《单片机实习课题》PPT课件

1、 单片机实训课题南京技师学院电气工程系电子信息二室单片机实训授课计划（四周）课题一：单片机的软件仿真课题二：基于单片机的循环彩灯课题三：基于单片机的键盘应用课题四：基于单片机的数码显示单片机理论知识一、51系列单片机概述二、MCS-51单片机的结构一、 MCS-51单片机内部结构框图二、 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构三、 MCS-51的信号引脚四、 MCS-51单片机的内部存储器五、 MCS-51单片机时钟电路与时序六、 MCS-51单片机复位电路三、程序讲解51系列单片机概述一、MCS-51系列 （1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如

2、： 8051/8751/8031； 8052/8752/8032； 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32等 。80C51系列概述（2）该系列生产工艺有两种： 一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。 CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。80C51系列概述（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：基本型：8051/87

3、51/803180C51/87C51/80C31增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C3280C51系列概述4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。 如：80C51有4K字节的掩膜ROM；87C51有4K字节的EPROM ；80C31在芯片内无程序存储器。80C51系列概述二、 80C51系列 80C51是MCS-51系列中CHMOS工艺的一个典型品种 ；其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有： Intel的：80

4、C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等； ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等； Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品 。80C51系列概述三、 80C51典型产品资源配置8051单片机的结构一、 MCS-51单片机内部结构框图8051单片机的结构二、 MCS-51单片机芯片内部逻辑结构中央处理器(CPU)运算器控制器：ALU(算术逻辑单元)、ACC(累加器)、B寄存器、程序状态字、暂存寄存器：PC(程序计数器)、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器8051单片机的结构2. 内部数据寄存器RAM

5、(128*8)、RAM地址寄存器3. 内部程序寄存器ROM(4K*8)、程序地址寄存器4. 定时器/计数器2个16位的定时器/计数器5. 并行I/O口4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3)8051单片机的结构6. 串行口7. 中断控制系统 5个中断源：外中断2个、定时/计数中断2个、串行中断1个。8. 时钟电路9. 位处理器10. 总线8051单片机的结构三、 MCS-51的信号引脚40引脚双列直插式8051单片机的结构1. 信号引脚介绍 输入/输出口线P0.0P0.7 P0口8位双向口线P1.0P1.7 P1口8位双向口线P2.0P2.7 P2口8位双向口线P3.0P3.7 P3口8位

6、双向口线 ALE 地址锁存控制信号(1) P0口输出的低8位地址锁存控制信号(2) 作为外部时钟或外部定时脉冲8051单片机的结构 PSEN 外部程序存储器读选通信号 EA 访问程序存储器控制信号0：仅访问外部程序存储器1：从内部程序存储器开始访问，并可延续至外部程序存储器。 RST 复位信号：连续2个周期以上的高电平。 XTAL1、XTAL2 外接晶体引线端 VSS 地线 VCC +5V电源8051单片机的结构2. 信号引脚的第二功能 P3口线的第二功能外部RAM读选通RDP3.7外部RAM写选通WRP3.6定时器/计数器1计数输入T1P3.5定时器/计数器0计数输入T0P3.4外部中断1申

7、请INT1P3.3外部中断0申请INT0P3.2串行数据发送TXDP3.1串行数据接受RXDP3.0信号名称第二功能口线8051单片机的结构四、 MCS-51单片机的内部存储器以80C51为例数据存储器程序存储器低128单元(单元地址00H-7FH)高128单元(单元地址80H-FFH)8051单片机的结构（一） 内部数据存储器低128单元1. 通用寄存器区 (00H-1FH)(1) 分成四组0,1,2,3，每组8个寄存器(R7-R0),每个寄存器为8位。(2) 任意时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器。(3) 运用通用寄存器，可以简化程序设计，提高运行速度。2. 位寻址区 (20H-2FH)

8、3. 用户RAM区 (30H-7FH)8051单片机的结构（二）内部数据存储器高128单元专用寄存器(SFR)、特殊功能寄存器1. 专用寄存器简介：22个，可寻址21个。(1) 程序计数器(PC）：16位，不可寻址。(2) 累加器A(或ACC）：8位，寻址地址0E0H。(3) B寄存器：8位，寻址地址0F0H。8051单片机的结构(4) 程序状态字(PSW）：8位，寻址地址0D0H。位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OV/PCY: 进位标志位。AC: 辅助进位标志位。F0: 用户标志位。RS1和RS0 :寄存器组选

9、择位。OV: 溢出标志位。P: 奇偶标志位。(5) 数据指针(DPTR）：16位寻址地址： 82H(DPL)， 83H(DPH)。8051单片机的结构2. 专用寄存器的字节寻址（21个）3. 专用寄存器的位寻址(1) 21个专用寄存器不连续分布在内部RAM的高128个单元，空余单元不能使用。(2) 程序计数器(PC)不可寻址。(3) 对专用寄存器采用直接寻址方式，指令中使用寄存器符号或寄存器地址。(1) 11个专用寄存器可位寻址（83个寻址位）。(2) 与内部数据存储器低128单元中的位寻址区(20H-2FH),共同组成数据位存储区。8051单片机的结构（三） MCS-51的堆栈操作术语：出栈

10、、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H, 初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈SP30H或4AH或78H(1) SPSP+18051单片机的结构（三） MCS-51的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H, 初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈30H或4AH或78H(1) SPSP+1SP(2) 写入数据出栈(1) 读出数据(2) SPSP-18051单片机的结构（三） MCS-51

11、的堆栈操作术语：出栈、入栈、栈底、栈顶、后入先出1、堆栈的功能：保护断点、保护现场2、堆栈的开辟：内部数据存储器3、堆栈指示器：SP（复位后为07H, 初始化为30H）4、堆栈类型：向上生长型入栈30H或4AH或78H(1) SPSP+1SP(2) 写入数据出栈(1) 读出数据(2) SPSP-1、向下生长型（8086）8051单片机的结构（四） 内部程序存储器80C51：4K ROM程序存储器，地址0000H-0FFFH80C52：8K ROM程序存储器，地址0000H-1FFFH启动单元： 0000H-0002H中断地址区：0003H-002AH8051单片机的结构（五） MCS-51单片

12、机系统的存储器结构特点1. 数据存储器和程序存储器分开3. 存储器扩展16位地址线-寻址范围64KB地址 0000H-FFFFH2. 内部存储器和外部存储器分开8051单片机的结构五、 MCS-51单片机时钟电路与时序1. 时钟信号的产生XTAL2XTAL1C2C1组成：晶体振荡器、电容（2个）1.2MHz-12MHz一般取12M取30pF，起微调作用内部时钟电路2. 引入外部脉冲信号（一）时钟信号8051单片机的结构五、 MCS-51单片机时钟电路与时序（二）时序定时单位振荡脉冲例:12M、6M2分频时钟脉冲6M、3M3分频ALE6分频机器周期1M、0.5M1. 节拍与状态一个时钟脉冲一个拍

13、节(S)两个节拍(S) 一个状态(P)2. 机器周期1M-1us0.5M -2us3. 指令周期一个指令周期包含若干个机器周期8051单片机的结构节拍：指振荡脉冲的周期（有P表示）；每二个节拍定义为一个状态（用S表示）；规定一个机器周期的宽度为6个状态，即12个节拍；即，一个机器周期就由12个振荡周期组成。（当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us；当振荡频率为6MHz时，一个机器周期为2us）；指令周期：指执行一条指令所需的时间。根据指令的不同，MCS-51的指令周期可分别包含有一、二、四个机器周期。五、 MCS-51单片机时钟电路与时序（二）时序定时单位8051单片机的结构六、 MC

14、S-51单片机复位电路 1、复位后，PC初始化作为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。所以单片机除了正常的初始化外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死循环时，也需要按复位键以重新启动机器。复位不影响片内RAM存放的内容，而ALE和PSEN在复位期间将输入高电平。 2、RST引脚是复位信号输入端，复位信号为高电平有效。当高电平持续24个振荡脉冲周期（即二个机器周期）以上时，单片机完成复位。假如使用晶振频率为6MHz，则复位信号持续时间应不小于4us。 8051单片机的结构六、 MCS-51单片机复位电路 3、复位分为上点自动复位和按键手动复位两种方式。复位电路中的电阻，电容数值是

15、为了保证在RST端能够保持2个机器周期以上的高电平以完成复位而设定的。 程序讲解例1: 51单片机延时时间的设计例2：广告灯的左移右移例3:广告灯(利用取表方式)例4:定时器与计数器的应用程序讲解例1：51单片机延时时间的设计（晶振为12MHz，即1个机器周期为1us）注：（1）MOV Rn,#data 和 nop 指令的执行时间都为1个机器周期。（2）DJNZ Rn,rel 指令的执行时间为2个机器周期。程序讲解例1：51单片机延时时间的设计（晶振为12MHz，即1个机器周期为1us）DELAY:MOV R3,#20D1:MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$

16、 DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET1+2248=497程序讲解例1：51单片机延时时间的设计（晶振为12MHz，即1个机器周期为1us）DELAY:MOV R3,#20D1:MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET1+2248=4971+(497+2) 20=9981程序讲解例1：51单片机延时时间的设计（晶振为12MHz，即1个机器周期为1us）DELAY:MOV R3,#20D1:MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D

17、1 RET1+2248=4971+(497+2) 20=99811+(9981+2) 20=199661程序讲解例1：51单片机延时时间的设计（晶振为12MHz，即1个机器周期为1us）DELAY:MOV R3,#20D1:MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET1+2248=4971+(497+2) 20=99811+(9981+2) 20=199661199661+2=199663程序讲解例2：广告灯的左移右移（电路图）程序讲解例2：广告灯的左移右移（程序） ORG 00HSTART： MOV A，#0FFH

18、 CLR C MOV R2，#08HLOOP： RLC A MOV P2，A CALL DELAY DJNZ R2，LOOP MOV R2，#07HLOOP1： RRC A MOV P2，A CALL DELAY DJNZ R2，LOOP1 JMP STARTDELAY：MOV R3，#20D1： MOV R4，#20D2： MOV R5，#248 DJNZ R5，$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET END程序讲解例2：广告灯的左移右移（程序） ORG 00H ;起始地址START： MOV A，#0FFH ；ACC=FFH左移初值 CLR C ；C=0 MOV R2，#0

19、8H ；设左移8次LOOP： RLC A ；左移一位 MOV P2，A ；输出至P2 CALL DELAY ；延时0。2秒 DJNZ R2，LOOP ；左移8次？ MOV R2，#07H ；设右移7次LOOP1： RRC A ；右移一位 MOV P2，A ；输出至P2 CALL DELAY ；延时0。2秒 DJNZ R2，LOOP1 ；右移7次？ JMP START ；返回程序流程图讲解开始和结束框：表示程序的开始和结束处理框：表示某种处理工程或完成一定的功能判断框：根据不同的判断结果，执行不同的分支程序、流向线：表示程序执行的前进方向程序流程图讲解二极管左移流程图开始赋值P1=FFH熄来所有

20、灯赋初值P1=FEH延时1S左移一位程序流程图讲解分支程序设计：条件成立？NY程序流程图讲解分支程序设计：例题：求符号函数的值 1 当X0Y= 0 当X=0 的值。 -1 当X0 编程说明：设变量X存放在40H单元中，函数Y存放在41H单元中。此程序为三分支程序。程序流程图讲解程序流程图如图所示程序流程图讲解循环程序的结构程序讲解例3:广告灯(利用取表方式)功能说明：1、利用取表的方法，使端口P2做单一灯的变化：左移2次，右移2次，闪烁2次。（延时时间0.2秒）2、利用MOV DPTR，#data16指令来使数据指针寄存器指到表的开头。3、利用MOVC A,A+DPTR的指令，根据累加器的值再

21、加上DPTR的值，就可以使程序计算器PC指到表格内所要取出的数据。程序讲解例3:广告灯(利用取表方式)电路图程序讲解例3:广告灯(利用取表方式)流程图：开始数据指针DPTR指到TABLE表的开头根据DPTR到表内取码取出的码是结束码01H？将取出的码输出至P2口将数据之中指针加1延时0.2秒YN程序讲解知识点：MOV DPTR，#data16MOVC A,A+DPTR程序讲解例3:广告灯(利用取表方式) 程序ORG 00HSTART: MOV DPTR，#TABLELOOP: CLR AMOVC A，A+DPTRCJNE A，#01，LOOP1JMP STARTLOOP1:MOV P2，AMO

22、V R3，#20CALL DELAYINC DPTRJMP LOOPDELAY:MOV R4，#20D1:MOV R5，#248DJNZ R5，$DJNZ R4，D1DJNZ R3，DELAYRETTABLE:DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H;左移DB 0EFH,0DFH,0BFH,7FHDB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H;左移DB 0EFH,0DFH,0BFH,7FHDB 7FH,0BFH,0DFH,0EFH;右移DB 0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 7FH,0BFH,0DFH,0EFH;右移DB 0F7H,0FBH,0FDH,0FEHDB 00H,0FFH

23、,00H,0FFH;闪烁2次DB 01H;结束码END程序讲解例3:广告灯(利用取表方式) 程序+注释ORG 00HSTART: MOV DPTR，#TABLE;TABLE表的地址存入数据指针LOOP: CLR A;清除ACCMOVC A，A+DPTR;到数据指针所指的地址取码CJNE A，#01，LOOP1;取出的码是否为01H?不是则跳到LOOP1JMP STARTLOOP1:MOV P2，A;将A输出至P2口MOV R3，#20;延时0.2秒CALL DELAYINC DPTR;数据指针加1,取下一个码JMP LOOPDELAY:MOV R4，#20;10毫秒D1:MOV R5，#248

24、DJNZ R5，$DJNZ R4，D1DJNZ R3，DELAYRET程序讲解例4:定时器与计数器的应用知识点:一、8051有两个16位的定时器/计数器，即定时器0（TIMER0）和定时器1（TIMER1）。8052则有3个定时器，除8051具有的两个外，再加上一个定时器2（TIMER2）。以上3个都可以当成定时器或计数器使用。二、定时器0和定时器1 其使用定时或计数器的功能是由特殊功能寄存器内TMOD的C/T位所决定的。这两个定时器/计数器共有4种工作方式，它是由TMOD内的两个位M1和M0加以选择。程序讲解例4:定时器与计数器的应用TMOD说明如下：TMOD：定时器模式控制寄存器（地址：8

25、9H）GATEM0C/TM1GATEM0C/TM1TIMER1TIMER0 GATE：当TRX（在TCON内）=1且GATE=1时，定时器只在/INTX引脚为高电平时才会计时；当GATE=0时，则定时器只在TRX=1时会计时。C/T：C/T=0时为定时器，C/T=1时为计数器。M1、M0：工作方式。程序讲解例4:定时器与计数器的应用M1、M0工作方式的功能M1M0工作方式功 能00MODE013位的定时/计数器01MODE116位的定时/计数器10MODE28位定时/计数 自动载入11MODE3（TIMER0）TL0为8位定时/计数器，由T0控制；TH0为另一个8位定时器，由T1控制。11MO

26、DE3（TIMER1）定时/计数器1停止定时/计数程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TR0：TIMER0的启动位，TR0=1时为启动，TR0=0时停止。TR1：TIMER1的启动位，TR1=1时为启动，TR1=0时停止。TF0：TIMER0的溢出标志位，当TIMER0溢出时，会设定为1； 当执行中断子程序时，会清除为0。TF1：TIMER1的溢出标志位，当TIMER1溢出时，会设定为1； 当执行中断子程序时，会清除为0。程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器(1)MODE0模式下的定时器 M

27、ODE0是一个13位（高8位+低5位）的计算器，其最长的计数为213=8192个脉冲。若脉冲由内部提供（C/T=0）且石英晶体为12MHZ时，进入定时器时一个脉冲的时间为1us，其最长计时时间为8192us=8.192ms，最短时间则为1us。程序讲解MODE0模式下的定时器结构程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器 MODE0的定时设定：因为TLX（5位）的值应为计数值COUNT除以32的余数，而THX的设定值为计数值COUNT除以32的商，即 TLX=COUNT MOD 32 THX=COUNT/32例：以设计时间为8000微秒为例，每个计数脉冲1us，须计数80

28、00个 TLX=（8192-8000） MOD 32=00 THX=（8192-8000）/32=06注：X=0表示TIMER0，X=1表示TIMER1。程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器设定MODE0的步聚1、MOV TMOD，#00000000B ；TIMER0设定计时工作方式（内部输入） MOV TMOD，#00000000B ；TIMER1设定计时工作方式（内部输入）1、MOV TMOD，#00000100B ；TIMER0设定计数工作方式（TO输入） MOV TMOD，#01000000B ；TIMER1设定计数工作方式（T1输入）2、SETB TRX

29、；启动定时器3、MOV TLX，#（8192-COUNT）MOD 32 MOV THX，#（8192-COUNT）/324、JBC TFX ；检查TFX是否溢出程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器（2）MODE1模式下的定时器 MODE1为一个16位的计数器，其最大的计数脉冲数为65536。若脉冲周期为1us时，则其最长的计时时间为655361us =65536us=65.536ms，最短为1us。程序讲解MODE1模式下的定时器结构程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器设定MODE1的步骤1、MOV TMOD，#00000001B ；TI

30、MER0设定计时工作方式（内部输入） MOV TMOD，#00010000B ；TIMER1设定计时工作方式（内部输入）1、MOV TMOD，#00000101B ；TIMER0设定计数工作方式（T0输入） MOV TMOD，#01010000B ；TIMER1设定计数工作方式（T1输入）2、SETB TRX ；启动定时器3、MOV TLX，#LOW（65536-COUNT）或#（65536-COUNT）MOD 256 MOV THX，#HIGH（65536-COUNT）或#（65536-COUNT）/2564、JBC TFX ；检查TFX是否溢出程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON

31、：定时器控制寄存器（3）MODE2模式下的定时器 TIMER0、TIMER1工作在MODE2时，是一个具有自动重新载入设定值功能的8位定时器。TLX为真正计数脉冲的计数器，而THX则为存放重新载入的缓冲器。当TLX计数溢出时，除了TFX=1外，也会将存放在THX的值载入TLX内，且不会改变THX的内容。 注：X=0表示TIMER0；X=1表示TIMER1。程序讲解MODE2模式下的定时器结构程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器设定MODE2的步骤1、MOV TMOD，#00000010B ；TIMER0设定计时工作方式（内部输入） MOV TMOD，#0010000

32、0B ；TIMER1设定计时工作方式（内部输入）1、MOV TMOD，#00000110B ；TIMER0设定计数工作方式（T0输入） MOV TMOD，#01100000B ；TIMER1设定计数工作方式（T1输入）2、SETB TRX ；启动定时器3、MOV TLX，#（256-COUNT） MOV THX，#（256-COUNT）4、JBC TFX ；检查TFX是否溢出程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器（4）MODE3模式下的定时器 TIMER0和TIMER1工作在MODE3时的动作不同，TIMER0工作在MODE3时会分成两个独立的8位定时器，TL0为一个

33、独立的8位的定时器，由TIMER0所控制。而TH0则为另一个8位的定时器，由TIMER1的TR1所控制，且TH0控制了TIMER1的中断TF1。若TIMER1工作在MODE3时，会使TIMER1停止计时。程序讲解程序讲解例4:定时器与计数器的应用三、TCON：定时器控制寄存器设定MODE3的步骤设定MODE3的步骤（TL0）设定MODE3的步骤（TH0）1、MOV TMOD，#00000011B 设定计时工作方式（内部输入）1、MOV TMOD，#00000111B 设定计数工作方式（T0输入）1、MOV TMOD，#00000011B 设定计时工作方式（内部输入）2、SETB TR0 ；启动定时器TIMER02、SETB TR1 ；启动定时器TIMER13、MOV TL0，#（256-COUNT）3、MOV TH0，#（256-COUNT）4、JBC TF0 ；检查TF0是否溢出4