第1章绪论-单片机原理及应用(C51编程)-李全利-高教出版社

单片机原理及应用（C51编程）工程应用型自动化专业系列教材主编李全利2013/4/272课程特点：实践性强，旨在应用硬件、软件结合紧密学习方法：课前预习，课后复习软硬兼顾，上机实践广阅书刊，用好网络2013/4/273第1章绪论电子计算机概述1.1单片机的发展过程及产品近况1.2单片机的特点及应用领域1.3单片机应用系统开发过程1.4熟悉µVision开发平台实践12013/4/2741.1电子计算机概述1.1.1电子计算机的经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世。标志着计算机时代的到来，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。ENIAC2013/4/275冯·诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：存储器输出设备输入设备控制器运算器计算机的经典结构CPU2013/4/276电子计算机经历了五个年代结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机超大规模集成电路计算机2013/4/2771.1.2微型计算机的组成及其应用形态微处理器1971年1月，INTEL将：运算器控制器一些寄存器集成在一个芯片上--------微处理器4004微处理器2013/4/278CPU+存储器+I/O接口=微型计算机存储器I/O接口输入设备地址总线AB数据总线DB控制总线CBCPU(运算器)(控制器)输出设备2013/4/279微型计算机的应用形态桌面应用输入设备输出设备CPU芯片存储器芯片I/O接口芯片2013/4/2710嵌入式应用输出设备输入设备CPU、存储器和I/O接口集成于同一芯片2013/4/2711桌面应用属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。嵌入式应用属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。桌面应用与嵌入式应用比较2013/4/27121.2单片机的发展过程及产品近况1.2.1单片机的发展过程3个主要阶段：单片形成阶段1976年，Intel推出MCS-48列单片机：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。2013/4/2713特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。结构成熟阶段1980年，Intel推出MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。2013/4/2714性能提高阶段特点：控制性能优异、种类繁多。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。近年来，不断有单片机新品出现。如SiliconLabs公司推出的单片机C8051F120：8位高速CPU(100MIPS)；128K字节FLASH；5个16位定时计数器；2个UART，另有SMBus和SPI总线接口；20个中断源；8路12位ADC,2路12位DAC；片内看门狗定时器等。2013/4/27151.2.2单片机产品近况80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼容的典型产品有：ATMEL的AT89S5x系列（ISP，在系统编程）宏晶的STC89C5x系列（RS232口编程，方便实用）SiliconLabs的C8051F系列（SOC，片内功能模块丰富）2013/4/2716非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选择空间，典型产品有：1.2.2单片机产品近况Microchip公司的PIC系列（品种多便于选型，汽车产品）TI公司的MSP430系列（16位，低功耗，电池供电产品）ATMEL公司的AVR和Mega系列（不易解密，军工产品）2013/4/27171.3单片机的特点及应用领域1.3.1单片机的特点突出的控制性能可靠性较高，CPU、存储器及I/O接口集成在片内，数据传送不易受环境条件的影响；控制功能强，位控能力独特，集成有ADC、PWM、WDT等部件。优秀的嵌入品质价格低（批量产品）；品种多（应用广泛）引脚少体积小（印制板减较小），产品结构灵活精巧。2013/4/27181.3.2单片机的应用领域智能仪器仪表机电一体化产品实时工业控制分布式系统的前端模块家用电器交通与航空航天2013/4/27191.4单片机应用系统开发过程1.4.1应用系统开发过程借助开发机完成：排除硬件故障和软件错误程序固化到程序存储器芯片中。正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。2013/4/2720指令的表示形式指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：04H:累加器A的内容加1，难记！00000100B04HINCA，记忆容易。称为符号指令。2013/4/2721汇编或编译将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。高级语言转换成机器码的过程称为编译。汇编器（A51.EXE）编译器（C51.EXE）连接与固化汇编和编译形成的浮动地址目标码，要由连接器（BL51.EXE）连接生成绝对地址目标码。调试无误的目标码要由转换成（.HEX）文件，然后才能写入到ROM中。2013/4/27221.4.2应用系统开发工具硬件开发使用Protel99SE软件设计制版、安装器件、焊接2013/4/2723软件开发利用µVision生成目标文件仿真：软件仿真、硬件仿真软件界面硬件仿真器利用编程器编程器2013/4/2724汇编器A51.EXE编译器C51.EXE目标文件(浮动地址).OBJC源文件.C汇编源文件.ASM或.SRC连接器BL51.EXE调试目标文件(绝对地址)无扩展名或.abs转换器OH51.EXE可烧写目标文件.HEX.LST.LST.M51库文件.LIB映像文件仿真(或模拟)调试写入芯片编程写入器目标程序开发生成过程2013/4/2725实践1熟悉µVision开发平台工程窗口编辑窗口运行信息显示窗口存储器信息窗口变量观察窗口片内外设窗口寄存器标签µVision的界面2013/4/2726可执行程序的生成选择芯片型号修改晶振频率建立输出文件选择仿真方式2013/4/2727软件模拟---用于算法模拟硬件仿真---用于硬件调试调试步骤：Debug菜单，单击Start/StopDebugSession选择Debug菜单的Run或Step等命令观察存储器、寄存器、片内外设等状态*开发环境的虚拟串口与单片机串口交互信息仿真调试2013/4/2728建立文件夹lx1编辑以下文件，lx1.asm存盘ORG0000HMAIN:MOVA,#0FEH;LOOP:MOVP2,ARLAAJMPLOOPEND建立工程，以lx1存盘（工程扩展名自动添加）在project菜单，单击OptionsforTarget‘Target1’设置器件、晶振频率，选EXE选项和Simulator选项单击RebuildallTargetfiles完成汇编，然后调试。示例步骤