单片机(系统开发)学习入门课件

单片机（系统开发）学习入门通过本单元的学习，应能够：安装KeiluVision、DXP2004、Proteus等常用开发工具。使用DXP2004熟练设计单片机电源电路。识别单片机最小系统的元器件。熟练焊接、装配和调测单片机电源电路。单片机（系统开发）学习入门通过本单元的学习，应能够：单片机（系统开发）学习入门1.1单片机认知1.2单片机开发认知1.3单片机电源系统设计知识拓展小结单片机（系统开发）学习入门1.1单片机认知1.1单片机认知单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

1.1单片机认知单片机又称单片微控制器，它1.1.1单片机及相关概念

1.什么是单片机图1-1单片机内部结构图1.1.1单片机及相关概念1.什么是单片机图1-1单1）程序存储器单片机的程序存储器用于存放应用程序代码，例如编好的程序和表格常数。2）数据存储器单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，即所谓的内部RAM和内部ROM。3）中央控制器中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。4）输入/输出接口输入输出接口是中央处理器与外部设备之间交换信息的连接电路，它们通过总线与CPU相连，简称I/O接口。5）定时/计数系统1.1.1单片机及相关概念

1）程序存储器1.1.1单片机及相关概念

2.单片机的应用领域3.单片机常用芯片介绍图1-2不同型号的单片机2.单片机的应用领域图1-2不同型号的单片机1.1.2单片机标号及封装

1.单片机芯片的标号认知。图1-3STC89C51RC40C-PDIP2.单片机的封装认知。1.1.2单片机标号及封装1.单片机芯片的标号认知。图11.1.2单片机标号及封装

STC：前缀，表示芯片为STC公司生产的产品。8：表示芯片内核为8051内核芯片。9：表示内部含FlashE2PROM存储器。C：表示该器件为CMOS产品。如果为LV和LE都表示该芯片为低压产品（通常为3.3V）。5：固定不变1：表示该芯片内部程序存储器空间大小，1为4KB，2为8KB，3为12KB，即该数乘于4KB。RC：STC单片机内部RAM（随机读写存储器）为512B。40：表示外部晶振最高为40MHz。1.1.2单片机标号及封装STC：前缀，表示芯片为STC公1.1.3单片机外部引脚

图1-5AT89C51单片机引脚图图1-4AT89C51单片机实物1.1.3单片机外部引脚图1-5AT89C51单片机引1.1.3单片机外部引脚

1.电源引脚VSS（20脚）：接地线。VCC（40脚）：单片机+5V电源输入端。

2.时钟振荡引脚

XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）

3.I/O口引脚P0.0～P0.7：P0口8位双向口线。P1.0～P1.7：P1口8位双向口线。P2.0～P2.7：P2口8位双向口线。P3.0～P3.7：P3口8位双向口线。1.1.3单片机外部引脚1.电源引脚1.1.3单片机外部引脚

图1-6使用内部振荡器时钟电路图1-7使用外部时钟源电路1.1.3单片机外部引脚图1-6使用内1.1.4单片机最小系统

1、电源电路。单片机最小系统电源电路以7805为核心，将直流电源电压（+12V以上）转换成+5V，为单片机提供工作电压。图1-8单片机系统电源电路1.1.4单片机最小系统1、电源电路1.1.4单片机最小系统

2、时钟电路由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要在XTAL1和XTAL2引脚之间接一个晶振和两个电容构成自激振荡器，为单片机系统提供时钟。图1-9单片机时钟电路1.1.4单片机最小系统2、时钟电路图1.1.4单片机最小系统

3、复位电路单片机复位电路原理就是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，让RST（9脚）端出现高电平并保持两个机器周期以上，单片机内部就会执行复位操作。(a)手动复位（b）上电复位1.1.4单片机最小系统3、复位电路1.2单片机开发认知对于单片机系统的设计与开发来讲，由于涉及的对象和要求的多样性和专用性，其硬件和软件结构有很大差异，但系统设计开发的基本内容和主要步骤是基本相同的。1.2单片机开发认知对于单片机系统的设计与开发来讲，由于涉1.2.1单片机开发流程一、需求分析所谓“需求分析”，就是指对要解决的问题进行详细的分析，弄清楚问题的要求，包括要输入什么数据，要得到什么结果，最后应输出什么，具体来说就是指根据用户的要求，确定要单片机系统“做什么”。

1.2.1单片机开发流程一、需求分析1.2.1单片机开发流程二、项目评估在需求分析的基础上制定出初步的技术开发方案，据此做出预算，包括可能的开发成本、样机成本、开发耗时、样机制造耗时、利润空间等，然后根据开发项目的性质和细节评估风险，以决定项目是否落实资金上马。

1.2.1单片机开发流程二、项目评估1.2.1单片机开发流程三、项目实施在项目设计任务和技术指标确定以后，即可进行项目的实施，一般包括：1.芯片及开发平台的选择2.硬件系统设计

3.软件系统设计

4、系统联合调测5、制作样机

1.2.1单片机开发流程三、项目实施1.2.1单片机开发流程四、批量生产，投放市场先进行小批量生产，投入市场，通过市场检验产品，如有不合格或者需要升级，则开发人员根据市场的反馈信息对产品进行修改。最后产品实现量产，量产销售到市场，如有问题，一般归售后服务人员处理，处理不了开发人员再帮忙解决。

1.2.1单片机开发流程四、批量生产，投放市场1.2.2单片机开发工具

在单片机应用系统的开发过程中，除了首先要对所使用的单片机有全面和深入的了解外，配备和使用一套好的开发工具也是必不可缺的。（1）仿真器。（2）开发板

。（3）程序烧录器1.2.2单片机开发工具在单片机应用系统的开发过程中，除1.2.2单片机开发工具

图1-10单片机仿真器1.2.2单片机开发工具图1-10单片机仿真器1.2.2单片机开发工具

图1-11单片机开发板1.2.2单片机开发工具图1-11单片机开发板1.2.2单片机开发工具

图1-12单片机程序烧录器1.2.2单片机开发工具图1-12单片机程序烧录器1.2.2单片机开发工具

软件开发工具主要包括程序设计语言、软件开发平台。单片机项目的程序设计语言主要有机器语言、汇编语言和高级语言。（1）机器语言。（2）汇编语言

。（3）高级语言1.2.2单片机开发工具软件开发工具主要包括程序设1.2.2单片机开发工具

国内外许多公司根据不同单片机的性能和特点，研制推出了各种类型的用于开发单片项目的软件开发平台。（1）keiluvision单片机集成仿真开发平台。（2）ProteusISIS电路分析与实物仿真软件

。（3）ProtelDXP2004电路设计系统软件

1.2.2单片机开发工具国内外许多公司根据不同单片1.2.3安装单片机开发工具

1、安装keiluvision4单片机集成仿真开发平台

图1-13选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具1、安装keiluvisio1.2.3安装单片机开发工具

图1-14输入序列号1.2.3安装单片机开发工具图1-14输入序列号1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-15安装类型1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-16输入系列号1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-17选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-18勾选所有选项1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-19正在安装1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-20软件安装完成1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-21进入程序安装界面1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-22输入公司信息1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-23选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.3单片机电源系统设计1.3.1创建项目文件1.3.2绘制单片机电源系统原理图1.3.3设计单片机电源系统电路PCB图1.3.4调测单片机电源系统硬件电路1.3单片机电源系统设计1.3.1创建项目文件1.3.1创建项目文件

在D盘或者其他盘符/文件夹下新建文件夹，重命名为单片机系统电源电路，以后创建的单片机系统电源电路设计文件都保存在该文件夹下面。然后启动DXP2004，单击文件->创建->项目->PCB项目，新建一个项目文件（默认项目文件名为PCB_Project1.PrjPCB）。选择文件->保存项目，在弹出的保存文件对话框中输入项目名称“单片机系统电源电路”，点击确定，保存项目。选中新创建的单片机系统电源电路项目，按右键，选择增加新文件到项目中->Schematic，创建一个新的原理图文件。然后单击文件->保存为命令将新建的原理图文件保存到项目文件夹下，并将其命名为“单片机系统电源电路.SCHDOC”。按照同样的方法新建PCB文件，并重命名为“单片机系统电源电路.PCBDOC”。

1.3.1创建项目文件在D盘或者其他盘符/文件1.3.2绘制单片机电源系统原理图

绘制原理图的过程就是将实际表示元器件的符号，用表示电气连接的连接或者网络标号连接起来。1、设置原理图选项2、放置元器件3、连接元器件4、编译项目及报表文件生成1.3.2绘制单片机电源系统原理图1.3.3设计单片机电源系统电路PCB图

单片机系统电源电路原理图设计完成，并生成了元器件网络表之后我们便可以进行单片机系统电源电路PCB图设计了。PCB图的设计流程主要包括前期准备、元器件布局、元器件布线、检查优化、制版1、前期准备2、元件布局3、元器件布线4、调整优化1.3.3设计单片机电源系统电路PCB图1.3.4调测单片机电源系统硬件电路

PCB板制作完成后就可以将元件焊接到PCB板并测试电路是否符合设计要求。表1元器件表1.3.4调测单片机电源系统硬件电路知识拓展

以集成电路555和CD4017为核心利用ProtelDXP2004设计并制作一个简易LED流水灯。图1-24简易流水灯原理图知识拓展

以集成电路555和CD4017为核心利用Prot小结：1、单片机最小系统主要包括电源电路、单片机、复位电路、时钟电路。2、单片机的开发语言主要有汇编语言、C语言以及其他高级语言。与汇编语言相比，C语言具有结构清晰、简单易学，可维护性、可移植性强等明显的优势，获得了广泛的应用。3、单片机的开发工具主要有KeilC51集成开发环境、Proteus软件软件仿真平台、ProtelDXP电路设计仿真平台。4、单片机系统的开发流程主要包括需求分析、项目评估、项目实施、批量生产等过程。5、ProtelDXP2004是Altium公司于2004年开发的功能强大的EDA开发软件，原理图的设计流程包括设置原理图选项、放置元器件、连接元器件、规则检查修改等过程；PCB图的设计流程主要包括前期准备、元器件布局、元器件布线、检查优化、制版等过程。

小结：单片机（系统开发）学习入门通过本单元的学习，应能够：安装KeiluVision、DXP2004、Proteus等常用开发工具。使用DXP2004熟练设计单片机电源电路。识别单片机最小系统的元器件。熟练焊接、装配和调测单片机电源电路。单片机（系统开发）学习入门通过本单元的学习，应能够：单片机（系统开发）学习入门1.1单片机认知1.2单片机开发认知1.3单片机电源系统设计知识拓展小结单片机（系统开发）学习入门1.1单片机认知1.1单片机认知单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

1.1单片机认知单片机又称单片微控制器，它1.1.1单片机及相关概念

1.什么是单片机图1-1单片机内部结构图1.1.1单片机及相关概念1.什么是单片机图1-1单1）程序存储器单片机的程序存储器用于存放应用程序代码，例如编好的程序和表格常数。2）数据存储器单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，即所谓的内部RAM和内部ROM。3）中央控制器中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。4）输入/输出接口输入输出接口是中央处理器与外部设备之间交换信息的连接电路，它们通过总线与CPU相连，简称I/O接口。5）定时/计数系统1.1.1单片机及相关概念

1）程序存储器1.1.1单片机及相关概念

2.单片机的应用领域3.单片机常用芯片介绍图1-2不同型号的单片机2.单片机的应用领域图1-2不同型号的单片机1.1.2单片机标号及封装

1.单片机芯片的标号认知。图1-3STC89C51RC40C-PDIP2.单片机的封装认知。1.1.2单片机标号及封装1.单片机芯片的标号认知。图11.1.2单片机标号及封装

STC：前缀，表示芯片为STC公司生产的产品。8：表示芯片内核为8051内核芯片。9：表示内部含FlashE2PROM存储器。C：表示该器件为CMOS产品。如果为LV和LE都表示该芯片为低压产品（通常为3.3V）。5：固定不变1：表示该芯片内部程序存储器空间大小，1为4KB，2为8KB，3为12KB，即该数乘于4KB。RC：STC单片机内部RAM（随机读写存储器）为512B。40：表示外部晶振最高为40MHz。1.1.2单片机标号及封装STC：前缀，表示芯片为STC公1.1.3单片机外部引脚

图1-5AT89C51单片机引脚图图1-4AT89C51单片机实物1.1.3单片机外部引脚图1-5AT89C51单片机引1.1.3单片机外部引脚

1.电源引脚VSS（20脚）：接地线。VCC（40脚）：单片机+5V电源输入端。

2.时钟振荡引脚

XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）

3.I/O口引脚P0.0～P0.7：P0口8位双向口线。P1.0～P1.7：P1口8位双向口线。P2.0～P2.7：P2口8位双向口线。P3.0～P3.7：P3口8位双向口线。1.1.3单片机外部引脚1.电源引脚1.1.3单片机外部引脚

图1-6使用内部振荡器时钟电路图1-7使用外部时钟源电路1.1.3单片机外部引脚图1-6使用内1.1.4单片机最小系统

1、电源电路。单片机最小系统电源电路以7805为核心，将直流电源电压（+12V以上）转换成+5V，为单片机提供工作电压。图1-8单片机系统电源电路1.1.4单片机最小系统1、电源电路1.1.4单片机最小系统

2、时钟电路由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要在XTAL1和XTAL2引脚之间接一个晶振和两个电容构成自激振荡器，为单片机系统提供时钟。图1-9单片机时钟电路1.1.4单片机最小系统2、时钟电路图1.1.4单片机最小系统

3、复位电路单片机复位电路原理就是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，让RST（9脚）端出现高电平并保持两个机器周期以上，单片机内部就会执行复位操作。(a)手动复位（b）上电复位1.1.4单片机最小系统3、复位电路1.2单片机开发认知对于单片机系统的设计与开发来讲，由于涉及的对象和要求的多样性和专用性，其硬件和软件结构有很大差异，但系统设计开发的基本内容和主要步骤是基本相同的。1.2单片机开发认知对于单片机系统的设计与开发来讲，由于涉1.2.1单片机开发流程一、需求分析所谓“需求分析”，就是指对要解决的问题进行详细的分析，弄清楚问题的要求，包括要输入什么数据，要得到什么结果，最后应输出什么，具体来说就是指根据用户的要求，确定要单片机系统“做什么”。

1.2.1单片机开发流程一、需求分析1.2.1单片机开发流程二、项目评估在需求分析的基础上制定出初步的技术开发方案，据此做出预算，包括可能的开发成本、样机成本、开发耗时、样机制造耗时、利润空间等，然后根据开发项目的性质和细节评估风险，以决定项目是否落实资金上马。

1.2.1单片机开发流程二、项目评估1.2.1单片机开发流程三、项目实施在项目设计任务和技术指标确定以后，即可进行项目的实施，一般包括：1.芯片及开发平台的选择2.硬件系统设计

3.软件系统设计

4、系统联合调测5、制作样机

1.2.1单片机开发流程三、项目实施1.2.1单片机开发流程四、批量生产，投放市场先进行小批量生产，投入市场，通过市场检验产品，如有不合格或者需要升级，则开发人员根据市场的反馈信息对产品进行修改。最后产品实现量产，量产销售到市场，如有问题，一般归售后服务人员处理，处理不了开发人员再帮忙解决。

1.2.1单片机开发流程四、批量生产，投放市场1.2.2单片机开发工具

在单片机应用系统的开发过程中，除了首先要对所使用的单片机有全面和深入的了解外，配备和使用一套好的开发工具也是必不可缺的。（1）仿真器。（2）开发板

。（3）程序烧录器1.2.2单片机开发工具在单片机应用系统的开发过程中，除1.2.2单片机开发工具

图1-10单片机仿真器1.2.2单片机开发工具图1-10单片机仿真器1.2.2单片机开发工具

图1-11单片机开发板1.2.2单片机开发工具图1-11单片机开发板1.2.2单片机开发工具

图1-12单片机程序烧录器1.2.2单片机开发工具图1-12单片机程序烧录器1.2.2单片机开发工具

软件开发工具主要包括程序设计语言、软件开发平台。单片机项目的程序设计语言主要有机器语言、汇编语言和高级语言。（1）机器语言。（2）汇编语言

。（3）高级语言1.2.2单片机开发工具软件开发工具主要包括程序设1.2.2单片机开发工具

国内外许多公司根据不同单片机的性能和特点，研制推出了各种类型的用于开发单片项目的软件开发平台。（1）keiluvision单片机集成仿真开发平台。（2）ProteusISIS电路分析与实物仿真软件

。（3）ProtelDXP2004电路设计系统软件

1.2.2单片机开发工具国内外许多公司根据不同单片1.2.3安装单片机开发工具

1、安装keiluvision4单片机集成仿真开发平台

图1-13选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具1、安装keiluvisio1.2.3安装单片机开发工具

图1-14输入序列号1.2.3安装单片机开发工具图1-14输入序列号1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-15安装类型1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-16输入系列号1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-17选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-18勾选所有选项1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-19正在安装1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

2、安装ProteusISIS电路分析与实物仿真软件图1-20软件安装完成1.2.3安装单片机开发工具2、安装ProteusISI1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-21进入程序安装界面1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-22输入公司信息1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.2.3安装单片机开发工具

3、安装ProtelDXP2004电路设计系统软件图1-23选择安装路径1.2.3安装单片机开发工具3、安装ProtelDXP1.3单片机电源系统设计1.3.1创建项目文件1.3.2绘制单片机电源系统原理图1.3.3设计单片机电源系统电路PCB图1.3.4调测单片机电源系统硬件电路1.3单片机电源系统设计1.3.1创建项目文件1.3.1创建项目文件

在D盘或者其他盘符/文件夹下新建文件夹，重命名为单片机系统电源电路，以后创建的单片机系统电源电路设计文件都保存在该文件夹下面。然后启动DXP2004，单击文件->创建->项目->PCB项目，新建一个项目文件（默认项目文件名为PCB_Project1.Pr