8051单片机系统介绍

1、1 单片机控制系统介绍1.1总体结构系统组成MCS-51系列单片机在一块芯片上集中成了CPU,RAM.ROM.定时计数器和多种功能的I/O口等一台计算机所需要的基本功能部件，CPU处理能力和指令系统完全兼容。MCS-51系列单片机产品有8051,8031,8751,80C51，80C31等型号，他们的结构基本相同，其主要差别在存储器的配置上有些差别。 Intel公司推出的MCS-51系列单片机：集成 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器.。拐脚排列如图所示1,端口51系列单片机有4个I

2、/O端口，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器P0P3、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口笼统地表示为P0P3。在无片外扩展存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为准双向通用I/O端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。P3具有第二功能，各引脚功能定义：P3.0：RXD串行口输入P3.1：TXD串行口输出P3.2：INT0外部中断0输入P3.3：INT1外部中断1输入P3.4：T0定时器0外部输入P3.5：T1定时器1外部输入P3.6：WR外部写控制P3.7：RD外部读控制

3、2,CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；3,RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；4,ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；5,T/C： 两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统，一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信，片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。6内部存储结构单片机工作原理单片机的工作过程就是执行程序的过程，程序执行可分解为取指令、分析指令、执

4、行指令及为取下条指令做准备的循环操作过程。单片机复位后程序计数器PC的内容为0000H, 故必须从0000H单元开始取指令来执行程序。0000H单元是系统的起始地址,一般在该单元存放一条无条件转移指令,用户设计的程序是从转移后的地址开始存放执行的。1. 取指令（1）.PC的内容2000H经AB送AR（2）.PC的内容自动加1（PC=2001H）（3）.AR内容经内部AB送存储器，选中2000H存储单元 （4）.PSEN有效（5）.被选中的存储单元的内容74H，经内部DB送IR 2. 分析指令（1）.操作码74H送ID。（2）.ID将操作码分解成一系列的微操作信号。（3）.微操作信号与时序电路相

5、结合，产生完成指令任务的工作时序。 3. 执行指令（1）.按照指令的工作时序，PC的当前值（2001H）经AB送AR，选取中地址为2001H的存储单元。（2）.PSEN变低电平，2001H单元中的内容05H经内部DB直接送累加器A。2001H指令单元数据取出后，PC值自动加1，变成2002H，为取下条指令作好准备。1.2程序开发工具与流程1.2.1 Keil uvision2 Keil uVision2是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用

6、,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。Keil uVISION2 是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的 MCS-51 架构的芯片，

7、它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持、PLM、汇编和 C 语言的程序设计，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发 51 单片机 应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。 Keil uVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言。  在Keil C中，文件的管理采用的是项目（也叫工程）方式，而不是以前的单一文件方式。 工程管理器的功能：对C51源程序、汇编源程序、头文件等文件统一管理；可以对文件进行分组。如图所示。图Keil C51的工程管理器工程管理窗口内容及分布，与Wi

8、ndows的资源管理器相似。使用步骤 一、项目的建立1、建立项目 选择Project菜单下的New Project命令，创建新工程，在对话框中设定新工程的位置，输入新工程名字保存即可。2、选择CPU在出现的为新工程选择CPU的界面，在“data base”栏下选择所使用的CPU。确定后，会弹出一“Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project”信息， 一般选择“是”即可。二、给项目加入程序文件 加入的文件可以是C文件，也可以是汇编文件。加入程序文件的过程如下。1）在项目管理器窗口中展开Targe

9、t1文件夹，可以看到Source Group1。 2）向Source Group1添加文件。在Source Group1点击鼠标右键，会弹出一菜单，其中有一“Add Files to GroupSource Group1”命令， 点击后会弹出一对话框，选择需要加入的程序文件，并且一次可以加入多个文件。如图4-9所示。3）移走项目：在欲移走的文件上点击鼠标右键，会弹出一菜单，执行其中的“Remove File *”命令即可。 4）对文件分组：可以按功能对项目管理器中的文件分成组，如图4-7所示。先使用图4-9中的“Manage Components”命令建立组，然后用鼠标 直接在组之间移动文件即

10、可。图4-9 项目添加文件和组件命令三、项目的编译链接设置输出.hex文件：在Target1上点击鼠标右键，出现类似图4-9所示的菜单，点击执行“Options for Target Target1”命令，在弹出的会话界面选择“Output”标签，选中“Create HEX File”项即可。 编译链接方法：使用Project菜单下的Build target命令或Rebuild all target Files命令，或者直接点击工具栏中对应的按钮。编译链接结果：若有错误则不能通过，并且会在信息窗口给出相应的错误信息。编译链接通过后，会产生一.hex目标文件。四、项目的运行调试这一部分介绍怎样对

11、项目运行调试，怎样观察修改各部分的数据，怎样观察修改各片内外设的运行状态。一、使用不同运行方式进行调试1、进入调试状态点击Debug菜单下的Start/Stop Debug Session命令或相应的按钮，即可进入调试状态。调试状态下的操作界面如图4-10所示。图4-10 Keil C51在调试状态下的界面，AVR fighter AVR单片机ISP下载编程软件 AVR_fighter下载软件的使用。连上USB-ISP，选择正确avr单片机类型（左上角）然后，把编写好生成的hex文件通过装入flash按键（最上面）装入，然后选择编程按键（右下角）就OK了。双击“AVR_fighter.exe”

12、图标，打开下载软件。在“芯片选择”处选择“At89s52”，点击“读取”按钮，会读取芯片的特征字，同时计算机发出滴滴声音，表示软件和实验板连接正常。点击“装FLASH”按钮，选择要下载的HEX文件。然后在“编程选项”里，设置相关选项，然后点击“编程”即可对程序实现下载。下载结束，计算机会有提示音，同时左下角也会有相关的文本显示。1.2.3程序开发流程1.3实训内容该实验装置从学生能够理解的角度出发，兼顾由浅入深、由分部到综合、从理论到实践的特点。该装置可以提供18种实验项目，几乎涵盖了本科阶段单片机使用方面的所有应用内容，该装置提供了详细的硬件原理图和每一实验项目的例程程序，并提供了每一实验所涉及的硬件的技术资料，使用者可通过这些硬件资料的查阅，快速掌握51单片机及相关外围芯片的使用方法，达到事半功倍的实用效果。通过该装置的综合实验，使用者能够很好的将理论与实践结合起来。该实验装置可以开出的具体的实验项目如下：1. 单端口实验流水灯实验是在P0口实现LED灯的流水式显示效果，“滴滴声