竞赛单片机部分讲义

竞赛单片机部分讲义第一页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2-1-1 MCS-51单片机的基本组成2-1单片机的基本结构时钟电路SFR和RAMROMCPU定时/计数器并行端口中断系统串行端口系统总线时钟源T0T1P0P1P2P3TXDRXD

INT0INT1（1） 一个8位微处理器CPU；（5） 四个８位的I/O并行端口；（2） RAM和特殊功能寄存器SFR（6） 一个串行端口；（3） 内部程序存储器（ROM）（7） 中断控制系统；（4） 两个定时/计数器；（8） 内部时钟电路。第二页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2-2MCS-51单片机引脚2-2-1MCS-51单片机引脚描述1．I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.72．控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP：程序存储器选择信号端和编程电源输入端RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚。第三页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.4MCS-51的时序及辅助电路2-4-1单片机的时钟电路。1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。2．外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。第四页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2-4-3 单片机复位电路及复位状态

单片机常采用上电复位和按键复位两种方式。

按键复位又分为按键电平复位和按键脉冲复位，按键电平复位是将复位端通过电阻与VCC相连，按键脉冲复位是利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。

上电复位电路，在通电瞬间，在RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，从而使单片机复位。第五页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2．8031最小应用系统

8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片外扩展EPROM。右图为用8031外接程序存储器构成的最小系统。第六页，共四十四页，编辑于2023年，星期一6-1-2MCS-51单片机的外部扩展性能

1.MCS-51单片机的片外总线结构

单片机都是通过片外引脚进行系统扩展的。为了满足系统扩展的要求，MSC-51系列单片机片外引脚可以构成如图6-3所示的三总线结构,即地址总线(AB),数据总线(DB)和控制总线(CB)。所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展。第七页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2．8031最小应用系统

8031是片内无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片外扩展EPROM。右图为用8031外接程序存储器构成的最小系统。第八页，共四十四页，编辑于2023年，星期一8-1键盘及其接口

8-1-1独立式键盘接口1.独立式按键结构

第九页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.独立式按键的软件结构

使用8255扩展I/O的独立式键盘

第十页，共四十四页，编辑于2023年，星期一8-1-2行列式键盘

1.键盘工作原理

行列式键盘原理电路

第十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.键盘工作方式（1）编程扫描工作方式8155扩展I/O口组成的行列式键盘

第十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期一①判断键盘上有无键按下

②去键的机械抖动影响

③求按下键的键号

④键闭合一次仅进行一次键功能操作

键扫描子程序框图第十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期一（2）定时扫描工作方式

定时扫描方式程序框图第十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期一（3）中断工作方式

中断方式键盘接口第十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期一3.键盘扫描方式

（1）扫描法扫描法是在判定有键按下后逐列（或逐行）置低电平，同时读入行（或列）的状态，如果行（或列）的状态出现非全1状态，这时0状态的行、列交点的键就是所按下的键。

（2）反转法（a）线反转法第一步（b）线反转法第二步

第十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期一4.行列式键盘接口

（1）通用并行扩展I/O口键盘接口

（2）8031串行I/O口扩展的键盘接口8031串行I/O口扩展的行列式键盘接口第十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期一

8-2显示器接口

8-2-1LED显示器接口

1.LED显示器结构与原理

（a）共阴极（b）共阳极（c）管脚配置

第十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.LED显示器与显示方式

N位LED显示器第十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期一（1）LED静态显示方式

四位静态LED显示器电路

第二十页，共四十四页，编辑于2023年，星期一（2）LED动态显示方式

八位LED动态显示器电路

第二十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期一LED显示器接口实例

（1）硬件译码器LED显示器接口利用硬件译码器的七段LED接口电路

第二十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期一（2）软件译码LED显示器接口

通过8155扩展I/O口控制的8位LED动态显示接口

第二十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期一

8-2-2LCD显示器接口

1.

LCD的基本结构及工作原理

液晶显示器基本结构

第二十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.LCD的驱动方式

（1）静态驱动方式

（2）时分割驱动电压平均化（a）驱动回路（b）驱动波形（c）真值表静态驱动回路及波形第二十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期一

3.

LCD接口实例（1）硬件接口电路

六位LED静态显示电路

第二十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期一3.8279键盘/显示器接口

8279是专用键盘、显示控制芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充分提高CPU的工作效率。8279与MCS-51接口方便，由它构成的标准键盘、显示接口在微机应用系统中使用越来越广泛。

4.8279接口和编程的一般方法①接口电路的一般连接方法

第二十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期一8279的键盘、显示电路及与8031接口第二十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期一9-1-3D/A转换器接口1.DAC的应用

(1)DAC用作单极性电压输出

(2)DAC用作双极性电压输出

(3)DAC用作控制放大器2.MCS-51与8位DAC的接口第二十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期一DAC0832与单片机连接1.直通方式

直通方式下工作的DAC0832常用于不带微机的控制系统。

2.单缓冲器方式

第三十页，共四十四页，编辑于2023年，星期一3.双缓冲器方式

双缓冲方式是指DAC0832内部“8位输入寄存器”和“8位DAC寄存器”都不应当在直通方式下工作。

8031和两片DAC0832的接口（双缓冲方式）

第三十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期一9-2 A/D转换器及其接1．

双积分型A/D转换器工作原理双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。双积分型A/D转换器虽然转换时间较长，但其外接元件少使用方便，性能/价格比高，故在一些非快变信号的采集通道中使用十分广泛。

双积分ADC电路原理图

第三十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期一2.MC14433与MCS-51单片机的接口MC14433与8031直接连接的接口方法第三十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期一4.逐次逼近型A/D转换器接口

逐次逼近型ADC基本原理逐次逼近ADC原理电路框图

第三十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期一5.ADC0809/0808ADC0809/0808为8路输入通道、8位逐次逼近式A/D转换器，可分时转换8路模拟信号。一．结构一个8位逐次逼近式A/D转换器、8路模拟转换开关、3-8地址锁存译码器和三态输出数据锁存器。二．引脚8路模拟量输入信号端：

IN0～IN78位数字量输出信号端：

D0～D7通道选择地址信号输入端：

ADDA、ADDB、ADDC多路转换开关ABCIN0IN1IN7A/D转换第三十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期一6.ADC0809与单片机连接A/D转换程序：

MOVDPTR，#0FE00H；ADC口地址

MOVA，#00 ；转换IN0 MOVX@DPTR，A ；启动A/D转换

LCALLDELAY ；等待转换结束

MOVXA，@DPTR ；取转换结果AD0～7ALEINTWRP2.0RDD0～7ADDABC

CLKEOCALESCOE≥1≥1111MCS-51ADC080983IN0～7第三十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期一10-1步进电机控制系统+27VMLAMLBMLC1K15K15K15K1K1K74068031P1.0P1.1P1.2GALEP2.3P2.0D7D0Q7Q0ALEA11A8A7A02732D7D0D7D0单片机控制三相步进电机原理图第三十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期一10-2 红外线感应自动门控制系统

第三十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期一10-2-2 红外线传感器集成芯片介绍

BISS0001芯片引脚第三十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期一

BISS0001芯片内部电路原理图

第四十页，共四十四页，编辑于2023年，星期一10-3 通用多点温度控制系统

10.3.1 系统网络结构

RS-485接口从机0#主机

RS-485接口……RS-485接口从机1#RS-485接口从机n#第四十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期一10-3-2 通信协议

1. 通信过程主机与从机的通信控制指令分两类：写指令和读指令。执行过程如下：（1）

写指令（单片机向从机写入参数）：单片机发指令——→从机接收指令——等待→反馈接收信息

（至主机，表明接收代码是否正确）。（2）

读指令（主机读从机相关参数，用于从机状态监控）：主机发指令——→从机接收指令——等待→从机取出参数给主机——→等待——→主机反馈接收信息（至从机，表明接收代码是否正确）。2. 通信设定在控制系统工作之前，所有主、从机均通过控制面板进行相关参数设定。主要设定内容如下：（1）

从机站号（2）

通