单片机系统介绍

1、1 单片机控制系统介绍1.1总体结构1.1.1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根本功能部件，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，他们的结构根本相同，其主要差异在存储器的配置上有些差异。 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.。拐脚排列如下图1,端口51系列单片机

2、有4个I/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(即专用存放器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

3、部读控制2,CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和局部外部特殊功能存放器；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1.1.2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

4、、分析指令、执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AR2.PC的内容自动加1PC=2001H3.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结合，产生完成指令任务

5、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,而且大大的提高了工作效率和工程开

6、发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序到达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,同时保存了汇编代码高效,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，工程管理器，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，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时

7、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工程也叫工程方式，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。如下图。图Keil C51的工程管理器工程管理窗口内容及分布，与Windows的资源管理器相似。使用步骤 一

8、、工程的建立1、建立工程 选择Project菜单下的New Project命令，创立新工程，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、给工程参加程序文件 参加的文件可以是C文件，也可以是汇编文件。参加程序文件的过程如下。1在工程管理器窗口中展开Target1文件夹，可以看到Source Group1。

9、 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，选择需要参加的程序文件，并且一次可以参加多个文件。如图4-9所示。3移走工程：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：可以按功能对工程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可。图4-9 工程添加文件和组件命令三、工程的编译链接设置输

10、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：假设有错误那么不能通过，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、工程的运行调试这一局部介绍怎样对工程运行调试，怎样观察修改各局部的数据，怎样观察修改各片内外设

11、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1.2.2，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图标，翻开下载软件。在“芯片选择处选择“At89s52，点击“读取

12、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，计算时机有提示音，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种实验工程，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工程的例程程序，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，到达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工程如下：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