单片机技术与实践教案chap1暂定稿新课件

奉天承运,教务诏曰:近日偶闻理工院内有一干才童,正当妙龄,却已经头角峥嵘，对外号称08机制。甚感大业后继有人,特命师范寺之教卿刘健,自接此教谕之时,即刻携单片机秘籍传于众童,钦此!1奉天承运,教务诏曰:近日偶闻理工院内有一干才童,正当妙龄,却已经头角峥嵘，对外号称08机制。甚感大业后继有人,特命师范寺之教卿刘健,自接此教谕之时,即刻携单片机秘籍传于众童,钦此!2《单片机技术与实践》刘健3先修课程：数字逻辑电路计算机组成原理接口技术汇编语言课程性质：应用型课程5第一章单片机概述1.1单片计算机名词解释：微处理器：计算机系统核心部件（CPU），并不是一台完整的计算机。单片机：将CPU和其他接口电路集成于一个芯片之中，使其具有计算机的基本功能。6单片计算机（SCMC）SingleChipMicroComputer将中央处理器，随机存储器，只读存储器，中断系统，定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。单片机又可称为微控制器（MCU）MicroControllerUnit7单片机系统

在单片机芯片基础上，扩展其他电路或芯片构成具有一定应用功能的计算机系统。单片机应用系统

为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起。单片机开发系统单片机系统开发调试工具。91.2单片微型计算机发展简况1971年intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；(1位的也是这一年出现的)1973年intel公司研制成功80808位微处理器;1976年intel公司推出MCS-48系列8位单片机;1980年Intel推出首款8位单片机-8051Intel在80-82年陆续推出和8051指令系统完全相同，内部结构基本相同的8031、8052和8032等型号单片机，初步形成MCS-51系列，被奉为“工业控制单片机标准”。1084年intel出售了8051的核心技术：Philips、Atmel、Adi、Cygnal、Dallas……发展至今形成一个有近千种型号的庞大的51单片机家族。目前主要单片机厂商：Intel、Motorola、Philips、Atmel、Siemens、NS、LG、Winbond、Microchip、Epson、Nec、Cypress、Dallas、Oki、Fairchild、Fujitsu、Hitachi、Samsung、台湾凌阳……11CPU字长：8位、16位、32位时钟频率：6MHz、12MHz、20MHz双CPU结构，处理能力大大提高CPU的发展13片内存储器的发展所谓片内（相对片外）：集成在单片机芯片内的存储单元。扩大存储容量早期单片机(48系列)RAM：64—128字节ROM：1—2k字节寻址范围：1--4k（212）新型单片机(51系列)RAM：256字节ROM：8—16k字节寻址范围：1--64k（216）14电擦除可编程只读存储器E2PROM可在正常工作电压下进行读写，并能在断电情况下，保持信息不丢失。片内EPROM开始E2PROM化到FlashROMROM发展历程:掩模ROM→可编程ROM(PROM写入内容后不能修改)→EPROM(电信号编程,紫外线擦除)→E2PROM(电信号编程,电信号擦除)→FlashROM(电擦除速度快成本低)15加强片内输入输出功能早期单片机：并行输入/输出口、定时/计数器。现代单片机：大功率输入/输出口，可直接驱动VFD（荧光显示管）；LCD（液晶显示器）和LED（数码显示管）；片内A/D、D/A转换器；CRT控制器，LCD、LED驱动器，正弦波发生器，声音发生器，字符发生器，频率合成器等。17单片机制造工艺提高片内ROM中固化应用软件和系统软件18MCS-51单片机基本特性8位的CPU，片内有振荡器和时钟电路,工作频率为

1～12MHz（Atmel89Cxx为0～24MHz）片内有128/256字节RAM片内有0K/4K/8K字节程序存储器ROM可寻址片外64K字节数据存储器RAM可寻址片外64K字节程序存储器ROM片内21/26个特殊功能寄存器（SFR）4个8位的并行I/O口（PIO）1个全双工串行口（SIO/UART）2/3个16位定时器/计数器（TIMER/COUNTER）可处理5/6个中断源，两级中断优先级内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy）MCS-51指令集含111条指令191.4单片机的应用领域测控系统、智能仪表、数控机床、知能接口、计算机外设、办公自动化、光机电一体化设备、通讯设备、网络设备、汽车电子、消费类电子产品、智能楼宇设备……211、组成：

CPU(进行运算、控制)RAM(数据存储器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存储器)PC机：上述部件以芯片形式安装在主板上。单片机：上述部件被集成到单芯片中。通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。单片机则只是一片集成电路。（……100、48、40、32、28、20、16、8条引脚）。1.5单片机与计算机之异同222、功能：PC机：数据运算、采集、处理、存储、传输；单片机：控制（或受控于）外设。通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。1.5单片机与计算机之异同23任务：点亮一个发光管（8051）拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。2、振荡电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶振，电容，连上就可以了，按图1接上即可。

3、复位引脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。

4、EA引脚：EA引脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。25程序2:CLRP1.0START:SETBP0.0JBP0.0,LIGSETBP1.0SJMPSTARTLIG:CLRP1.0SJMPSTARTEND程序１：ORG10STAR:MOVP1,#0MOVP0,#0FFHSTL:JBP0.0,$JNBP0.0,$CPLP1.0SJMPSTL;两段程序的运行效果是一样的任务分析：第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED。详细内容见:仿真教学练习1之2008_LJ1A.DSN26某天某日某产房，你诞生了(Powerup,上电运行)，结果你不哭，医生把你提起来，屁股上狠狠一巴掌，你哇哇大哭(Reset,复位成功)，护士给你检查，看有没有传染病(EMI测试)，然后打预防针(绝缘处理)，没有问题后作记录(QCpass)，你的父母来接你回去(客户验收)。回家后你有了自己的新床(Pcb)，家里条件好，给你铺六张毛巾被(六层板)，可惜上面小窟窿太多(过孔太多)，父母把奶瓶给你，你终于获得了外部能量(PowerSupply)，否则你的自身能量会耗尽(BatterytooLow)。单片机一生一世的生活历程27你逐渐长大，吃的也多了，给你的食物老是不够(功耗太大，Powerwastetooheavy)，你偷偷打开冰箱狂吃一顿，结果吃的太多不消化了(过载，Overload)，差点绷断肠子(Routeburn,烧断走线)，还好你终于没事了，不敢吃那么多了(Reducepowerwaste，降低功耗)。后来你上学了，接受好多新的知识(Newprocedure)，但是没有实际经验(未调试的)，结果工作时发现那些知识不能照用，还要更多地学习别人的经验(Copyprocedure，拷贝程序)，不过你还是不断发现臭虫(Bug),只好请教灭虫专家来解决(调试高手)。29终于你的工作稳定了，你开始进入日复一日的工作状态(EndlessLoop)，你很烦，于是老是出错误(Outoforder，程序跑飞)，结果老板开始盯紧你(软件陷阱)，你被当场抓住修理一通，马上老老实实干活了(程序恢复)。终于有个姑娘闯入你的生活(Interrrupt，中断)，使你忘记别的一切(优先级最高)，你完全浸入爱河(进入中断服务子程序)，大手大脚地花钱(Large模式)，很快就结婚了(双CPU运行)，你马上发现你的储蓄不够用了(RAMResourcetoolow），需要精简节约(Compact模式),婚假也结束了，你又回去上班了(Reti，退出中断服务程序)。30后来日子越过越枯燥，老婆批评你脑袋不够用(Mips太低\每秒百万条)，不会算计(没有浮点运算能力)，你对她的话一耳进一耳出(FIFO),你对老婆也爱理不理了(优先级降低)，这时一个小姑娘勾引你，你马上动心(抗干扰能力差)，幸好你老婆及时发现，严防紧守，你放弃了企图(丢弃乱码)。日子恢复平静，一晃三十余年过去，你发现你身边的年轻人都用全新的知识装备着，他们都是在ARM名牌大学毕业的，开着Linux的车子，大把花着票子(海量存储)。你低头看自己，发现自己只是在51职业技术学院毕业，骑着Masm汇编的破单车，手里钱少的可怜(256ByteRAM内存)。31你被迫到人才市场找工作赚点外快(外存贮扩展)，但也最多只有64KB，老婆不满意,与一ARM９私奔，你无力追敢，只好由它而去，到如今发现自己已经是多年前的旧货，降价处理了，你这样的都是一麻袋一麻袋的。你长吁短叹，终于选择退休，靠养老金活着，开始疾病缠身，你的牙齿有了问题(IO口驱动力下降),你说话不清楚(TXD发射失败)，耳朵也不灵(RXD接收不灵)，你的胃也不好，存不住食物(ALE锁存失败)，32你终于因心肌梗死而送到医院，医生手持电击手柄给你通电(高压测试)，但你无法苏醒(复位失败)，医生只好拔掉你的输液管(关闭电源)，你看了这个乱七八糟的世界最后一眼(实验室现场)，终于闭上了双眼(PowerDown)了。医生和护士(其它同学)面无表情的甩手而去，你的亲人(设计者)含泪将你送往火葬场(拉圾堆)…….33单片机的常用名词总线:

指能为多个部件服务的信息传送线，在微机系统中各个部件通过总线相互通信。地址总线:

它是传送由CPU发出的用于选择要访问的器件或部件的地址。数据总线:

它是用来传送微型机系统内的各种类型的数据。34汇编:是能完成一定任务的机器指令的集合。二进制数:

只有0和1两个数码，基数为二。16进制数:采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16个数码，其中A-F相应的十进数为10-15，基数是16。指令:

是计算机所能执行的一种基本操作的描述，是计算机软件的基本单元。35存储器:

用来存放计算机中的所有信息：包括程序、原始数据、运算的中间结果及最终结果等。中断:中断是单片机实时地处理内部或外部事件的一种内部机制。当某种内部或外部事件发生时，单片机的中断系统将迫使CPU暂停正在执行的程序，转而去进行中断事件的处理，中断处理完毕后，又返回被中断的程序处，继续执行下去。36掉电保护:

指在正常主电源掉电时，迅速用备用直流电源供电，以保证在一段时间内信息不会丢失，当主电源恢复供电时，又自动切换为主电源供电。RAM随机存取存储器:主要用来存放各种输入数据、输出数据、中间结果、最终结果以及与外存交换的信息等，当掉电后，RAM中所存储的信息都将消失。ROM只读存储器:ROM通过特别手段可将信息存入其中，并能长期的保存被存储的信息，一般的情况，CPU只能对它进行写入操作，当断电后，ROM中所存储的信息不会消失。37波特率:即每秒钟传送二进制数的位数，波特率越高，数据传输的速度越快。UART通用异步接收器/发送器:

用于数据的串/并转换，硬件UART由三部分组成：接收部分、发送部分和控制部分，接收和发送都具有双缓冲结构。D/A转换:即将二进制数量转换成与其量值成正比的电流信号或电压信号。A/D转换:

即将模拟量转换成相应的数字量，然而送计算机处理。38Eprom存储器:

一、紫外光擦除的EPROM它的基本存储电路由一个浮栅雪崩注入MOS管和一个普通MOS管组成。其中浮栅雪崩注入MOS管作为存储器用，另一个普通MOS管作为地址选择用。二、电擦除可编程E2PROM：它的某些型号编程和擦除可在普通电压下进行，另外，它是实行在线操作的，既在写入一个字节的数据之前，自动的对要写入的单元进行擦除。39串行方式:指数据的各位分时传送，只需一条数据线，外加一条公共信号地线和若干条控制信号线。并行方式:

指数据的各位同时传送，每一条数据都需要一条传输线。SLEEPMODI睡觉模式:

保证程序内部运行，但与外部的传输等动作已停止的一种运行模式。40I2C:输入与输出共用一条传输线，而时钟由另一条线控