单片机应用课件一

、单片机及其展过程单片机是什么？单片机是单片微型计算机的简称，它是在一块半导体芯片上，集成了CPU、半导体存储器、I/O(Input/Output)接口、中断系统和定时器等计算机必备部件，所构成的一个完整的数字电子计算机。第一章、知识回顾广东机电职业技术学院、单片机及其展过程单片机的发展过程原始阶段1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器（即Intel4004）。广东机电职业技术学院、单片机及其展过程单片机的发展过程发展阶段1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列的单片机，以其体积小、重量轻、控制功能齐全和低价格的特点，得到了广泛的应用，为单片机的发展奠定了坚实的基础。80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的单片机，随着单片机的应用的急剧增加，其它的单片机也随之大量涌现如：Motorola的68系列，Zilog的Z8系列等，从而掀开了单片机应用的历史新篇章广东机电职业技术学院、单片机及其展过程单片机现状单片机经过约30年的发展，已经形成有几千种型号上百种品牌的半导体产业，对电子信息技术、工业控制技术、军事技术的发展起到巨大的推动作用。目前主流的单片机：51内核的系列单片机Microchip公司的PIC系列单片机Motorola公司的68系列TexasInstrument公司的MSP16bit系列单片机ARM内核的32bit系列单片机广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机的特点体积小巧重量轻可靠性高控制能力强价格低开发方便简单，易于产品化广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机应用汽车电子广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机应用智能控制(视频)广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机应用消费电子产品广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机应用军事技术广东机电职业技术学院、单片机的特点及应用领域单片机应用工业控制广东机电职业技术学院、单片机应用系统开发简介硬件电路做成目标板运用PROTEL、POWERPCB等软件广东机电职业技术学院、单片机应用系统开发简介程序设计通常是C语言或者汇编语言，在特定的集成开发环境（IDE）中编程调试，比如应用最广泛的KEILuVision2广东机电职业技术学院、单片机应用系统开发简介仿真——使用proteus仿真广东机电职业技术学院、单片机应用系统开发简介程序下载——使用ISP（InSystemProgram在系统编程）ISP软件下载线目标系统广东机电职业技术学院、单片机应用系统开发简介广东机电职业技术学院、单片机系统MCS-51系列单片机内部结构框图广东机电职业技术学院·8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM)(52为8K)·256bytes的数据存储器(RAM)52有384bytes的RAM）·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令·21个专用寄存器·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）·一个全双工串行通信口·外部数据存储器寻址空间为64kB·外部程序存储器寻址空间为64kB·逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装·单一+5V电源供电4、单片机系统1）片内资源：广东机电职业技术学院）80C51的引脚封装123456789101112131415161718192040393837363534333231302928272625242322211234567891020191817161514131211P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0RSTP3.0/RXDP3.1/TXDXTAL2XTAL1P3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/AIN1P1.0/AIN0P3.7注：类似的还有Philips公司的87LPC64，20引脚8XC748/750/（751），24引脚8X749（752），28引脚8XC754，28引脚等等80C51/89C5189C2051总线型非总线型4、单片机系统广东机电职业技术学院）时钟电路（a）内部时钟电路；（b）HMOS型外部振荡源(C)CHMOS型外部振荡源4、单片机系统XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部振荡器的输入端。XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬空。广东机电职业技术学院单片机内部的时间单位振荡频率fosc=石英晶体频率或外部输入时钟频率振荡周期=振荡频率的倒数机器周期机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位在多数51系列单片机中：指令周期——执行一条指令所需要的时间单位：机器周期51单片机中：单周期指令、双周期指令、四周期指令1机器周期=12×1/fosc4、单片机系统3）时钟电路广东机电职业技术学院:是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持2个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是备用电源的输入端。上电复位按键复位4、单片机系统4）复位电路广东机电职业技术学院、单片机系统5）存储器选择外部程序存储器控制信号EAEA=0：访问外部程序存储器。EA=1：访问片内与片外程序存储器。【先内后外】EnableAddress广东机电职业技术学院外部程序存储器的读选通信号。当访问外部ROM时，产生负脉冲作为外部ROM的选通信号。地址锁存允许信号ALE在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0送出的低8位地址信号。读选通信号/PSENAddressLatchEnableProgramStoreEnable4、单片机系统6）ALE及/PSEN广东机电职业技术学院、单片机系统7）最小系统广东机电职业技术学院（PROM）可擦除ROM（EPPROM）电擦除ROM（E2PROM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）Read-OnlyMemoryProgrammableROMErasablePROMElectricallyEPROMRandomAccessMemoryStaticRAMDynamicRAMSTC单片机5、51系列单片机存储器广东机电职业技术学院个存储空间：片内程序存储器片外程序存储器(ROM)片内数据存储器片外数据存储器(RAM)从用户使用的角度上，MSC-51有3个存储空间：片内外统一编址的64KB程序存储器空间（用16位地址）256B片内数据存储器空间（用8位地址）64KB片外数据存储器地址空间广东机电职业技术学院在程序存储器的开始部分，定义了一段具有特殊功能的地址段，用作程序起始和各种中断的入口。1）程序存储器表1程序存储器中特殊地址的功能程序存储器用于存放编好的程序或表格常数。8n+3广东机电职业技术学院）数据存储器工作寄存器区位寻址区数据缓冲区3个区域1.片内通用数据存储器数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲、标志位等。MCS-51系列单片机的片内数据存储器除RAM块外，还有特殊功能寄存器（SFR）块。数据存储器分为片外数据存储器、片内数据存储器、特殊功能存储器，以下分别加以介绍。广东机电职业技术学院）数据存储器广东机电职业技术学院（1）工作寄存器区工作寄存器也称为通用寄存器，供用户编程时使用，用于临时存储8位数据信息。工作寄存器地址为00H～1FH的32个单元，并分成4个工作寄存器组，每个组有8个工作寄存器，名称为R0～R7。每个工作寄存器组都可被选为CPU的当前工作寄存器，通过改变程序状态字寄存器（PSW）中的RS1、RS0两位来实现。表3工作寄存器和RAM地址对照表广东机电职业技术学院（2）位寻址区内部RAM中地址为20H～2FH的16个单元，CPU不仅具有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。这16个单元共128位，每一位都赋予1个位地址，位地址范围是00H～7FH。广东机电职业技术学院（3）数据缓冲区30H～7FH是数据缓冲区，即用户RAM区，共80个单元。52子系列片内RAM有256个单元，工作寄存器区和位寻址区的单元数与地址都和51子系列的一致，而数据缓冲区有208个单元，地址范围是30H～FFH。广东机电职业技术学院（4）堆栈与堆栈指针堆栈是一种执行“后进先出”算法的数据结构。是在内存中的一个存储区域，数据一个一个顺序地存入（也就是“压入—PUSH”）这个区域之中。有一个地址指针（堆栈指针）总指向最后一个压入堆栈的数据所在的存储单元，存放这个地址指针的寄存器就叫做堆栈指示器。开始放入数据的单元叫做“栈底”。数据一个一个地存入，这个过程叫做“压栈”。读取这些数据时，按照堆栈指示器中的地址读取数据，堆栈指示器中的地址数自动减1。这个过程叫做“弹