项目一000单片机最小工作系统构建

《单片机技术与应用》知识归纳练习题项目导读任务二、彩灯闪烁控制项目小结任务一、认识单片机项目一单片机最小工作系统构建《单片机技术与应用》项目目标导读学习目标技能目标掌握51系列单片机常用引脚及功能。了解常用型号单片机的特点。掌握单片机的内部结构。熟悉单片机应用系统的开发流程。熟练掌握单片机开发环境的使用。能识别不同类型的单片机芯片。熟练操作Keil软件，进行程序的编写和调试。熟练操作Proteus软件，会选择元器件，绘制单片机硬件原理图。能正确使用汇编指令编写简单程序。能根据任务要求构建单片机最小工作系统。《单片机技术与应用》1.单片机概念的理解和引脚的应用方法。2.单片机最小工作系统的组成。3.汇编指令的格式、编程方法。4.单片机应用系统的开发流程。知识教学点项目目标导读方法切入点1.利用网上的资料、图片和实际单片机应用案例进行演示，便于学生对单片机概念的理解。2.采用“项目引导、任务驱动、教学做合一”的教学方式，通过实际项目的分析和实施，结合Keil和Proteus软件的使用，了解单片机电子产品实际的开发流程。参考学时：10学时～12学时《单片机技术与应用》任务一认识单片机任务导入在日常生活中，像手机、电话机、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、玩具、电子表、电子秤、MP3、MP4、数码相机、录音笔、汽车防盗器等常用设备，给我们带来了许多方便和生活情趣，可你了解在这些设备中发挥主要作用的单片机吗？单片机因将计算机的主要组成部分集成在一块芯片上而得名，如图1-1所示为单片机芯片的外型结构，别看它体积很小，有了它，可以使我们的生活更加丰富多彩。图1-1单片机芯片外型图《单片机技术与应用》任务一认识单片机任务分析要想了解单片机的控制作用，必须先认识单片机，熟悉单片机的基本结构及功能，利用单片机集成开发环境，可以更加直观地模拟仿真单片机的工作过程，现在就让我们来认识单片机，学习单片机的相关概念。《单片机技术与应用》任务一认识单片机1、什么是单片机CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口设备输出接口设备运算器控制器存储器单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机——单片机实质上就是一个芯片相关知识：单片机基本知识《单片机技术与应用》任务一认识单片机2、MCS-51系列单片机及其内部结构时钟电路总线控制CPUROM/EPROM/FLASH4K字节RAM128字节SFR21个定时/计数器2个中断系统5中断源、2优先级串行口全双工2个并行口4个RSTEAALEPSENXTAL2XTAL1P0P1P2P3VCCVSS串行通信接口全双工1个ROMTXDRXD中断系统并行通信接口4×8bit定时/计数器RAM时钟电路CPU总线控制0INT1INT图1-2MCS-51单片机结构框图《单片机技术与应用》任务一认识单片机(1)中央处理器CPU：8位，运算和控制功能(2)内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。(3)内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。(4)定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。(5)并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。(6)串行口：一个全双工串行口。(7)中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）(8)时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ《单片机技术与应用》任务一认识单片机近几年在我国非常流行的单片机AT89C51，是在8051基础上增强了许多特性，如由Flash（程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取带了原来的一次性写入的ROM，其性能相对于8051已经算是非常优越了，但在市场化方面，AT89C51单片机受到了PIC单片机阵营的挑战，AT89C51最致命的缺陷在于不支持ISP功能。AT89S51就是在这样的背景下取代89C51单片机的。Atmel公司目前已经停产AT89C51单片机，将用AT89S51单片机代替。AT89S51单片机在工艺上进行了改进，采用0.35新工艺，成本降低，而且将功能提升，增强了竞争力。AT89SXX可以向下兼容AT89CXX等51系列芯片。表1-1是AT89系列单片机的主要分类及功能特性。本教材主要采用AT89S51/52芯片（由于Proteus软件中不包含AT89S51/52芯片，因此仿真时仍采用AT89C51/52芯片）。《单片机技术与应用》任务一认识单片机系列典型芯片I/O口定时/计数器中断源串行通信口片内RAM片内ROM新功能标准型AT89C5132个2x16位61128字节4KFlashMemoryAT89C523x16位8256字节8KFlashMemoryAT89C5532个3x16位81256字节20KFlashMemoryAT89S5132个2x16位61128字节4KFlashMemoryWatchdogTimerAT89S523x16位8256字节8KFlashMemory低档型AT89C105115个2x16位6无64字节1KFlashMemoryAT89C205115个2x16位61128字节2KFlashMemoryAT89C405115个2x16位61128字节4KFlashMemory高档型AT89C51RC32个3x16位81512字节32KFlashMemoryWatchdogTimerAT89C55WD32个3x16位81256字节20KFlashMemoryWatchdogTimerAT89S825232个3x16位91256字节8KFlashMemory2KEEPROMSPI、WatchdogTimerAT89S5332个3x16位91256字节12KFlashMemorySPI、WatchdogTimer表1-1AT89系列单片机的主要分类及功能特性《单片机技术与应用》任务一认识单片机3、单片机应用系统图1-3单片机应用系统所需软硬件设备及连接形式《单片机技术与应用》任务一认识单片机单片机应用系统开发制作过程设计电路图制作电路板程序设计硬件软件联调程序烧录产品测试单片机开发系统（单片机仿真器）编程器《单片机技术与应用》任务一认识单片机单片机仿真器PC机(仿真软件)并口目标板仿真系统联接:《单片机技术与应用》任务一认识单片机（1）汇编语言汇编语言是最早应用于单片机开发与应用的程序语言，是一种面向机器的低级语言。它以助记符形式表示每一条指令。51单片机的汇编指令系统包含111条指令，7种寻址方式；按照其功能可分为数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、控制转移类和布尔运算类五大类。汇编语言的优点是执行速度快、代码短小精悍、且指令的执行周期确定。（2）高级语言由于汇编语言其缺乏通用性和可读性，并且可移植性差，因此在单片机开发过程中出现了高级语言，如C语言。单片机C语言既有汇编语言操作底层硬件的能力，又具有高级语言的许多优点，其中以Keil公司推出的C51最为流行。本书涉及到的项目案例程序均采用汇编语言设计。4、单片机编程语言《单片机技术与应用》任务一认识单片机5、单片机集成开发环境（1）KeiluVision2软件KeiluVision2系列软件是德国KeilSoftware公司推出的51系列兼容单片机开发软件系统。软件支持单片机C51程序设计语言，也可以直接进行汇编语言的设计与编译。KeiluVision2包含一个高级的编译器、一个项目管理器和一个MAKE工具。（2）嵌入式系统仿真与开发平台——Proteus软件Proteus是英国Labcenter公司开发的EDA工具软件，它集合了原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证以及PCB设计完整的电子设计过程。《单片机技术与应用》任务一认识单片机图1-4Proteus基本结构体系图《单片机技术与应用》任务一认识单片机（3）Kile软件和PROTEUS软件的联合仿真KeilμVision2与Proteus的结合方式有两种：方法一：在μVision环境中编写程序并将其编译成“*.HEX”文件，而在Proteus环境下将“*.HEX”文件加载到单片机中，此种方式与单片机实际工程设计相类似；方法二：把Proteus环境下的硬件作为虚拟的目标板硬件，Proteus与KeilμVision2之间通过TCP/IP进行通讯，此种方法类似于μVision环境下的目标板仿真调试模式，在运用此种方法进行仿真前需要更改μVision与Proteus的相关设置。本教材所有项目案例均采用方法一。返回《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制任务分析在Proteus软件中用AT89S51单片机来组成一个简单的单片机应用系统，以单片机的I/O端口控制一个发光二极管（LED），通过在集成开发环境下编程和调试程序，实现发光二极管的亮/灭以及闪烁的控制效果。图1-5单片机控制LED灯电路《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制1、单片机外部引脚及功能(1)AT89S51单片机的外部引脚AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，片内含4kBISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用Ateml公司的高密度、非易失性存储技术生产，它集既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程的Flash程序存储器及通用8位微处理器于单片芯片中，Ateml公司生产的AT89S51单片机功能强大、价位低，可以应用于许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。相关知识：单片机基本结构《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制图1-6AT89S51单片机的外部引脚图2、振荡电路：XTAL1、XTAL23、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE/PROG：地址锁存控制信号1、电源线：VCC(+5V)、GND(地)5、EA/VPP：访问程序存储控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号4、复位引脚：RST/VPD《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制(2)AT89S51单片机的主要性能表1-3AT89S51单片机主要特性参数·兼容MCS-51指令系统·4kB可反复擦写(1000次）ISPFlashROM·32个双向I/O口·工作电压：4.0-5.5V·2个16位可编程定时/计数器·时钟频率：0-33MHz·全双工UART串行中断口线·128x8bit内部RAM·6个外部中断源·低功耗空闲和省电模式·中断唤醒省电模式·3级加密位·看门狗（WDT）电路·软件设置空闲和省电功能·灵活的ISP字节和分页编程·双数据寄存器指针《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制(3)AT89S51单片机的管脚功能说明●P0口：P0口是一个8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。能驱动8个TTL逻辑门电路。在访问外部存储器时，P0口可用于分时传送低8位地址总线和8位数据总线。在Flash编程时，P0口接收指令字节；而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。●P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可驱动4个TTL逻辑门电路。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表1-4为P1端口引脚的第二功能说明。端口引脚第二功能P1.5MOSI(用于ISP编程)P1.6MISO(用于ISP编程)P1.7SCK(用于ISP编程)表1-4P1端口引脚的第二功能表《单片机技术与应用》任务二彩灯闪烁控制●P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，P2口可用于高8位地址总线。能驱动4个LSTTL门。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。●P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0口，能驱动4个LSTTL门。P3口除了作为一般的I/O端口外，更重要的用途是它的第二功能，表1-5P3端口各引脚与第二功能表0INT1INTWRRD第一功能第二功能第二功能信号名称P3.0RXD串行数