藍橋杯單片機設計與開發

張俊濤，陜西科技大學電氣與信息工程學院教授、碩士生導師，中國電子學會高級會員，陜西省電子線路教學指導委員會委員。長期從事電類專業基礎課程教學和實踐教學、電子信息類專業課程教學以及軟件無線電、嵌入式系統應用等領域的科研工作，先後開設“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“信號與系統”、“EDA技術及應用”、“數字信號處理”、“高頻電路”和“單片機原理及應用”等多門本科生課程以及“電子系統設計技術”研究生課程，同時組織和指導全國大學生電子設計競賽、EDA／SOPC電子設計專題競賽和模數混合電路應用設計競賽等共10多屆，獲國家級獎10多項，省級獎百餘項。發表學術論文60餘篇，其中EI檢索6餘篇。主持省部級及企業合作科研項目8項。授權國家發明專利2項，主編和參編教材5部。

 

 

目錄

 

 

 

 

 

 

第一篇基礎篇

 

 

第1章單片機學習基礎

 

微課視頻34分鐘

 

1．1單片機分類及發展歷程

 

1．1．1單片機的分類

 

1．1．2單片機的發展歷程

 

1．28051單片機主要產品系列

 

1．2．1MCS51系列單片機

 

1．2．2AT89系列單片機

 

1．2．3STC系列單片機

 

1．3數制、補碼與編碼

 

1．3．1基本數制

 

1．3．2補碼與數值計算

 

1．3．3常用編碼

 

1．4數字邏輯基礎

 

1．4．17種邏輯運算

 

1．4．2基本門電路

 

1．4．3譯碼器74HC138

 

1．4．4寄存器74HC573

 

1．5C51程序設計

 

1．5．13種流程控制語句

 

1．5．2C51數據類型

 

1．5．3運算符與操作符

 

1.5.4數組與指針

 

1．5．5C51函數的定義和調用

 

1．5．6C51預處理指令

 

1．5．7C51編程規範

 

1．6單片機開發軟件及工具

 

1．6．1系統仿真軟件Proteus

 

1．6．2軟件開發環境Keil μVision 

 

1．6．3編程工具STCISP

 

1．6．4USB串口驅動程序

 

第2章點亮LED

 

微課視頻67分鐘

 

2．1LED及其驅動方法

 

2．28051單片機的基本結構

 

2．2．1存儲器的組織結構

 

2．2．2C51變量的定義

 

2．3單片機最小應用系統

 

2．3．1AT89系列單片機最小系統

 

2．3．2STC89系列單片機最小系統

 

2．3．3STC15系列單片機最小系統

 

2．4工程實踐： 點亮LED

 

2．4．1並行口結構解析

 

2．4．2在Proteus中設計硬件電路系統

 

2．4．3在Keil μVision中編寫應用程序

 

2．4．4系統軟硬件聯合仿真

 

2．5工程實踐： 驅動LED顯示計數過程

 

*2．6應用STCISP生成延時子程序

 

拓展訓練題

 

第3章驅動數碼管(1)

 

微課視頻26分鐘

 

3．1數碼管的結構與顯示原理

 

3．2數碼管的驅動方法

 

3．2．1數碼管的靜態驅動

 

3．2．2數碼管的動態驅動

 

拓展訓練題

 

第4章按鍵及鍵盤驅動(1)

 

微課視頻43分鐘

 

4．1按鍵及其消抖方法

 

4．2按鍵及鍵盤驅動程序設計

 

4．2．1獨立按鍵驅動程序設計

 

4．2．2矩陣鍵盤驅動程序設計

 

4．3工程實踐： LED流水方向和速度控制(1)

 

拓展訓練題

 

第5章單片機開發板人機接口

 

微課視頻58分鐘

 

5．1開發板最小應用系統

 

5．2輸出組件及驅動子程序設計

 

5．2．1LED電路及驅動子程序

 

5．2．2蜂鳴器與繼電器電路及驅動子程序

 

5．2．3數碼管電路及驅動子程序

 

5．2．4建立自定義驅動子程序庫

 

5．3按鍵/鍵盤及驅動子程序設計

 

5．3．1獨立按鍵檢測子程序

 

5．3．2矩陣鍵盤掃描子程序

 

5．4應用STCISP下載編程文件

 

5．5工程實踐： 人機接口組件的綜合應用(1)

 

*5．6在Keil μVision中調試應用程序

 

拓展訓練題

 

第二篇應用篇

 

 

第6章中斷應用基礎

 

微課視頻51分鐘

 

6．1中斷的基本概念

 

6．2AT89系列單片機中斷系統

 

6.3單片機中斷響應過程

 

6．4中斷函數定義及應用方法

 

6．5工程實踐： LED流水方向和速度控制(2)

 

拓展訓練題

 

第7章定時/計數器

 

微課視頻59分鐘

 

7．1定時/計數器T1與T0

 

7．1．1控制寄存器TCON

 

7．1．2模式寄存器TMOD

 

7．1．3輔助寄存器AUXR

 

7．1．4計數值寄存器TH1、TL1和TH0、TL0

 

7．2定時/計數器的初始化

 

7．3工程實踐： 應用定時器控制LED閃爍

 

7．4定時/計數器T2

 

*7．5應用STCISP生成定時/計數器初始化子程序

 

綜合訓練題

 

第8章驅動數碼管(2)

 

微課視頻27分鐘

 

8．1應用定時器T1/T0驅動數碼管

 

8．2應用定時器T2驅動數碼管

 

8．3工程實踐： 驅動數碼信息流動顯示

 

拓展訓練題

 

第9章按鍵及鍵盤驅動(2)

 

微課視頻59分鐘

 

9．1應用定時器驅動獨立按鍵

 

9．2應用定時器驅動矩陣鍵盤

 

9．3按鍵長按與短按的檢測方法

 

9．4工程實踐： 人機接口組件的綜合應用(2)

 

拓展訓練題

 

綜合訓練題

 

第10章信號頻率測量

 

微課視頻31分鐘

 

10．1信號頻率測量方法

 

10．2工程實踐： 脈沖信號頻率測量

 

10．3PCA及其應用(1)

 

10．3．1PCA相關寄存器

 

10．3．2PCA捕獲模式

 

10．3．3工程實踐： 脈沖頻率與占空比測量

 

綜合訓練題

 

第11章PWM的產生與應用

 

微課視頻51分鐘

 

11．1脈沖與PWM

 

11．2工程實踐： LED亮度和閃爍頻率控制(1)

 

11．3工程實踐： 呼吸流水燈設計

 

11．4PCA及其應用(2)

 

11．4．1PWM輸出模式

 

11．4．2工程實踐： 應用PCA實現呼吸燈

 

綜合訓練題

 

第12章串行口通信

 

微課視頻65分鐘

 

12．1通信基礎知識

 

12．1．1通信系統的分類

 

12．1．2數字通信方式

 

12．1．3近距離通信技術

 

12．1．4串行口通信相關概念

 

12．2單片機串行口

 

12．2．1串行口相關寄存器

 

12．2．2串行口的工作方式

 

12．2．3串行口波特率的設置

 

12．3串行口的收發時序

 

12．4串行口的基本應用

 

12．5工程實踐： LED亮度和閃爍頻率控制(2)

 

*12．6應用STCISP生成串口初始化子程序

 

拓展訓練題

 

綜合訓練題

 

第13章超聲波測距

 

微課視頻41分鐘

 

13．1超聲波的應用

 

13．2超聲波測距的原理與方法

 

13．3工程實踐: 應用PCA控制超聲波測距

 

*13．4工程實踐： 超聲波傳感器模塊HCSR04的應用

 

拓展訓練題

 

綜合訓練題

 

第三篇器件篇

 

 

第14章數字溫度傳感器DS18B20

 

微課視頻58分鐘

 

14．1DS18B20特性與結構

 

14．2單總線通信協議解析

 

14．2．1初始化時序

 

14．2．2寫時隙時序

 

14．2．3讀時隙時序

 

14．3DS18B20基本應用

 

14．4工程實踐： 溫度監控器設計

 

拓展訓練題

 

第15章串口存儲器AT24C02

 

微課視頻65分鐘

 

15．1I2C總線的結構與特性

 

15．2I2C總線通信協議解析

 

15．2．1起始信號和停止信號

 

15．2．2應答信號與非應答信號

 

15．2．3I2C時序參數與描述子程序

 

15．2．4單字節發送和接收子程序

 

15．3AT24C02讀/寫流程

 

15．3．1AT24C02寫流程

 

15．3．2AT24C02讀流程

 

15．4AT24C02基本應用

 

15．5工程實踐： 應用存儲器記錄按鍵次數

 

拓展訓練題

 

綜合訓練題

 

第16章時鐘/日歷芯片DS1302

 

微課視頻57分鐘

 

16．1DS1302功能與特性

 

16．2DS1302時序解析

 

16．2．1單字節數據寫時序

 

16．2．2單字節數據讀時序

 

16．3工程實踐： 電子時鐘設計

 

*16．4時鐘突發模式

 

綜合訓練題

 

第17章數據采集芯片PCF8591

 

微課視頻71分鐘

 

17．1信號及其分類

 

17．2模數和數模轉換原理及性能指標

 

17．2．1數模轉換原理及性能指標

 

17．2．2模數轉換原理及性能指標

 

17．38位數據采集芯片PCF8591

 

17．3．1PCF8591控制字節

 

17．3．2PCF8591數模轉換流程

 

17．3．3PCF8591模數轉換流程

 

17．3．4PCF8591時序參數

 

17．4PCF8591基本應用

 

17．4．1工程實踐： 應用PCF8591進行A/D轉換

 

17．4．2工程實踐： 應用PCF8591進行數模轉換

 

綜合訓練題

 

第四篇實戰篇

 

 

第18章藍橋杯單片機設計與開發競賽程序設計真題解析

 

微課視頻64分鐘

 

18．1賽題任務類型與編程要點

 

18．1．1基礎任務

 

18．1．2常規任務

 

18．1．3內部資源應用

 

18．1．4外部器件應用

 

18．2第15屆藍橋杯單片機設計與開發省賽程序設計題解析 

 

18．2．1編程思路解析

 

18．2．2參考設計代碼

 

18．3多C文件工程的構建與管理

 

18．3．1多C文件工程的構建要點

 

18．3．2多C文件工程的文件管理方法

 

18．4第15屆藍橋杯單片機設計與開發國賽程序設計題解析

 

18．4．1編程思路解析

 

18．4．2參考設計代碼

 

附錄A藍橋杯單片機設計與開發項目競賽規則

 

附錄B藍橋杯單片機設計與開發競賽知識點大綱

 

附錄C單片機設計與開發競賽4T開發板原理圖

 

參考文獻