单片机原理与接口技术课件

1、单片机原理与接口技术教育科学“十五”国家规划课题研究成果（第2版） 主编 李全利 第1页，共30页。课程特点： 实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密学习方法： 课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络2022/8/52第2页，共30页。第1章 绪论电子计算机概述1.1单片机的发展过程及产品近况1.2单片机的特点及应用领域1.3单片机应用系统开发过程1.4Vision 集成开发环境简介1.52022/8/53第3页，共30页。1.1 电子计算机概述1.1.1 电子计算机的经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世。标志着计算机时代的到来，对人类的生产和生活方式产生

2、了巨大的影响 。ENIAC2022/8/54第4页，共30页。冯诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：2022/8/55第5页，共30页。电子计算机经历了五个年代 结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。 电子管计算机 晶体管计算机 集成电路计算机 大规模集成电路计算机 超大规模集成电路计算机 2022/8/56第6页，共30页。1.1.2 微型计算机的组成及其应用形态 微处理器 1971年1月，INTEL将： 运算器 控制器 一些寄存器集成在一个芯片上-微处理器4004微处理器2022/8/57第7页，共30页。微处理器+存储器+I/O接口= 微型计

3、算机 微型计算机 2022/8/58第8页，共30页。 微型计算机的应用形态 分为3种： 多板机（即系统机） 工业PC机 也属于多板机。存储器I/O接口CPUI/O接口2022/8/59第9页，共30页。 单板机 早期的单板机当代的单板机CPU存储器I/O接口CPU存储器I/O接口I/O接口2022/8/510第10页，共30页。 单片机 单片机单片机内含：CPU存储器I/O接口2022/8/511第11页，共30页。 系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子

4、设备等系统。 单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。 系统机与单片机比较 2022/8/512第12页，共30页。1.2 单片机的发展过程及产品近况1.2.1 单片机的发展过程3个主要阶段： 单片形成阶段1976年，Intel推出MCS-48列单片机 ：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。 2022/8/513第13页，共30页。特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的

5、单片机经典机种 。 结构成熟阶段 1980年，Intel推出MCS-51系列单片机：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。2022/8/514第14页，共30页。性能提高阶段特点：控制性能优异、种类繁多。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。近年来，不断有单片机新品出现。如ATMEL公司推出的单片机AT89C51RD2：8位CPU；64K字节ROM(有ISP能力）；256字节RAM+1K字节的XRAM+2K字节EEPROM；1个全双工串行口；3个16位定时/计数器；7个中断源，4个

6、优先级；硬件看门狗等。2022/8/515第15页，共30页。1.2.2 单片机产品近况 ATMEL公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC 80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼容的主要产品有：2022/8/516第16页，共30页。 非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选择空间，主要产品有：

7、Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP430F系列，16位低功耗1.2.2 单片机产品近况2022/8/517第17页，共30页。1.3 单片机的特点及应用领域1.3.1 单片机的特点 结构上突出控制功能 可直接操作I/O端口；位操作能力突出；CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响小，且不易受环境条件的影响。 使用上易于产品设计 单片机品种和型号多；引脚少，体积小（印制板减可以较小），产品结构灵活精巧。2022/8/518第18页，共30页。1.3.2 单片机的应用领域智能仪器仪表 机电一体化产品实

8、时工业控制分布式系统的前端模块家用电器2022/8/519第19页，共30页。1.4 单片机应用系统开发过程1.4.1 指令及目标码 单片机自身无开发能力，须借助开发机完成： 排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。 正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。2022/8/520第20页，共30页。 指令的表示形式 指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：04H:累加器A的内容加1，难记！0000 0100B04HINC A，记忆容易。称为符号指令。2022/8/52

9、1第21页，共30页。 汇编或编译，将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种： 手工汇编 驻留汇编（利用开发机的驻留汇编程序） 交叉汇编（利用普通的PC机）现在还常采用高级语言（如C51）进行单片机应用程序的设计。2022/8/522第22页，共30页。1.4.2 开发过程 电路板制作 使用Protel99SE软件设计 制版、安装器件、焊接2022/8/523第23页，共30页。 目标文件生成 利用Vision生成目标文件 仿真：软件仿真、硬件仿真软件界面硬件仿真器2022/8/524第24页，共30页。 目标程序烧写 利用编程器 编程器1.4.3 单片机开发技术的进展 在系

10、统编程技术单片机可以先焊在电路板上。如：AT89S52 在应用编程技术具有ISP及IAP能力。如：SST89E58 2022/8/525第25页，共30页。1. 5 Vision集成开发环境简介1.5.1 Vision的界面2022/8/526第26页，共30页。1.5.2 目标程序的生成 建立工程、配置工程、编译工程2022/8/527第27页，共30页。1.5.3 仿真调试 软件模拟-用于算法模拟 硬件仿真-用于硬件调试 调试步骤： Debug菜单，单击Start/Stop Debug Session 选择Debug菜单的Run或Step等命令 观察存储器、寄存器、片内外设等状态*灵活利用虚拟串口与单片机串口交互信息2022/8/528第28页，共30页。1.5.4 示例步骤 建立文件夹lx1 编辑以下文件，lx1.asm存盘 ORG 0000H MAIN:MOV A,#0FEH; LOOP:MOV P2,A AJMP LOOP END 建立工程，以l