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第一篇　开发基础1

第1章　单片机简介1

1.1　常用的单片机1

1.2　PIC单片机2

1.2.1　PIC单片机的种类3

1.2.2　PIC16F877的功能特性3

1.3　实践拓展：8位PIC单片机有哪些型号4

第2章　PIC单片机的开发流程及开发环境7

2.1　单片机的开发流程7

2.2　软件开发平台的安装8

2.2.1 MPLAB集成开发环境的安装8

2.2.2　测试汇编语言开发环境10

2.2.3 C语言编译器HI-TECH PICC的安装11

2.3　硬件开发平台的安装12

2.3.1　Proteus ISIS软件的安装与测试12

2.3.2　ICD2＋开发板的硬件开发平台的安装14

2.3.3 基于ICD2的硬件开发平台的测试16

2.4　单片机项目的建立19

2.4.1 汇编语言项目的建立19

2.4.2　C语言项目的建立24

2.4.3 目标代码的生成与排错26

2.5　程序的烧写和调试运行27

2.5.1 基于ISIS的目标代码烧写和调试27

2.5.2　基于ICD2的目标代码烧写和调试28

2.5.3 基于Proteus VSM MPLAB Viewer的目标代码调试30

2.6　实践拓展：ICD2无法正常工作怎么办31

第二篇　结构与编程33

第3章　PIC单片机最小系统33

3.1　单片机系统的组成33

3.2　PIC单片机最小系统的组成34

3.2.1　电源电路34

3.2.2　时钟电路35

3.2.3　复位电路37

3.2.4　在线编程调试接口38

3.3　实践拓展：设计单片机电路板需要遵守哪些原则39

第4章　PIC单片机的系统结构40

4.1　PIC单片机的基本结构40

4.1.1　基本功能模块41

4.1.2　专用功能模块45

4.2　PIC单片机的特点46

4.3　实践拓展：如何选择合适的单片机49

第5章　PIC单片机的汇编指令51

5.1 PIC的RISC指令集51

5.2　字节操作指令53

5.3　位操作指令61

5.4　立即数操作指令62

5.5　转移控制类指令64

5.6　特别功能指令66

5.7　实践拓展：CISC与RISC有何不同67

第6章　MPASM汇编语言及其程序设计68

6.1 MPASM汇编语言68

6.1.1 MPASM的语法68

6.1.2　MPASM的伪指令69

6.1.3 MPASM的运算符76

6.1.4 MPASM的内置宏指令78

6.2　寻址模式81

6.2.1 文件寄存器直接寻址与BANK的使用81

6.2.2　文件寄存器间接寻址84

6.2.3 程序的直接跳转与PAGE的使用86

6.2.4　程序的间接跳转88

6.3 MPASM汇编常用子程序设计90

6.3.1　判断分支程序90

6.3.2　循环程序91

6.3.3　延时子程序92

6.3.4　查表子程序94

6.4　汇编语言程序模板97

6.5　实践拓展：如何编程可以减少程序的bug98

第7章　通用端口的输出控制99

7.1 PIC16F877的输出端口99

7.1.1 输出端口的工作原理100

7.1.2　输出端口的相关寄存器100

7.1.3 端口的输出驱动能力101

7.1.4　I/O口的设定方法102

7.1.5 PORTA的用法103

7.2　输出控制应用104

7.2.1 实例：LED的实用控制程序设计104

7.2.2 实例：单个七段数码管的静态控制与动态控制111

7.3　实践拓展：如何提高系统的抗干扰能力117

第8章　通用端口的输入测量120

8.1　PIC16F877的输入端口120

8.1.1　输入端口的工作原理120

8.1.2　输入端口的相关寄存器121

8.1.3 端口的“读—修改—写”问题121

8.1.4　端口的高压静电保护122

8.2　按键状态的识别123

8.3　矩阵式键盘的读取128

8.3.1　4×4矩阵式键盘的工作原理128

8.3.2 实例：基于扫描法的矩阵式键盘读取129

8.4　实践拓展：如何正确使用上拉电阻与下拉电阻136

第9章 PIC单片机的C语言程序设计138

9.1 实例：第一个单片机C语言程序138

9.2　单片机C语言的数据类型142

9.2.1　常量和变量143

9.2.2　字符型数据145

9.2.3　整型数据147

9.2.4　浮点型数据149

9.2.5　位型数据150

9.2.6 变量的命名规则151

9.2.7　变量赋初值152

9.3　C语言的运算符152

9.3.1　算术运算符153

9.3.2　位运算符154

9.3.3　赋值运算符158

9.3.4　关系运算符159

9.3.5　逻辑运算符160

9.4　C语言的重要控制语句161

9.4.1　选择结构161

9.4.2　循环结构165

9.5　数组168

9.5.1　数组的定义与初始化169

9.5.2　数组的使用170

9.5.3 实例：用C语言控制数码管171

9.6　函数174

9.6.1 函数的声明和定义175

9.6.2　局部变量和全局变量177

9.6.3　数组作为函数的参数178

9.6.4　实例：延时函数的设计179

9.7　预处理命令与宏定义181

9.7.1 不带参数的宏定义181

9.7.2　带参数的宏定义182

9.7.3　文件包含183

9.7.4　条件编译183

9.8　C语言编程规范185

9.8.1　标识符命名185

9.8.2 可读性186

9.8.3　程序的排版187

9.8.4 注释的书写方法189

9.9　多文件项目管理191

9.9.1 头文件的书写191

9.9.2 源码文件的书写192

9.9.3　模块文件添加到当前项目193

9.10　实例：一位计数器的设计193

9.11　实践拓展：PIC单片机C语言入门常见问题195

第10章　基于C语言的I/O控制197

10.1　输出端口的C语言编程197

10.1.1　走马灯控制197

10.1.2 多数码管的显示控制198

10.2　输入端口的编程203

10.2.1 单个按键状态的读取203

10.2.2 两个按键状态的读取205

10.3　矩阵式键盘的读取方法207

10.3.1 基于扫描法的矩阵式键盘读取207

10.3.2　矩阵式键盘的模块化编程209

10.4　实例：简单的电子计算器设计211

10.5　实践拓展：如何使用去偶电容215

第三篇　模块功能217

第11章　中断系统217

11.1　单片机中断的处理过程217

11.2　PIC中断系统的硬件结构217

11.3 中断的响应和处理219

11.4 INT中断221

11.4.1　INT中断的相关寄存器221

11.4.2　INT中断的硬件连接222

11.4.3 INT中断的汇编语言编程223

11.4.4　PICC中断服务程序的编写224

11.5 实例：用INT中断控制LED225

11.6　实践拓展：PIC单片机常见的中断问题有哪些226

第12章　定时／计数器228

12.1　计数与定时的基本概念228

12.2　PIC16F877的定时／计数器228

12.3 TIMER0的用法229

12.3.1 TIMER0的系统结构及相关寄存器229

12.3.2　TIMER0的硬件连接231

12.3.3 TIMER0的软件编程232

12.4 TIMER0的应用237

12.4.1 实例：电子表设计237

12.4.2　实例：脉冲宽度测量241

12.4.3 实例：频率计设计245

12.4.4　实例：方波发生器247

12.5　看门狗251

12.5.1 看门狗的系统结构251

12.5.2　看门狗的硬件设置252

12.5.3　看门狗的程序设计252

12.5.4　看门狗的使用要点257

12.6　实践拓展：如何校准PIC单片机内部RC振荡器257

第13章　A/D转换器259

13.1 PIC16F877片内A/D转换器的结构与基本用法259

13.1.1　A/D转换器的系统结构259

13.1.2 与A/D转换相关的寄存器261

13.1.3　A/D转换器的硬件设计262

13.1.4　A/D转换器的查询方式操作时序与编程262

13.2　实例：多通道A/D转换编程265

13.3 中断模式下的A/D转换267

13.3.1 中断模式下A/D转换器涉及的寄存器268

13.3.2 中断模式下A/D转换器编程268

13.4　实例：电位器阻值测量270

13.4.1 电位器阻值测量仪设计271

13.4.2　A/D转换的软件滤波274

13.4.3　上下限报警278

13.4.4　休眠模式的A/D转换281

13.5　A/D转换参数计算283

13.5.1 转换精度284

13.5.2　采样时间要求284

13.5.3　转换时间要求285

13.6　实践拓展：常见的A/D转换器件有哪些285

第14章　通用同步／异步收发器USART287

14.1 串行通信与并行通信的基本概念287

14.1.1 通信协议287

14.1.2　数据传送方式288

14.1.3 波特率289

14.1.4 串行通信的检错和纠错289

14.2　PIC单片机的USART模块289

14.2.1 USART的功能特点289

14.2.2 USART发送器的系统结构290

14.2.3 USART发送器的相关寄存器292

14.2.4 实例：USART异步模式下发送数据294

14.2.5 USART接收器的系统结构297

14.2.6 USART接收器的相关寄存器298

14.2.7 实例：USART异步模式下接收数据300

14.2.8 实例：USART异步接收方式的出错分析304

14.3 USART的外围硬件电路设计306

14.4　高级串行通信协议的设计308

14.4.1 实例：单向数据通信协议的设计309

14.4.2 带应答的数据通信协议314

14.5　实践拓展：什么是RS-485/EIA-485314

第15章 SPI接口316

15.1　SPI模块的功能及系统结构316

15.2　主控发送模式317

15.2.1　主控发送模式的工作流程317

15.2.2　主控发送模式的相关寄存器318

15.2.3　主控发送模式的硬件连接319

15.2.4 实例：主控发送模式的程序设计319

15.3　从动接收模式321

15.3.1　从动接收模式的工作流程322

15.3.2　从动接收模式的相关寄存器322

15.3.3　从动接收模式的硬件连接324

15.3.4 实例：从动接收模式的程序设计325

15.4　主控接收与从动发送328

15.4.1　主控接收模式的工作流程328

15.4.2　主控接收模式的相关寄存器329

15.4.3　从动发送模式的工作流程331

15.4.4　主控接收和从动发送模式下的硬件连接331

15.4.5 实例：双机通信的程序设计332

15.5　25xxx系列EEPROM的读写336

15.5.1　25C160的功能特点336

15.5.2　25C160的系统结构与工作流程337

15.5.3　25C160的硬件连接339

15.5.4 实例：25C160的程序设计340

15.6　实践拓展：常用SPI接口芯片有哪些345

第16章　I2C接口346

16.1　I2C的功能特点346

16.1.1 I2C的电气连接346

16.1.2　I2C协议简介347

16.1.3　PIC16F877的I2C模块349

16.2　I2C主模式数据发送349

16.2.1 I2C主模式系统结构与数据发送流程350

16.2.2　I2C主模式发送过程相关寄存器352

16.2.3　I2C模块的硬件连接353

16.2.4 实例：I2C的主模式数据发送程序设计354

16.3　I2C主模式数据接收357

16.3.1 I2C主模式数据接收流程357

16.3.2　I2C主模式接收过程相关寄存器359

16.3.3 实例：I2C的主模式数据接收程序设计360

16.4　I2C主模式的复合数据帧364

16.5　I2C接口EEPROM的读写实例364

16.5.1　24C02C功能简介364

16.5.2　24C02C的系统结构与读写帧格式365

16.5.3　24C02C的硬件连接366

16.5.4 实例：读写24C02C的程序设计367

16.6　I2C从模式的数据接收和发送373

16.6.1 I2C从模式系统结构和数据接收流程373

16.6.2　I2C从模式相关寄存器374

16.6.3 实例：I2C从模式数据接收376

16.6.4 实例：I2C从模式数据发送379

16.7 实践拓展：SPI、I2C、USART有何区别381

第17章　CCP模块382

17.1　CCP模块的基本概念382

17.2　CCP1的捕捉模式382

17.2.1　CCP1捕捉模式的系统结构和工作过程383

17.2.2　CCP1捕捉模式下的相关寄存器384

17.2.3 实例：基于捕捉功能的频率计设计385

17.3　CCP1的比较模式390

17.3.1 CCP1比较模式的系统结构和工作过程390

17.3.2　CCP1比较模式下的相关寄存器391

17.3.3 实例：基于比较功能的方波发生器设计391

17.4　CCP1的PWM模式394

17.4.1 CCP1的PWM模式的系统结构和工作过程394

17.4.2 CCP1的PWM模式下的相关寄存器394

17.4.3 PWM的周期与占空比395

17.4.4　实例：基于PWM功能的方波发生器设计396

17.4.5 实例：基于PWM功能的D/A转换器设计399

17.5　CCP2模块402

17.6　实践拓展：什么是SPWM402

第四篇　综合实例403

第18章　LED点阵显示屏及其应用403

18.1 8×8LED显示屏显示原理及编程403

18.2　改进的8×8LED显示屏原理及编程406

18.3 16×16LED显示屏显示原理及编程410

18.4　基于第三方软件的汉字字模生成414

18.5　LED点阵显示屏的动态显示416

18.6　基于硬件字库的汉字显示420

18.7　实践拓展：字模Ⅲ软件有什么特色功能425

第19章　液晶显示屏的使用427

19.1 笔段式液晶显示屏原理及编程427

19.1.1 VIM-332-DP的显示原理427

19.1.2 VIM-332-DP的硬件连接428

19.1.3 VIM-332-DP的软件编程429

19.2　字符式液晶显示屏原理及编程433

19.2.1 字符式液晶显示屏LM016L的特点434

19.2.2　LM016L的系统结构与硬件连接434

19.2.3　LM016L的指令集436

19.2.4 LM016L的编程方法437

19.2.5　LM016L的字符显示437

19.2.6　LM016L的初始化438

19.2.7 实例：基于LM016L的秒表显示设计439

19.3 图形点阵式液晶显示屏原理及应用445

19.3.1 HDG12864F-3的功能特点445

19.3.2　HDG12864F-3的接口与硬件连接446

19.3.3　HDG12864F-3的指令集447

19.3.4 HDG12864F-3的编程方法448

19.3.5 HDG12864F-3的数据显示450

19.3.6　HDG12864F-3的初始化450

19.3.7　HDG12864F-3的驱动程序设计451

19.3.8　在图形点阵式液晶显示屏上显示图像和汉字457

19.4　实践拓展：使用液晶显示屏时有哪些常见问题462

第20章　多点温度监测系统464

20.1　DS18B20的结构与功能特点464

20.2　DS18B20的操作命令及其应用465

20.2.1 复位操作466

20.2.2　写位操作467

20.2.3　写字节操作467

20.2.4　读位操作468

20.2.5　读字节操作469

20.3　DS18B20的命令列表469

20.4　实例：单点温度测量470

20.5 多点温度采集相关命令及编程481

20.5.1　搜索ROM命令481

20.5.2 读ROM命令485

20.5.3 匹配ROM命令485

20.6　实例：多点温度监测报警系统487

20.7　实践拓展：常用一线总线芯片有哪些500

第21章　步进电机控制501

21.1　步进电机的控制原理501

21.2　步进电机的驱动系统502

21.2.1 电机驱动芯片L298原理与应用502

21.2.2 电机控制芯片L297原理与应用505

21.3　实例：基于L297和L298的步进电机控制508

21.4　实践拓展：步进电机使用中的常见问题有哪些512

参考文献514