项目1 熟悉单片机的操作环境

教学内容任务1-1KeilC51软件的使用认识单片机

1.单片微型计算机

2.单片机应用系统

3.51单片机任务1-2G一个LED发光二极管的闪烁控制学习单片机的准备项目1熟悉单片机操作环境二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制MCU）。绪论事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。

单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能

单片机就在身边,我们最熟悉的陌生人让我们先从感观上认识单片机!涉及内容MCS-51的基本硬件结构定时/计数器中断系统串行口存储器A/D转换接口设计应用系统综合设计再让我们来认识一下教材!学单片机需要具备的条件与以前所学的知识关联很少；对器件的概念基本上是从0开始；用C语言编程，用到哪学到哪,够用就行；所有人都站在了同一起跑线上.相信自己,你行的!课程要求本课程是实践性较强的课程。通过课程的学习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用系统的设计、调试工作。单片机学什么?我们学习单片机学习什么？内部

IO口,定时器，串口，中断，AD,DA,…（都是通过各种寄存器来控制的，我们学习的就是怎么去操作这些寄存器。）外部各种外设，外部模块的原理和应用。（比如说：键盘，LCD，液晶屏，还有各种通信协议。）本课程学习要领:在实践中成长!学习步骤:1.鹦鹉学舌.2.照葫芦画瓢.3.它山之石可以攻玉.4.理论实践相结合.小提示:保存好你做过的所有的源程序、PCB、原理图等----那是你最好的积累之一。学习方法推荐:

1.自已配置一套实验板,亲自动手连接电路,

理解课本的每个任务,实际用实验板或上机仿真测试效果.

2.认真完成课后的程序题.

3.自行修改每个任务的程序,上机验证.

4.通过网络或图书,接触更多的单片机应用.

5.清楚自己学单片机的动力所在，并为自己的学习做一个规划。

学习单片机的最终目的是开发，是一个通过创造智能控制的实物，体现自己的价值的过程。推荐视频教程天狼星电子51单片机C语言视频教程郭天祥单片机(十天征服单片机)宋老师手把手教你学单片机C语言慧净单片机…….

1.1.1什么是单片机

1.单片微型计算机

2.单片机应用系统

3.51单片机

1.1.2学习单片机的准备1.1什么是单片机通过本单元的学习,了解到什么是单片机和单片机的发展,对单片机最小系统及单片机应用系统有个初步的认识,并对单片机的基本工作过程有一个大致的了解,对其硬件结构及工作原理有所了解.学习目的教学导航本次课重点：单片机概念

单片机应用系统单片机内部结构

KeilC51的使用单片机开发流程本章难点：单片机概念必须掌握理论：单片机概念KeilC51的使用一.单片微型计算机1.微型计算机系统（电脑）硬件结构——常见的微机外形台式微机便携式微机立式微机微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。1.1.1什么是单片机微型计算机系统硬件结构——微机硬件组成

显示器主机键盘鼠标微型计算机系统硬件结构——运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统内部结构硬件系统——构成微机的实体和装置.看得见,摸得着的.软件系统——你所编写的程序.软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统微型计算机系统（即电脑）CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口电路输出接口电路运算器控制器存储器2.单片微型计算机（单片机）单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU（CentralProcessingUnit）、存储器（memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控制器(Micro-ControllerUnit，简称MCU)。观看教学视频:什么是单片机

单片机的预备知识电平特性数字电路中只有两种电平：高电平和低电平高电平：5V或者3.3V，取决单片机电源。低电平：0VRS232电平：计算机串口的电平高电平：-12V低电平：+12V所以当我们用单片机跟电脑通信的时候，我们要通过各种元器件将单片机的电平转换为计算机可识别的电平才能跟电脑进行通信。友情提示:这种转换实验板上已有硬件,编写程序时,不必两考虑.单片机应用系统单片机＋接口电路及外设等＋软件硬件单片机应用系统由硬件和软件组成硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可2.单片机应用系统

观看教学视频:单片机应用系统

3.51单片机通用型:为一个基本芯片,覆盖多种应用需求.专用型:针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的.可靠性及经济成本最佳.本课程:MCS-51单片机(80C51为主),为通用型,1.单片机的特点体积小，重量轻电源单一，功耗低功能强，价格低单片机芯片即是一台完整的微型计算机，在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少。从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统工业方面民用方面仪表方面电讯方面数据处理方面汽车方面2.单片机的应用领域

◆智能仪器仪表

单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。◆机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。◆实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。◆家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。

另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等。4位单片机阶段

1975年美国德克萨斯仪器公司（TI）首次推出4位单片机TMS-1000。

4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。8位单片机阶段

1976年9月，美国Intel公司首先推出了MCS-48系列8位单片机。

8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。3.单片机的发展与种类小提示:位数是指二进制数，多少位是指该处理器特别是其中的寄存器能够保存多少位的数据，也就是它一次能处理多少位的数据。16位单片机阶段

1983年Intel公司推出了16位单片机MCS-96系列。

16位单片机可用于高速复杂的控制系统。

32位单片机

近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。◆单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到32位机的发展过程目前8位单片机仍是单片机的主流机型；◆生产厂商：美国：IntelMotorola、Microchip、Atmel荷兰:Philips德国：Siemens日本：Nec中国:STC(宏晶)4.MCS-51系列单片机小知识:单片机内部资源的三大指标1.ROM:程序存储空间,即相当于电脑的硬盘.2.RAM:内存,存储定义的变量和中间过程结果.相当于电脑的内存.3.SFR:特殊功能寄存器.Atmel公司的MCS-51系列单片机

特点:

80系列与89系列封装相同，可直接更换。

8051：内部带有掩膜（由工厂直接编程烧死）的程序存储器，自己无法修改

80C51：内部带有Flash存储器可以电擦除和改写，字母C代表CMOS工艺

8051与80C51的区别：可移植，管脚一致，80C51在工艺上更好，为低功耗芯片。

8051单片机可分为无ROM型和ROM型两种无ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）ROM型芯片又分为EPROM型（典型芯片为8751）、FLASH型（典型芯片为89C51）、掩膜ROM型（典型芯片为8051）、一次性可编程ROM（OneTimeProgramming,简称OTP）的芯片（典型芯片为97C51)51子系列:基本型，根据片内ROM的配置，对应芯片分别为8031、8051、8751、9851。52子系列：增强型，根据片内ROM的配置，对应芯片分别显8032、8052、8752、8952。说明：8031及8032内部无ROM。本课程以80C51为例编写程序。典型单片机产品

•根据每种型号的存储器的类型无ROM型:8031ROM型:8051EPROM:8751EEPROM型:8951小知识

1.EPROM有一个小玻璃窗口，用紫外线照射檫除,麻烦,费时。

2.EEPROM用电檫除，主要用于存储数据，掉电后数据也不会丢失，好用方便.3.FLASH是(用电)块擦除的,速度快,可重用率高

4.MASK(掩膜)：是指程序数据已经做成光刻版，在单片机生产的过程中把程序做进去。

8051功耗约为630mW,而80C51的功耗只有120mW。本节小结

首先从一个任务出发,通过实物，了解了单片机应用系统及源程序,然后给出了单片机的概念，单片机即单片微机，也叫微控制器。 然后介绍了单片机的发展概况，使我们基本了解了单片机的历史及发展。 接着讨论了单片机的特点及应用，使我们树立起学习单片机的目标。 接下来对常见及常用的单片机作了一个总体介绍，使我们了解了单片机更多的功能和特点。

观看教学视频:

单片机应用系统

1.1.2单片机内部基本结构

CPU

存储器定时器/计数器

中断系统P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口实为一小型计算机

从图中可以看到，MCS-51单片机在一块芯片中集成了微型计算机所具有的所有部件，是一个简单的微型计算机.从功能的角度来看，主要包括8个部分。时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。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）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ复位电路8051单片机的基本组成中央处理器CPU：8位，单片机的控制核心,完成运算和控制功能。内部RAM：片内数据存储器RAM,共256个RAM单元，用户使用前128个单元，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，掉电后数据丢失,后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：片内程序存储器FlashROM,4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。掉电数据不丢失.定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3，既可用作输入，也可用作输出。串行口：一个全双工串行口，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。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）时钟电路：片内振荡器和时钟产生电路，可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ8051单片机一个芯片内包含了微型计算机具有的基本部件,故它本身就是一个简单的微型计算机系统.单片机内部组成CPU存储器定时/计数器并行口串行口中断系统时钟系统观看教学视频:单片机的内部结构1.2学习单片机的准备

在线仿真学习环境

ISP下载实验板仿真学习环境

任务1-1KeilC51软件的使用

KeilC51启动窗口KeilC51软件的使用

建立工程文件1.目的与要求2.操作步骤3.任务小结观看教学视频KeilC51软件的使用任务1-1KeilC51软件的使用

KeilC51软件的使用

选择目标CPUKeilC51软件的使用

图2.17文本编缉窗口KeilC51软件的使用

增加文件到组中KeilC51软件的使用

选择文件类型KeilC51软件的使用

目标属性KeilC51软件的使用

产生执行文件KeilC51软件的使用

选择仿真方式KeilC51软件的使用

KeilC51内建了一个仿真CPU来模拟执行程序，该仿真CPU功能强大，可以在没有硬件和仿真器的情况下进行程序的调试。不过，软件模拟与真实的硬件执行程序还是有区别的，其中最明显的就是时序，具体表现在程序执行的速度和用户使用的计算机有关，计算机性能越好，运行速度越快。任务一个LED发光二极管的闪烁控制1.任务目的2.任务要求3.电路及器件4.硬件电路板制作5.程序及下载//程序：ex1_1.c//功能：控制一个信号灯闪烁程序#include<reg51.h> //包含头文件REG51.H，定义了MCS-51单片机的特殊功能寄存器sbitP1_0=P1^0; //定义位名称voiddelay(unsignedchari); //延时函数声明voidmain() //主函数{while(1){P1_0=0; //点亮信号灯

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