單片機原理與應用.ppt

2020/5/19,1,單片機原理及應用,課程特點,學習方法,知識點既分散又連貫，結構和指令系統(tǒng)是基礎；與電子線路尤其是數(shù)字電子線路關系密切；,預習、復習；多動手（硬件、軟件實驗）；多看參考書(包括利用網(wǎng)上資料)；其它（上課、作業(yè)、答疑）。,2020/5/19,2,第一章概述第二章MCS-51單片機的結構和原理第三章MCS-51單片機的指令系統(tǒng)第四章MCS-51單片機的程序設計第五章MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)第六章MCS-51單片機的串行接口第七章MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展第八章MCS-51單片機的測控接口(部分),主要內(nèi)容,2020/5/19,3,1.1微型計算機與單片機,計算機,巨,大,中,小,微,多片機（PC）,單片機,第一章概述,2020/5/19,4,單片機SCMC(SingleChipMicroComputer)-屬于微型機的一種-具有一般微機的基本組成和功能又稱為微控制器MCU（MicroControllerUnit）,一、微型機與單片機的基本組成對比,微型機,CPU,存儲器,輸入/輸出接口,2020/5/19,5,微處理器CPU,ROM,RAM,I/O接口,外設,地址總線AB,數(shù)據(jù)總線DB,控制總線CB,微型機組成框圖,2020/5/19,6,MCS-51單片機組成框圖,2020/5/19,7,(1)優(yōu)異的性能價格比。,二、單片機的特點,單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。,(2)集成度高、體積小、有很高的可靠性。,2020/5/19,8,為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。,(3)控制功能強。,(4)單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。,2020/5/19,9,三、單片機的應用,1單片機應用的特點軟硬件結合、多學科交叉；應用現(xiàn)場環(huán)境惡劣（電磁干擾、電源波動、沖擊振動、高低溫濕度等）；應用領域廣泛且意義重大（硬件軟化-微控制技術）。,2020/5/19,10,2單片機的應用領域在在工業(yè)自動化方面（過程控制、數(shù)據(jù)采集和測控技術、機器人技術、機械電子計算機一體化技術）；儀器儀表方面（測試儀表和醫(yī)療儀器-數(shù)字化、智能化、高精度、小體積、低成本、便于增加顯示報警和自診斷功能）；在家用電器方面（冰箱、洗衣機、空調(diào)機、微波爐、電視機、音像設備等）；信息和通信產(chǎn)品方面（計算機的鍵盤、打印機、磁盤驅動器；傳真機、復印機、電話機、考勤機）；在軍事方面（飛機、大炮、坦克、軍艦、導彈、火箭、雷達等）。,2020/5/19,11,1.2常用單片機系列介紹,1、綜述,自單片機誕生以來的近30年中，單片機已有70多個系列的近500個機種。國際上較有名、影響較大的公司及他們的產(chǎn)品如下所述：Intel公司的MCS48、MCS51、MCS96系列；Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCll系列產(chǎn)品；Zilog公司的Z8、Super8系列產(chǎn)品；仙童(Fairchild)公司和Mostek公司的F8、3870系列產(chǎn)品；,2020/5/19,12,NEC公司的COM87系列產(chǎn)品；Rockwell公司的6500、6501系列產(chǎn)品。Atmel、PHILIPS、LG等公司的51兼容機。根據(jù)近年來國外實地考察，Intel公司的單片機在市場上占有量為67，其中MCS51系列產(chǎn)品又占54。在我們國內(nèi)雖然上述各公司的產(chǎn)品均有引進，但由于各種原因，至今在我國所應用的單片機仍然是以MCS48、MCS51、MCS96為主流系列。隨著這一系列的深入開發(fā)，其主流系列的地位會不斷鞏固下去。因而我們在此主要介紹Intel公司的單片機系列。,2020/5/19,13,2、MCS-51系列和AT89系列單片機,MCS-51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8951，8032，8052，8752，8952等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。,（1）MCS-51系列,2020/5/19,14,MCS-51系列單片機分類,2020/5/19,15,8051,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524232221,P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1Vss,VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0,2020/5/19,16,INTEL公司將MCS-51的核心技術授權給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。,（2）AT89系列,2020/5/19,17,1.3單片機的開發(fā)過程,這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實上這些常數(shù)、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好后，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用文本編緝器編寫軟件，編寫好后，用編譯器對源程序文件編譯、查錯，直到?jīng)]有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應用仿真機對軟件進行調(diào)試，直到程序運行正確為止。,2020/5/19,18,運行正確后，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。,源程序ORG0000HLJMPSTARTORG040HSTART：MOVSP，#5FH;設堆棧LOOP：NOPLJMPLOOP；循環(huán)END；結束,目標文件也就是最終寫入EPROM的文件：020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F00020043,2020/5/19,19,仿真是單片機開發(fā)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，除了一些極簡單的任務，一般產(chǎn)品開發(fā)過程中都要進行仿真，仿真的主要目的是進行軟件調(diào)試，當然借助仿真器，也能進行一些硬件排錯。一塊單片機應用電路板包括單片機部份及為達到使用目的而設計的應用電路，仿真就是利用仿真器來代替應用電路板（稱目標機）的單片機部份，對應用電路部份進行測試、調(diào)試。仿真分軟件模擬仿真和利用仿真器仿真兩類。,1.4仿真、仿真器,2020/5/19,20,軟件模擬仿真是指用仿真軟件來模擬單片機運行情況，一般我們學習指令系統(tǒng)時常用這種方式，它不能進行硬件系統(tǒng)的調(diào)試和故障診斷。利用仿真器仿真利用仿真器以及微機可以進行軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試和故障診斷。,2020/5/19,21,在仿真調(diào)試過程中，可以以各種運行方式運行程序（斷點、單步、跟蹤），還可以觀察到單片機內(nèi)部存儲器、寄存器等的狀態(tài)。,演示實驗一P1口的LED顯示,作業(yè)：p9思考題及習題3、4、5、8、9,