單片機(jī)原理與應(yīng)用.ppt

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2020/5/19,1,單片機(jī)原理及應(yīng)用,課程特點(diǎn),學(xué)習(xí)方法,①知識(shí)點(diǎn)既分散又連貫，結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)是基礎(chǔ)；②與電子線(xiàn)路尤其是數(shù)字電子線(xiàn)路關(guān)系密切；,①預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)；②多動(dòng)手（硬件、軟件實(shí)驗(yàn)）；③多看參考書(shū)(包括利用網(wǎng)上資料)；④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(jī)的結(jié)構(gòu)和原理第三章MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)第四章MCS-51單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)第五章MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)第六章MCS-51單片機(jī)的串行接口第七章MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展第八章MCS-51單片機(jī)的測(cè)控接口(部分),主要內(nèi)容,2020/5/19,3,1.1微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī),,計(jì)算機(jī),巨,大,中,小,微,,多片機(jī)（PC）,單片機(jī),第一章概述,2020/5/19,4,★單片機(jī)SCMC(SingleChipMicroComputer)----屬于微型機(jī)的一種----具有一般微機(jī)的基本組成和功能又稱(chēng)為微控制器MCU（MicroControllerUnit）,一、微型機(jī)與單片機(jī)的基本組成對(duì)比,微型機(jī),,CPU,存儲(chǔ)器,輸入/輸出接口,2020/5/19,5,,,,,,,,,微處理器CPU,ROM,RAM,I/O接口,,,,外設(shè),地址總線(xiàn)AB,數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB,控制總線(xiàn)CB,微型機(jī)組成框圖,,,2020/5/19,6,MCS-51單片機(jī)組成框圖,2020/5/19,7,(1)優(yōu)異的性能價(jià)格比。,二、單片機(jī)的特點(diǎn),單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線(xiàn)，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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(mǎn)足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。,(3)控制功能強(qiáng)。,(4)單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。,2020/5/19,9,三、單片機(jī)的應(yīng)用,1．單片機(jī)應(yīng)用的特點(diǎn)軟硬件結(jié)合、多學(xué)科交叉；應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣（電磁干擾、電源波動(dòng)、沖擊振動(dòng)、高低溫濕度等）；應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且意義重大（硬件軟化--微控制技術(shù)）。,2020/5/19,10,2．單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域①在在工業(yè)自動(dòng)化方面（過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集和測(cè)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)械電子計(jì)算機(jī)一體化技術(shù)）；②儀器儀表方面（測(cè)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(bào)警和自診斷功能）；③在家用電器方面（冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)、微波爐、電視機(jī)、音像設(shè)備等）；④信息和通信產(chǎn)品方面（計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)、打印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話(huà)機(jī)、考勤機(jī)）；⑤在軍事方面（飛機(jī)、大炮、坦克、軍艦、導(dǎo)彈、火箭、雷達(dá)等）。,2020/5/19,11,1.2常用單片機(jī)系列介紹,1、綜述,自單片機(jī)誕生以來(lái)的近30年中，單片機(jī)已有70多個(gè)系列的近500個(gè)機(jī)種。國(guó)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MCS—48、MCS—51、MCS—96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μCOM—87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(jī)?！锔鶕?jù)近年來(lái)國(guó)外實(shí)地考察，Intel公司的單片機(jī)在市場(chǎng)上占有量為67％，其中MCS—51系列產(chǎn)品又占54％。在我們國(guó)內(nèi)雖然上述各公司的產(chǎn)品均有引進(jìn)，但由于各種原因，至今在我國(guó)所應(yīng)用的單片機(jī)仍然是以MCS—48、MCS—51、MCS—96為主流系列。隨著這一系列的深入開(kāi)發(fā)，其主流系列的地位會(huì)不斷鞏固下去。因而我們?cè)诖酥饕榻BIntel公司的單片機(jī)系列。,2020/5/19,13,2、MCS-51系列和AT89系列單片機(jī),MCS-51是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱(chēng)，這一系列單片機(jī)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(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱(chēng)呼MCS-51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱(chēng)。,（1）MCS-51系列,2020/5/19,14,MCS-51系列單片機(jī)分類(lèi),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(shù)授權(quán)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(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿(mǎn)足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。,（2）AT89系列,2020/5/19,17,1.3單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程,這里所說(shuō)的開(kāi)發(fā)過(guò)程并不是一般書(shū)中所說(shuō)的從任務(wù)分析開(kāi)始，我們假設(shè)已設(shè)計(jì)并制作好硬件，下面就是編寫(xiě)軟件的工作。在編寫(xiě)軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實(shí)上這些常數(shù)、地址在設(shè)計(jì)階段已被直接或間接地確定下來(lái)了。如當(dāng)某器件的連線(xiàn)設(shè)計(jì)好后，其地址也就被確定了，當(dāng)器件的功能被確定下來(lái)后，其控制字也就被確定了。然后用文本編緝器編寫(xiě)軟件，編寫(xiě)好后，用編譯器對(duì)源程序文件編譯、查錯(cuò)，直到?jīng)]有語(yǔ)法錯(cuò)誤，除了極簡(jiǎn)單的程序外，一般應(yīng)用仿真機(jī)對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，直到程序運(yùn)行正確為止。,2020/5/19,18,運(yùn)行正確后，就可以寫(xiě)片（將程序固化在EPROM中）。,源程序ORG0000HLJMPSTARTORG040HSTART：MOVSP，#5FH;設(shè)堆棧LOOP：NOPLJMPLOOP；循環(huán)END；結(jié)束,目標(biāo)文件也就是最終寫(xiě)入EPROM的文件：020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F00020043,2020/5/19,19,,仿真是單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，除了一些極簡(jiǎn)單的任務(wù)，一般產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中都要進(jìn)行仿真，仿真的主要目的是進(jìn)行軟件調(diào)試，當(dāng)然借助仿真器，也能進(jìn)行一些硬件排錯(cuò)。一塊單片機(jī)應(yīng)用電路板包括單片機(jī)部份及為達(dá)到使用目的而設(shè)計(jì)的應(yīng)用電路，仿真就是利用仿真器來(lái)代替應(yīng)用電路板（稱(chēng)目標(biāo)機(jī)）的單片機(jī)部份，對(duì)應(yīng)用電路部份進(jìn)行測(cè)試、調(diào)試。仿真分軟件模擬仿真和利用仿真器仿真兩類(lèi)。,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(lái)模擬單片機(jī)運(yùn)行情況，一般我們學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)時(shí)常用這種方式，它不能進(jìn)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(jī)可以進(jìn)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(guò)程中，可以以各種運(yùn)行方式運(yùn)行程序（斷點(diǎn)、單步、跟蹤），還可以觀(guān)察到單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器、寄存器等的狀態(tài)。,演示實(shí)驗(yàn)一P1口的LED顯示,作業(yè)：p9思考題及習(xí)題3、4、5、8、9,