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1、大家好大家好1課程項目課程項目項目名稱項目九 中文液晶顯示器 認(rèn)識單片機項目八 帶記憶功能的電機控制器項目六 數(shù)字電壓表項目三 鍵盤控制器項目四 智能單片機控制器項目五 液晶顯示器項目七 走時精準(zhǔn)的定時器項目一 花樣彩燈項目二 數(shù)碼管時鐘顯示器項目十 溫度報警器2 認(rèn)識單片機認(rèn)識單片機3一一: :什么是單片機？什么是單片機？ 1 1、單板機、單板機 將將CPU芯片、存儲器芯片、芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的接口芯片和簡單的I/O設(shè)備（小鍵盤、設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），
2、就構(gòu)成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。中），就構(gòu)成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。單板機單板機42 2、單片機、單片機 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計算機，即單接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計算機，即單片機片機。數(shù)據(jù)RAMCPU并行I/O程序ROM定時/計數(shù)器串型端口中斷控制器擴展I/O端口系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）MCS-51單片機5單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 1)單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗小、功能強等特點，因此廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表中(包電壓、頻率、溫度、濕度、流速、位移、
3、壓力等的測定)。引入單片機可使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，提高測試的自動化程度和精度。例如微機多功能電位分析儀、微機溫度測控儀、智能電度表、智能流速儀等。 2)單片機在工業(yè)測控中的應(yīng)用 單片機廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程監(jiān)測、過程控制、工業(yè)控制器、機電一體化控制系統(tǒng)等。例如 MCS-51 單片機控制電鍍生產(chǎn)線、溫室的溫度自動控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)控制、工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)等。6 3)單片機在日常生活與家電中的應(yīng)用 單片機愈來愈廣泛地應(yīng)用于日常生活中的智能電氣產(chǎn)品與家電中。例如洗衣機、電冰箱、彩色電視機控制、心率監(jiān)護儀、空調(diào)、微波爐、電飯煲、銀行計息計算機、收音機、音響、電風(fēng)扇、電子秤等。 4)單片機在計
4、算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用 單片機的通信接口為其在計算機網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備中的應(yīng)用提供了良好的條件。例如單片機控制的串行門禁應(yīng)答系統(tǒng)、列車無線通信系統(tǒng)、單片機無線遙控系統(tǒng)等。 5)單片機在其他方面的應(yīng)用 除以上各種應(yīng)用外，單片機還廣泛應(yīng)用于辦公自動化領(lǐng)域、汽車自動駕駛系統(tǒng)、計算機外部設(shè)備、航空航天器電子系統(tǒng)等。 7 學(xué)單片機需要什么基礎(chǔ)？學(xué)單片機需要什么基礎(chǔ)？1.與以前所學(xué)的知識關(guān)聯(lián)很少；2.只需要掌握很基本的數(shù)電模電知識，如二進制、十進制、十六進制之間的轉(zhuǎn)換，與、或、非邏輯關(guān)系等；3.對各種器件的概念基本上是從0開始；4.所有人都站在了同一起跑線上;8單片機外部結(jié)構(gòu)單片機外部結(jié)構(gòu)9MCS-51單
5、片機有兩種封裝形式： (a) 40腳的雙列直插DIP封裝； (b) 44腳的PLCC。1，主電源引腳 :Vcc(+5V 40腳)和Vss(GND 20腳);2，外接晶體引腳：XTAL1（19腳）、XTAL2（18腳），只要在這兩腳之間接入一個晶體震蕩器，單片機就可以以此晶體的頻率開始工作。常用的晶體頻率有0-24M，頻率越高，單片機的工作速度就越快，但單片機的功耗就要增加。 MCS-51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成震蕩器的高增益反相放大器.在單片機引腳的XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端.與作為反饋元件的晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激震蕩器(見下圖).103，復(fù)位引腳：RST（9腳）
6、，RST即為RESET。當(dāng)單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10 ms以上才能保證有效復(fù)位。XTAL1XTAL220P20P振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率, 一般晶體可在1.224 MHz之間任選, 電容C1、 C2可在533pF之間選擇, 電容的大小對振蕩頻率有微小的影響, 可起頻率微調(diào)作用。11MCS-51RST10K1K具有手動復(fù)位功能的復(fù)位電路Vcc10uFMCS-51RSTR10uFVcc4、ALE/PROG（30腳）：以一個不變的頻率（系統(tǒng)時鐘 fos
7、c/6 )周期性輸出正脈。 當(dāng)單片機使用外部存儲器時，此信號可作為低八位地址的鎖存信。 對于EPROM型的單片機,此腳還是用于寫程序時，輸入編程脈沖。5、/PSEN（29腳）：外部程序程序存儲器的選通信號。當(dāng)單片機使用外部程序存儲器時，此腳在一個機器周期內(nèi)產(chǎn)生兩次負(fù)脈沖。注意，訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，此信號無效125、/EA / Vpp （31腳）：外部程序存儲器的選擇端控制端：當(dāng)此腳加入高電平是，單片機使用內(nèi)部的程序存儲器；當(dāng)EA加入低電平時，系統(tǒng)只使用外部的程序存儲器。6、P0 口(32 腳39 腳)有 3 種使用方法。作為與外部傳送數(shù)據(jù)的 8 位數(shù)據(jù)總線(D0D7)。作為擴展外部存儲器時的
8、低 8 位地址總線(A0A7)。作為一般 I/O 口使用，但內(nèi)部無上拉電阻，需要外接10k的上拉電阻通常會采用電阻排的形式。如下圖137、 P1 口(1 腳8 腳)：作為普通 I/O 口使用，無須外接上拉電阻 8、 P2口(21 腳28 腳) ：作為普通 I/O 口使用，無須外接上拉電阻 9、 P3 口(10 腳17 腳)除作為標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，如下表14v MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成v 151. CPU(非重點,但需要了解) CPU 也叫中央處理器，是單片機的核心部件，主要用于完成單片機的運算和控制功能。其內(nèi)部由運算器和控制器組成。 (1)運算器：
9、包括算術(shù)邏輯單元(ALU)、布爾處理器、累加(ACC)、寄存器 B、暫存器、程序狀態(tài)字(PSW)寄存器與十進制調(diào)整電路等。(2)控制器：包括定時控制邏輯、指令寄存器、譯碼器以與信息傳送控制部件等，用于實現(xiàn)控制功能。 算術(shù)運算單元ALU是一個8位的運算器，它不僅可以完成8位二進制數(shù)據(jù)加、減、乘、除等基本的算術(shù)運算，還可以完成8位二進制數(shù)據(jù)邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)移位、求補、清零等邏輯運算，并具有數(shù)據(jù)傳輸、程序轉(zhuǎn)移等功能。ALU還有一個一般微型計算機沒有的位運算器，它可以對一位二進制數(shù)據(jù)進行置位、清零、求反、測試轉(zhuǎn)移與位邏輯“與”、“或”等處理。這對于控制方面很有用。 16 累加器ACC
10、（簡稱為A）為一個8位的寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器，ALU進行運算時，數(shù)據(jù)絕大多數(shù)時候都來自于累加器ACC，運算結(jié)果也通常送回累加器ACC。 2、MCS-51單片機的存儲器的配置特點(89C51) （重點、需要掌握）在MCS-51單片機的內(nèi)部集成了4K的程序存儲器和256(128+128)B的數(shù)據(jù)存儲器，同時還可以使用片外的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，其擴展能力都是64K。從物理結(jié)構(gòu)的角度講，51單片機的存儲系統(tǒng)可以分為四個存儲空間：即片內(nèi)ROM，RAM和片外ROM、RAM。從功能上可分為: 程序存儲器、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、 特殊功能寄存器、 位地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲器5大部分17MCS
11、-51單片機片內(nèi)ROM4K片內(nèi)RAM256B片外RAM64K片外ROM64K從物理結(jié)構(gòu)上單片機系統(tǒng)的存儲器結(jié)構(gòu)圖 （四個部分）18程序存儲器的作用與特點:1、程序存儲器是用來存放編好的程序、常數(shù)和表格的。2、在MCS-51單片機中，當(dāng)引腳EA=1時，系統(tǒng)使用片內(nèi)的4KROM來存儲程序。EA=0時，系統(tǒng)使用片外的ROM。3、無論是使用片內(nèi)還是使用片外的ROM（即 EA=1或EA=0），其起始地址都是從0000H單元開始。19MCS-51單片機片內(nèi)、外程序存儲器的使用示意圖0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000HEA=1時，ROM的使用EA=0時ROM的使用片外程序存儲器（最大
12、64K）單片機內(nèi)部程序存儲器（4K）重點20程序存儲器六個特殊的單元程序存儲器六個特殊的單元在程序存儲器中，有六個單元是具有特定功能。編程者是不能隨便使用的。0000H單元：上電時，程序計數(shù)器PC所指向的單元0003H單元：外部中斷/INT0的入口地址；000BH單元：定時器T0的溢出中斷入口地址；0013H單元：外部中斷/INT1的入口地址；001BH單元：定時器T1的溢出中斷入口地址；0023H單元：串行口接收、傳送的中斷入口地址21內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM數(shù)據(jù)存儲器無論在物理上還是邏輯上都分為兩個地址空間，既一個內(nèi)部和一個外部的數(shù)據(jù)存儲空間。訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元時，使用 MOV 指令(常用）
13、 而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，使用 MOVX 指令（少用）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器從功能上又將256B空間分為二個不同的塊： 1, 低128B的RAM塊； 2, 高128B的特殊功能寄存器SFR (Special Function Register）塊。在低128B的RAM存儲單元中又可劃分為：工作寄存器區(qū)、可位尋址區(qū)、通用存儲數(shù)據(jù)的用戶區(qū)。高128B的專用寄存器區(qū)中僅僅使用了21寄存器（51系列），其它單元未定義不能使用。22特殊功能寄存器SFR通用數(shù)據(jù)存儲器80H7FH00HFFH片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 片外數(shù)據(jù)存儲器256B個字節(jié) 64KB個字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲器64KB0000HFFFFH注意：1,訪問片內(nèi)RA
14、M20H存儲單元；MOV A,20H2,訪問片外RAM存儲單元； MOV R0,#20hMOVX A,R03,盡管片內(nèi)與片外的RAM單元 的00H-FFH地址相重疊但由于指令的不同不會發(fā)生地址混亂。23位尋址區(qū)3區(qū)2區(qū)1區(qū)0區(qū)用戶區(qū)08H07H00H7FH30H2FH20H1FH18H17H10H0FH四個工作寄存器區(qū)每個區(qū)中有R0-R7八個工作寄存器位尋址區(qū)16個單元20H-2FH，共有128 可尋址位個位。位地址：00H-7FH注意：位地址與字節(jié)地址的區(qū)別通用的RAM區(qū)地址：30H-7FH項目一:LED廣告燈電路設(shè)計24v2） 位尋址區(qū) 20H2FH單元為位尋址區(qū), 這16個單元（共計12
15、8位）的每1位都有一個8位表示的位地址, 位地址范圍為00H7FH, 如表27所示。 位尋址區(qū)的每1位都可當(dāng)作軟件觸發(fā)器, 由程序直接進行位處理。 通?？梢园迅鞣N程序狀態(tài)標(biāo)志, 位控制變量存于位尋址區(qū)內(nèi)。 同樣, 位尋址的RAM單元也可以按字節(jié)操作作為一般的數(shù)據(jù)緩沖 25v 4）特殊功能寄存器SFR 特殊用途寄存器的集合。用來設(shè)定單片機內(nèi)部各個部件的工作方式，存放相關(guān)部件的狀態(tài)，定時器初值寄存器，并行端口的鎖存器等等。 盡管特殊功能寄存器與RAM在同一個單元中，但不能作為普通的RAM存儲單元來使用。只有在編程中根據(jù)需要，進行一些特定功能的設(shè)定，或者是從中查尋相關(guān)部件的狀態(tài)時，才能進行讀、寫操作
16、。如中斷方式的設(shè)定、定時器工作模式的設(shè)定，查詢串行口發(fā)送或接收是否結(jié)束等等。26標(biāo)識符名 稱地 址ACCBPSWSPDPTRP0P1P2P3IPIETMODTCON累加器B寄存器程序狀態(tài)字堆棧指針數(shù)據(jù)指針(包括DPH,DPL)口0口1口2口3中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷允許控制寄存器定時/計數(shù)器方式控制寄存器定時/計數(shù)器控制寄存器0E0H0F0H0D0H81H83H,82H80H90H0A0H0B0H0B8H0A8H89H88H特殊功能寄存器 SFR(表一)27SFR(表二) 標(biāo)識符名 稱地 址TH0TL0TH1TL1SCONSBUFPCON定時/計數(shù)器0初值寄存器高8位定時/計數(shù)器0初值寄存器低
17、8位定時/計數(shù)器1初值寄存器高8位定時/計數(shù)器1初值寄存器低8位串行口控制寄存器串行口數(shù)據(jù)緩沖器(接收,發(fā)送)電源控制寄存器8CH8AH8DH8BH98H99H97HSFR高128B低128B0FFH80H7FH00H特殊功能寄存器SFR在片內(nèi)RAM中的位置注:表中紅色的單元為可按位尋址的字節(jié)28CPU時序 計算機在執(zhí)行指令時, 通常將一條指令分解為若干基本的微操作, 這些微操作所對應(yīng)的脈沖信號在時間上的先后次序稱為計算機的時序。 為便于理解時序, 先介紹幾個常用名詞。 振蕩周期: 為單片機提供定時信號的振蕩源的周期（晶振周期或外加振蕩源周期）。 狀態(tài)周期: 2個振蕩周期為1個狀態(tài)周期, 用S
18、表示。 29 機器周期: 1個機器周期含6個狀態(tài)周期, 用S1、 S2、 、 S6表示, 共有12個節(jié)拍。 例如: 外接晶振為12 MHz時, MCS51單片機的4個時間周期的具體值為: 振蕩周期=1/12 s; 狀態(tài)周期=1/6 s; 機器周期=1 s; 指令周期=14 s。 MCS51單片機的CPU取指令和執(zhí)行指令的時序如圖211所示。 30圖211 MCS51單片機CPU取指/執(zhí)行時序 313.2.4 位尋址位尋址v在位尋址指令（位操作指令）中使用的位地址。 在一般的情況下，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是按字節(jié)（8位）來存放、處理。 單片機在控制、檢測的應(yīng)用中，系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)有很多屬于開關(guān)量信號。這些開關(guān)量信號以 bit - “位”的形式進行各種運算、處理和存儲的。項目一:LED廣告燈電路設(shè)計32v在MCS-51單片機的硬件設(shè)計上充分考慮了這種“布爾”變量的處理，不僅在指令系統(tǒng)中設(shè)計了“位操作”指令，而且在片內(nèi)RAM區(qū)中還專門開辟了一個 “位尋址區(qū)”。這樣，布爾變量可以向字節(jié)數(shù)據(jù)一樣進行存儲、尋址。v除了位尋址區(qū)外，RAM中的大多數(shù)SFR都可以按位尋址（不是全部）項目一:LED廣告燈電路設(shè)計33LOGO謝謝！謝謝！廣州白云工商高級技工學(xué)校電子信息系廣州白云工商高級技工學(xué)校電子信息系34
單片機技術(shù)一單片機入門
