個單片機課程設計課題，這些題目均是近年來在課程教學中學生所完成的基礎實驗、課程設計和單片機綜合實踐訓練的積累與總結。書中所有實驗內容及課程設計課題均通過了Proteus仿真和實際電路調試，並為所有基礎實驗和課程設計課題提供了詳細的電路原理圖及C51程式原始碼，讀者可以從ftp://ftp.tup.tsinghua.edu.cn下載。

本書由魏芬、戴麗佼、李紅霞編寫，魏芬任主編，負責編寫第2章，第5章的5.1、5.2、53、5.5、5.6節及內容簡介、前言、附錄A、參考文獻等內容，並進行了全書的策劃與統稿。戴麗佼負責編寫第3章、第4章的4.1、4.3、4.7、4.8、4.9、4.12、4.13、4.15、4.16節、第5章的5.4節。李紅霞負責編寫第1章、第4章的4.2、4.4、4.5、4.6、4.10、4.11、4.14節和附錄B、附錄C。

本書在編寫過程中得到了許多專家和老師的大力支持與熱情幫助，他們提出了許多寶貴的建議和意見，在此表示衷心的感謝。由於作者水平有限，書中的錯誤及疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正，並請與作者本人聯繫。

編者

2015年1月

目錄

第1章μVision4集成開發環境1

1.1μVision4概述1

1.2μVision4安裝2

1.3μVision4的下拉選單3

1.3.1File選單4

1.3.2Edit選單4

1.3.3View選單7

1.3.4Project選單8

1.3.5Flash選單11

1.3.6Tools選單11

1.3.7SVCS選單12

1.3.8Window選單12

1.3.9Help選單12

1.4μVision4的工具列按鈕12

1.4.1檔案工具按鈕12

1.4.2編譯選項工具按鈕14

1.4.3調試工具按鈕14

1.5μVision4中的調試器15

1.5.1調試器功能（Debug）選項配置15

1.5.2Debug狀態下視窗分配與View選單17

1.5.3通過Debug選單進行程式代碼調試18

1.5.4通過 Peripherals選單觀察仿真結果19

1.6C51簡單編程與調試21

第2章單片機系統的Proteus設計與仿真29

2.1Proteus功能概述29

2.2Proteus ISIS編輯環境31

2.2.1選單欄33

2.2.2工具列34

2.2.3工具箱36

2.2.4方向工具列37

2.2.5仿真工具列37

2.3Proteus電路原理圖設計38

2.3.1新建一個設計檔案38

2.3.2選擇元器件並添加到對象選擇器中39

2.3.3元件的放置、調整與編輯40

2.3.4對原理圖布線41

2.4Proteus軟體中的C51程式運行與調試44

2.4.1離線調試44

2.4.2Proteus和Keil μVision4線上聯調44

2.5Proteus ISIS的虛擬仿真工具47

2.5.1探針47

2.5.2虛擬儀器47

2.5.3激勵源48

2.5.4仿真圖表50

第3章單片機C語言程式設計基礎51

3.1C51程式設計的特點51

3.2C51語言的數據52

3.2.1數據類型52

3.2.2常量與變數53

3.2.3數據的存儲類型55

3.2.4數據存儲模式與絕對地址訪問58

3.3C51運算符59

3.3.1算術運算符59

3.3.2關係運算符60

3.3.3邏輯運算符60

3.3.4位運算符60

3.3.5複合賦值運算符61

3.4C51程式的基本語句62

3.4.1表達式語句62

3.4.2複合語句62

3.4.3條件語句62

3.4.4開關語句64

3.4.5循環語句65

3.5C51語言函式66

3.5.1C51函式的定義66

3.5.2C51函式調用67

3.5.3中斷函式67

第4章單片機基礎實驗70

4.1單片機仿真實驗儀使用說明70

4.1.1單片機仿真實驗儀功能介紹70

4.1.2實驗項目介紹72

4.1.3實驗注意事項73

4.2LED流水燈實驗73

4.2.1實驗目的73

4.2.2實驗設備及器件74

4.2.3實驗內容74

4.2.4延時時間計算74

4.2.5實驗步驟74

4.2.6流水燈實驗仿真圖74

4.2.7實驗參考程式75

4.2.8實驗思考題77

4.3蜂鳴器驅動實驗77

4.3.1實驗目的77

4.3.2實驗設備及器件77

4.3.3實驗內容77

4.3.4蜂鳴器驅動原理77

4.3.5實驗步驟78

4.3.6蜂鳴器驅動實驗仿真圖78

4.3.7實驗參考程式79

4.3.8實驗思考題84

4.474HC138解碼器實驗84

4.4.1實驗目的84

4.4.2實驗設備及器件84

4.4.3實驗內容84

4.4.474HC138的工作原理84

4.4.5實驗步驟85

4.4.674HC138解碼器實驗仿真圖85

4.4.7實驗參考程式86

4.4.8實驗思考題87

4.5外部中斷控制實驗88

4.5.1實驗目的88

4.5.2實驗設備及器件88

4.5.3實驗內容88

4.5.4外部中斷編程說明88

4.5.5實驗步驟89

4.5.6外部中斷控制實驗仿真圖89

4.5.7實驗參考程式90

4.5.8實驗思考題92

4.6定時器套用實驗92

4.6.1實驗目的92

4.6.2實驗設備及器件92

4.6.3實驗內容93

4.6.4定時器中斷編程說明93

4.6.5實驗步驟94

4.6.6定時器套用實驗仿真圖94

4.6.7實驗參考程式95

4.6.8實驗思考題97

4.7擴展並行輸出口實驗97

4.7.1實驗目的97

4.7.2實驗設備及器件97

4.7.3實驗內容97

4.7.474HC164的工作原理97

4.7.5實驗步驟98

4.7.674HC164實驗仿真圖99

4.7.7實驗程式清單100

4.7.8實驗思考題101

4.8擴展並行輸入口實驗101

4.8.1實驗目的101

4.8.2實驗設備及器件101

4.8.3實驗內容101

4.8.474HC165的工作原理101

4.8.5實驗步驟102

4.8.674HC165實驗仿真圖103

4.8.7實驗程式清單104

4.8.8實驗思考題105

4.9串列A/D轉換實驗105

4.9.1實驗目的105

4.9.2實驗設備及器件106

4.9.3實驗內容106

4.9.4TLC549的工作原理106

4.9.5實驗步驟108

4.9.6串列A/D轉換實驗仿真圖108

4.9.7實驗參考程式110

4.9.8實驗思考題111

4.10串列D/A轉換實驗112

4.10.1實驗目的112

4.10.2實驗設備112

4.10.3實驗內容112

4.10.4TLC5620的工作原理112

4.10.5實驗原理圖115

4.10.6實驗步驟115

4.10.7實驗參考程式116

4.10.8實驗思考題120

4.11紅外收發實驗120

4.11.1實驗目的120

4.11.2實驗設備及器件120

4.11.3實驗內容121

4.11.4紅外收發原理121

4.11.5實驗原理圖121

4.11.6實驗步驟121

4.11.7實驗參考程式122

4.11.8實驗思考題125

4.12RS232串口通信實驗125

4.12.1實驗目的125

4.12.2實驗設備及器件125

4.12.3實驗內容125

4.12.4SP232的工作原理126

4.12.5實驗步驟126

4.12.6RS232通信實驗仿真圖128

4.12.7實驗參考程式130

4.12.8實驗思考題132

4.13RS485差分串列通信實驗132

4.13.1實驗目的132

4.13.2實驗設備及器件132

4.13.3實驗內容132

4.13.4RS485匯流排簡介132

4.13.5SN75176的功能特性133

4.13.6實驗步驟134

4.13.7RS485通信實驗仿真圖134

4.13.8實驗參考程式135

4.13.9實驗思考題138

4.14直流電動機實驗138

4.14.1實驗目的138

4.14.2實驗設備138

4.14.3實驗內容138

4.14.4直流電動機驅動原理138

4.14.5實驗步驟138

4.14.6直流電動機控制實驗仿真圖139

4.14.7實驗參考程式140

4.14.8實驗思考題144

4.15步進電動機實驗144

4.15.1實驗目的144

4.15.2實驗設備及器件144

4.15.3實驗內容145

4.15.4步進電動機的工作原理145

4.15.5實驗步驟146

4.15.6步進電動機驅動實驗仿真圖146

4.15.7實驗參考程式148

4.15.8實驗思考題149

4.16數字頻率計實驗150

4.16.1實驗目的150

4.16.2實驗設備及器件150

4.16.3實驗內容150

4.16.4555多諧振盪器150

4.16.5ZLG7290的功能特性150

4.16.6實驗原理圖152

4.16.7實驗步驟153

4.16.8實驗參考程式153

4.16.9實驗思考題155

第5章單片機課程設計156

5.1LED電子顯示屏的設計156

5.1.1系統功能設計要求156

5.1.2系統設計方案156

5.1.3LED點陣的工作原理156

5.1.474HC595功能介紹157

5.1.5系統硬體電路設計159

5.1.6系統控制程式設計思路161

5.1.7系統源程式清單162

5.2DS18B20數字溫度計的設計168

5.2.1系統功能設計要求168

5.2.2系統設計方案168

5.2.3數字溫度感測器DS18B20169

5.2.4系統硬體電路設計177

5.2.5系統控制程式設計思路178

5.2.6系統源程式清單179

5.3基於PCF8563的電子萬年曆設計183

5.3.1系統功能設計要求183

5.3.2系統設計方案183

5.3.3I2C實時時鐘/日曆晶片PCF8563183

5.3.412864中文液晶顯示模組189

5.3.5I2C匯流排概述197

5.3.6系統硬體電路設計203

5.3.7系統控制程式設計思路203

5.3.8系統源程式清單205

5.4超音波測距儀的設計217

5.4.1系統功能設計要求217

5.4.2系統設計方案217

5.4.3超音波感測器分類218

5.4.4LCD1602字元液晶模組概述218

5.4.5系統硬體電路設計222

5.4.6系統控制程式設計思路225

5.4.7系統源程式清單226

5.5北斗實時定位信息顯示系統的設計232

5.5.1系統功能設計要求232

5.5.2系統設計方案232

5.5.3北斗定位模組UM220簡介233

5.5.4USB轉串口晶片CH340G235

5.5.5系統硬體電路設計236

5.5.6系統控制程式設計思路237

5.5.7系統源程式清單239

5.62.4GHz近距離無線通信系統設計250

5.6.1系統功能設計要求250

5.6.2系統設計方案250

5.6.3nRF24L01+無線模組簡介250

5.6.4數字溫濕度感測器DHT11259

5.6.5系統硬體電路設計261

5.6.6系統控制程式設計思路263

5.6.7系統源程式清單264

附錄AProteus中的元件庫與常用元器件282

附錄BC51中的關鍵字、運算符和結合性285

附錄CASCII碼字元表288

參考文獻289