单片机原理与C51编程 第一章 绪论

微机原理及接口技术PrincipleofMicrocomputerandInterfaceTechnology主讲教师：刘军开课院系：电气学院测控系办公室：技术中心B区413室E-mail:liujun@电话：64300980*3059课程简介：

本课程是电气类专业的专业基础课程。主要讲述单片机的工作原理及实际应用。以Atmel89C51系列单片机为主线，介绍单片机的原理、片内资源的使用方法、程序设计及单片机应用系统的设计方法。课程以目前工程实际流行应用的C51为程序设计语言。本课程是一门实践性、应用性很强的课程，主要培养学生的动手能力、设计应用系统的能力。除课堂教学外，安排大量实验并配备专门的课程设计环节。仅仅听懂还不够,重在培养动手能力第一章绪论——2学时第二章MCS-51单片机的硬件结构——6学时第三章C51程序设计——4学时第四章MCS-51的中断系统——4学时第五章MCS-51的定时器/计数器——4学时第六章MCS-51最小系统设计与应用——4学时第七章MCS-51的串行口——4学时第八章MCS-51单片机系统扩展——4学时第九章MCS-51单片机输入、输出通道——4学时课程讨论、习题解答、期中测试、机动——12学时课程主要内容：48学时实验一：一个简单的微机控制系统----彩灯控制系统的认识

（2学时）实验二：开关控制彩灯系统-----三-八译码器

（2学时）实验三：报警控制系统----报警发生器

（2学时）实验四：交通灯控制系统

（2学时）实验五：秒表计控制系统

（2学时）实验六：3×3矩阵式键盘识别技术

（2学时）实验七：综合实验（根据所学知识、自行设计）（2学时）

课程主要实验：14学时教学及考核：教学方法：多媒体+板书基础知识：数字电路、C语言程序设计考核方法：

闭卷考试最终成绩=卷面成绩×60%+期中测试×20%+平时成绩×20%1、宋彩利、孙友仓等。单片机原理与C51编程。西交大出版社。（教材）2、徐煜明。C51单片机及应用协同设计电子工业出版社3、田希晖、薛亮儒。C51单片机技术教程。人民邮电出版社。4、李华等。NCS-51系列单片机实用接口技术。北京航空航天大学出版社5、余拥权。ATMEL89系列单片机应用技术。北京航空航天大学出版社网络资源：教材及学习资料：

新华龙电子：/51单片机世界：/

单片机C语言：/

单片机学习网：/周立功单片机：/第一章绪论1.1单片机的发展概况1.2单片机的应用及发展趋势1.3单片机控制系统基础知识1.4KeilC单片机开发软件第一章绪论第一章绪论第一章绪论1.1单片机的发展概况

1971年Intel公司制造出第一片微型机芯片4004之后，开始了微型机时代。将微处理器、存储器和外围设备集成到一块芯片上，这就是单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），简称单片机。单片机是应工业测控而诞生的，它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故也叫单片微控制器（SCMSingleChipMicrocontroller），它在控制领域大显身手，装入到各种智能化产品之中，所以又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)，也有文献中称为微控制器单元（MCUMicrocontrollerUnit）。1.1单片机的发展概况

第一阶段（1974年-1976年）:初级阶段因受工艺技术水平的限制，单片机结构和功能都很简单。例如仙童公司生产的F8单片机，内部仅有8位CPU，64字节RAM和2个并行口，还需一些其他芯片才能组合成一台完整的微型机。

第二阶段（1976年-1978年）:低性能阶段以美国INTEL公司的MCS-48为代表。该系列单片机内集成有8位CPU、并行I/O接口、一个8位的定时/计数器、片内64或128字节RAM，程序存储空间最大4KB，但无串行通信口，不宜多机使用。1、单片机的发展历史1.1单片机的发展概况第三阶段（1978年-1983年）:高性能阶段仍采用8位CPU，但有多级中断功能、串行通信接口、16位的定时/计数器，片内ROM、RAM容量加大，寻址空间范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换器接口。生产厂家众多，产品系列也特别多，主要有INTEL公司的MCS-51，MOTOROLA公司的6801和ZILOG公司的Z8等。具有优异的性价比，获得了广泛应用。尤其是MCS-51系列，特别适合于控制应用，在我国教育和经济建设等各个领域大显身手，经久不衰，是我国单片机应用的主流系列。1.1单片机的发展概况第四阶段（1983年~）:新一代阶段单片机的含义已发生了根本改变。目前仍然保留单片机这一习惯叫法，但实际是指“Single-chipMicrocontroller”。新一代单片机有如下几方面特点：CPU仍以8位为主流，并不断完善。另一方面发展了16位、32位的单片机。早期多使用CISC（ComplexInstructionSetComputer）系统结构，近来RISC（ReducedInstructionSetComputer）单片机已大力发展。RISC单片机中，除指令集精简外，一般都用单字长指令和流水线操作方法，大大加快了指令的运行速度。1.1单片机的发展概况按片内程序存储器的类型不同分为：ROM型、EPROM型、无ROM（Romless）型和低成本的OTP（OneTimeProgrammableROM）型、E2PROM型，近年来，FlashROM已获得了普遍发展。产品日趋复杂化、多样化、专用化：集成嵌入了一些外设与一些外设驱动单元，如通用接口、看门狗（Watchdog）、A/D和D/A、LCD驱动单元、遥控键盘、语音接口、串行总线I2C，甚至通用串行总线USB、控制器局域网CA）等。多采用CMOS工艺，出现双时钟、低电压单片机：大大降低了系统功耗。时钟速度大幅提高，有的已达100MHz以上。引脚数过去多为40PIN，现在已向两个方向发展——多引脚（100PIN以上）和少引脚（20PIN以下）。1.1单片机的发展概况2、典型的8位单片机产品Intel公司的单片机

其产品有MCS-48、MCS-51和MCS-96三大系列几十个型号的单片机。MCS-51系列单既包括三个基本型号8031（无ROM型）、8051（ROM型）、8751（EPROM型）。ATMEL公司的单片机

ATMAL公司在1994年以E2PROM技术和Intel公司的80C31单片机核心技术进行交换，从而取得80C31核的使用权。先进的Flash技术和80C31核相结合，生产出具有8051结构的Flash型和EEPROM型单片机（尤其是89C51和89C52）1.1单片机的发展概况

Motorola公司的单片机

8位机有68HC05、68HC08和68HC11几种。68HC05是Motorola公司推出的一种采用HCMOS技术的8位单片机，是世界上产量排名第一的著名单片机CPU。

TOSHIBA公司的单片机具有功能强、可靠性高、价格低等特点，特别适合于空调、电冰箱等家电产品。

Philips公司的单片机Philips公司生产8051结构的80C51系列8位单片机、采用8051结构的16位单片机、以68000为核的16位单片机。

1.2单片机的应用及发展趋势在智能仪表中的应用广泛地应用于电力系统、交通运输工具、计量等各种仪器仪表之中，使仪器仪表智能化。在机电一体化中的应用机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于—体，具有智能化特征的机电产品。在实时控制中的应用如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。汽车电子中微型控制器的使用越来越多。1、单片机应用1.2单片机的应用及发展趋势单片机在分布式多机系统中应用

分布式多机系统具有功能强、可靠性高的特点。在比较复杂的系统中，都采用分布式多机系统。单片机在家用电器等消费类领域中的应用

目前家用电器几乎都是单片机控制的电脑产品．例如：空调、冰箱、洗衣机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器、电子宠物、手机、MP3等。1.2单片机的应用及发展趋势2、单片机发展趋势低成本高度集成的单片机片上系统（SOC）重要发展趋势，是寻求应用系统在芯片上的最大化解决方案。因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。8位单片机的市场份额依然领先“让事情尽可能简单”的原则有助于更快地完成系统设计、验证并投入生产，同时减少潜在问题。处器理的多核结构

在数字通信和网络中的应用，对处理器提出了更高的要求。为适应这种情况，现在已出现多核结构的处理器。1.2单片机的应用及发展趋势功耗更低新推出的单片机的功耗越来越小，很多单片机都有多种工作方式，包括等待、暂停、休眠、空闲、节电等工作方式。电压范围更宽

扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是现在新推出的单片机的一个特点。工艺更先进和封装更小现在单片机的封装水平已大大提高，有越来越多的单片机采用了各种贴片封装形式，以满足便携式手持设备的需要。1.2单片机的应用及发展趋势开发形式、手段和工具

目前借助于JTAG接口构成JTAG调试器，直接从CPU获取调试信息而使得产品的设计简化，从而使得开发工具的价格反而要低于ICE。用高级语言代替汇编语言也渐成趋势，典型的单片机都推出了自己的C编译器。其中KeilC51的编译效率已达到很高水平。1.3单片机控制系统基础知识1、数制的概念数制即进位计数制是按进位原则进行计数的一种方法。常用的有十进制、十六进制、二进制等。十进制十进制数是人们最熟悉的一种数制，它的基数为10，数码为０、１、２、3、4、5、6、7、8、９，进位规则是“逢十进一”。二进制计算机采用二进制数，它的基数为2，只有0和1两个数字符号，进位规则是“逢二进一”。1.3单片机控制系统基础知识十六进制十六进制数的基数为16，有效的数码是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F分别对应十进制的10、11、12、13、14、15，进位规则为“逢十六进一”。在表示数的时候，为了区分不同的数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母，通常用B（Binary

）表示二进制，D（Decimal）表示十进制（通常不加字母），O（Octal）表示八进制，H（Hexadecimal）表示十六进制。

1.3单片机控制系统基础知识表1二、十、十六进制数之间对应关系十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制0000008100081