生产线项目一任务2

项目一单片机基础知识及开发工具应用任务2单片机硬件结构1．认知单片机芯片，完成单片机最小系统电路设计，会正确选择单片机型号。2．了解51系列单片机引脚功能和内部结构，熟悉CPU功能。3．熟悉片内存储器分配，了解特殊功能寄存器。4．了解单片机时序概念，掌握单片机复位电路和低功耗技术使用。学习目标一、任务描述通过对单片机LED发光二极管相应电路的练习，认识单片机最小系统。能对典型硬件电路进行分析，并认知各元器件的作用，掌握元器件参数选型设计。（一）51系列单片机概述1．单片机概念单片机是一种智能集成电路芯片。它将CPU、存储器、输入和输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的微型计算机硬件系统。简称：单片机。由于单片机是做嵌入式应用，故又称为嵌入式控制器。根据数据总线的宽度不同，单片机可分为8位机、16位机和32位机。增强型单片机内部集成了ADC、DAC、中断单元、定时单元等更复杂、更完善的电路。二、相关知识特点：在程序的控制下能准确、迅速、高效、单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，完成程序设计者事先规定的任务。在实际使用中，可将单片机看作是一个可以通过软件控制的智能多路开关（AT89C51为32路），其引脚输入/输出数字为“1”（高电平+5V）和“0”（低电平0V），可以直接驱动LED等负载。二、相关知识（一）51系列单片机概述2．单片机特色•简化了多而繁杂的各类电路设计。•小巧灵活、成本低、功耗低、可靠性好，抗干扰性强，易于产品化，应用范围广。•智能化设备的核心，能组装成各种智能测控设备及智能仪器仪表。•易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。•具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。二、相关知识（一）51系列单片机概述3.如何选择单片机•满足市场对产品的要求。•是否容易购买。•性价比要高，开发费用低。•印刷板设计容易，加密性能优良。•引脚驱动能力大，尽量使用内部资源，减少外扩器件。•产品有一定的升级余地，开发周期短•工作温度范围广，电源适应能力强。二、相关知识（一）51系列单片机概述4.学习单片机方法•必须掌握数字电路和模拟电路方面的知识。•学习和掌握单片机原理、硬件结构、接口电路和编程语言。•熟悉外围硬件扩展接口和各类传感器电路应用，尽可能了解各学科中的控制项目、控制过程和方法。。•软件编程多练习，在反复练习中掌握程序设计。•借助仿真软件完成实践操作。二、相关知识（一）51系列单片机概述5.常用8051内核单片机类型二、相关知识1）MCS-51系列单片机MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列高性能8位单片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单片机。所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。2）AT89系列单片机ATMEL公司将闪速存储器与MCS-51控制器相结合，开发生产了新型的8位单片机----AT89系列单片机，片内带有可编程可擦写只读存储器PEPROM。常用ATMEL单片机芯片DIP封装实物图和引脚图5.常用8051内核单片机类型3）STC系列单片机STC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，无需仿真器或专用编程器就可进行单片机应用系统的开发，方便了单片机的学习和应用。按照工作速度与片内资源配置的不同，STC系列单片机可分为：12T系列：STC89系列。6T系列：STC90系列。1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列。注：12T是指一个机器周期需要12个时钟。5.常用8051内核单片机类型表1-2-2常用STC系列单片机型号工作电压（V）Flash程序存储器SRAM字节EEPROM普通定时器CCP/PCA/PWM/定时器A/D8路看门狗内置复位STC89C52RC5.5-3.58K5122K3--有有STC11F04E5.5-4.14K2561K2--有有STC12C40525.5-3.54K2561K22-ch-有有STC12C5A60S25.5-3.560K12801K22-ch10位有有（二）单片机内部结构1．单片机功能概述STC12C5A60S2系列单片机是STC12系列的典型产品，是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8~12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。STC12C5A60S2主要指标1增强型8051CPU，1T型。工作电压范围宽：5.5V~3.5V可正常工作。工作频率范围：0~35MHz，相当于普通8051的0~420MHz。用户应用程序空间：60K字节Flash程序存储器，1280字节SRAM，有1K的EEPROM功能。通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）。可设置成四种模式：准双向口、弱上拉、强推挽和强上拉，每个I/O口驱动能力均可达到20mA。STC12C5A60S2主要指标2ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程）。时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器。共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟。STC12C5A60S2主要指标3外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断外，新增支持上升沿中断的PCA模块。PWM（2路）/PCA（可编程计数器阵列2路）。可用来当2路D/A使用；可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。A/D转换：8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。通用两个全双工异步串行口（UART）。2.单片机内部结构图3.单片机CPU结构CPU是单片机的核心部分，分为运算器和控制器两部分。1)运算器运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存器（TMP1、TMP2）和程序状态寄存器PSW组成。主要用来完成:数据的传送、算术/逻辑运算和位变量处理等操作。3.单片机CPU结构注意：汇编语言中对累加器ACC、寄存器B和程序状态寄存器PSW必须详细了解，掌握其应用。在C语言中只要知道有这么个概念，不要求深入。2)控制器控制器是CPU的指挥中心，由指令寄存器IR、指令译码器ID以及程序计数器PC等组成。完成：取指令存放（IR）→译码（ID）→执行指令操作→再取指令的循环过程。PC指到哪里，CPU就从哪里开始执行程序。单片机复位后，PC=0000H。（三）单片机引脚功能及最小系统1．单片机封装及引脚功能（三）单片机引脚功能及最小系统（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明1P1.0/ADC0/CLKOUT2P1.0标准I/O口PORT1[0]ADC0ADC输入通道-0CLKOUT2独立波特率发生器的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO[2]位/BRT-CLKO将该管脚配置为CLKOUT22P1.1/ADC1P1.1标准I/O口PORT1[1]ADC1ADC输入通道-13P1.2/ADC2/ECI/RxD2P1.2标准I/O口PORT1[2]ADC2ADC输入通道-2ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚RxD2第二串口数据接收端（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明4P1.3/ADC3/CCP0/TxD2P1.3标准I/O口PORT1[3]ADC3ADC输入通道-3CCP0外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出TxD2第二串口数据发送端5P1.4/ADC4/CCP1/SSP1.4标准I/O口PORT1[4]ADC4ADC输入通道-4CCP1外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出SSSPI同步串行接口的从机选择信号（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明6P1.5/ADC5/MOSIP1.5标准I/O口PORT1[5]ADC5ADC输入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入)7P1.6/ADC6/MISOP1.6标准I/O口PORT1[6]ADC6ADC输入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出)8P1.7/ADC7/SCLKP1.7标准I/O口PORT1[7]ADC7ADC输入通道-7SCLKSPI同步串行接口的时钟信号（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明9P4.7/RSTP4.7标准I/O口PORT4[7]RST复位脚10P3.0/RxDP3.0标准I/O口PORT3[0]RxD串口1数据接收端11P3.1/TxDP3.1标准I/O口PORT3[1]TxD串口1数据发送端12P3.2/INT0P3.2标准I/O口PORT3[2]INT0外部中断0，下降沿中断或低电平中断13P3.3/INT1P3.3标准I/O口PORT3[3]INT1外部中断1，下降沿中断或低电平中断（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明14P3.4/T0/CLKOUT0P3.4标准I/O口PORT3[4]T0定时器/计数器0的外部输入CLKOUT0定时器/计数器0的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO[0]位/T0CLKO将该管脚配置为CLKOUT0。15P3.5/T1/CLKOUT1P3.5标准I/O口PORT3[5]T1定时器/计数器1的外部输入CLKOUT1定时器/计数器1的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO[1]位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT1。16P3.6/WRP3.6标准I/O口PORT3[6]WR外部数据存储器写脉冲（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明17P3.7/RDP3.7标准I/O口PORT3[7]RD外部数据存储器读脉冲18XTAL2内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。19XTAL2内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。20Gnd电源负极，接地21~28P2.0~P2.7Port2:P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8~A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。（三）单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功能说明29P4.4/NA标准I/O口PORT4[4]30P4.5/ALEP4.5标准I/O口PORT4[5]ALE地址锁存允许31P4.6/EX_LVD/RST2P4.6标准I/O口PORT4[6]EX_LVD外部低压检测中断/比较器RST2第二复位功能脚39-32P0.0~P0.7/AD0~AD7P0：P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线[A0~A7]，数据线的[D0~D7]。40VCC电源正极（三）单片机引脚功能及最小系统2．单片机最小系统时钟频率小于12MHz时的单片机最小系统用最少的元件组成的单片机系统被称为单片机最小系统。（三）单片机引脚功能及最小系统时钟频率高于12MHz时的单片机最小系统（四）存储器结构和特殊功能寄存器STC12C5A60S2单片机的程序存储器和数据存储器是各自独立编址的。其所有程序存储器都是片上Flash存储器，不能访问外部程序存储器。1.ROM60KB的程序存储器，其地