单片机入门教程

CopyrightReservedbyPage1/30单片机入门教程凯恩单片机工作室2009年5月CopyrightReservedbyPage2/30目录单片机简介软件的架构单片机控制外围器件CopyrightReservedbyPage3/30多板机微型计算机的应用形态从应用形态上，微机可以分成三种：◆多板机（系统机）将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业PC机也属于多板机。CopyrightReservedbyPage4/30单板机◆单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。单板机CopyrightReservedbyPage5/30单板机单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。CopyrightReservedbyPage6/30单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。三种应用形态的比较：单板机单片机系统机（多板机）CopyrightReservedbyPage7/30学单片机需要具备的条件与以前所学的知识关联很少；对器件的概念基本上是从0开始；如果要用C语言编程，需具备一定的C语言基础；所有人都站在了同一起跑线上；CopyrightReservedbyPage8/30单片机的主要组成·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CopyrightReservedbyPage9/3080C51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80C51/89C5189C2051CopyrightReservedbyPage10/30内部结构CopyrightReservedbyPage11/30CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。CopyrightReservedbyPage12/30单片机最小系统Y122.1184C915PC810uFS1SW-PBALEWRRDRXDTXDINT0EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189S52VCCPSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCR610KR4101R510KC1015PX1X2CopyrightReservedbyPage13/30P0~P3：通用I/O口；VCC：电源端，一般接5V；GND：电源地；XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般为30pF；RST/VPD：复位端，平时为低电平；ALE/PROG：地址锁存允许信号端；EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端；CopyrightReservedbyPage14/30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CopyrightReservedbyPage15/30单片机工作的基本时序（1）振荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。（2）机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周期。在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。（3）指令周期:它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令。CopyrightReservedbyPage16/30时钟电路引脚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。CopyrightReservedbyPage17/30控制信号引脚RST/VPD:RST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。上电复位按键复位CopyrightReservedbyPage18/30中断矢量地址表中断源中断服务程序入口地址外部中断00003H定时／计数器0溢出000BH外部中断10013H定时／计数器1溢出001BH串行口0023H定时器2(8052才有)002BHCopyrightReservedbyPage19/30外部中断电平触发：选择电平触发时，单片机在每个机器周期检查中断源口线，检测到低电平，即置位中断请求标志，向CPU请求中断；边沿触发：单片机在上一个机器周期检测到中断源口线为高电平，下一个机器周期检测到低电平，即置位中断标志，请求中断；边沿触发，当从高至低电平转变时，触发产生；低电平保持多久都只产生一次。CopyrightReservedbyPage20/30开发板介绍CopyrightReservedbyPage21/30C代码#includereg52.hunsignedcharFlag=0x3f;main(){P1=0x55;While(1){if(Flag––==0){Flag=0x3f;P1=~P1;}}}CopyrightReservedbyPage22/30软件架构头文件入口--main主架构--while(1)顺序执行和程序调用--函数注释对齐CopyrightReservedbyPage23/30汇编代码org0000hjmpmainorg0100hmain:movp1,#55hamain:movr0,#3fhloop:djnzr0,loopcplamovp1,ajmpamainendCopyrightReservedbyPage24/30C的优势开发速度优于汇编语言；软件的可读性和可维护性显著改善；提供了库函数包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；关键字及控制转移方式更接近人的思维方式；方便进行多人联合开发，进行模块化软件设计；C语言本身并不依赖于机器硬件系统，移植方便；适合运行嵌入式实时操作系统；CopyrightReservedbyPage25/30单片机控制继电器原理图驱动原理：1、当单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管T5饱和导通，＋5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。2、当单片机的P3.6引脚输出高电平时，三极管T5截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。CopyrightReservedbyPage26/30继电器介绍种类:电磁继电器：由控制电流通过线圈所产生的电磁吸力驱动磁路中的可动部分而实现触点开、闭或转换功能的继电器热继电器：利用热效应而动作的继电器。引脚：4个6个等六个脚的有两个脚是线圈脚，也就是和单片机上输出端连接的，两脚之间有电阻另外四个脚是两个公共点，和一个常开，一个常闭！(如果什么都没有，用万用表R档测量一下，先测出线圈的两个接点，然后分别测出吸合状态和释放状态各接点间的通，断状态)四个脚的很简单，两个脚接线圈，控制另外两个脚开或闭。CopyrightReservedbyPage27/30电容分类瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙希电容等等，其中钽电容和铝电解电容有正负极之分极性分辨电解电容插式THT的电解电容极性为：长的一端为正极，短的一端负极(如果被剪，黑边一侧是正，白边是负)贴片式SMD的电解电容极性为：黑色标识为负极，且要看底座：有缺口的一端为正极钽电容钽电容的正负极分辨：上面有色标,一条深黄线,中间一个+号为正极插式THT的电解电容贴片式SMD的电解电容钽电容瓷介电容CopyrightReservedbyPage28/30二极管作用1、整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。3、限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、检波二极管在收音机中起检波作用。6、变容二极管使用于电视机的高频头中。7、显示元件用于VCD、DVD、计算