单片机原理与应用-基于AT89S51+Proteus仿真 第2版 课件 第1章 绪论

单片机原理与应用第1章绪论内容指南本章主要介绍单片机的概念、特点、应用领域和发展趋势，目前主流的单片机系列及其特点，学习和实践单片机的两个重要软件工具及仿真开发步骤。学习目标●掌握单片机的概念及特点。●了解单片机的应用领域及目前主流的单片机系列。●初步了解Proteus和Keil

uVision软件的功能及仿真开发步骤。第1章概述本讲提纲关于本课程什么是单片机为什么要学单片机怎样才能学好单片机第1讲课程导论第1章概述专业必修课课程基础是大学计算机基础、C语言程序设计、数字电子技术是学习DSP、ARM嵌入式系统基础是一门实践性很强的课程课程性质第1章概述课程目标知识目标：●单片机的概念、特点、用途和基础知识；●单片机的内部资源及工作原理；●单片机的编程语言与编程技术；●单片机应用系统的设计与开发技术。第1章概述课程目标能力目标：●能使用单片机的编程语言进行简单的应用程序设计；●能在通用编程环境Keil

uVision下编程调试单片机程序；●能使用仿真软件Proteus仿真单片机应用系统；●能进行简单的单片机应用系统的分析和设计。第1章概述课程目标素质目标：●具有求知热情和探索精神；●具有严谨求实的科学态度和刻苦钻研的工作作风；●具有创新思维和创新意识。第1章概述理论课：48学时，讲述工作原理及编程应用实验课：16学时，巩固和实践教学内容与学时安排第1章概述理论课教学内容与学时第1章绪论 4学时第2章单片机结构及工作原理 8学时第3章指令系统与汇编语言程序设计 4学时

第4章单片机的C语言与程序设计 8学时第5章单片机的中断系统 6学时第6章单片机的定时/计数器 6学时第7章单片机的串行接口 4学时第8章单片机的系统扩展 6学时第9章单片机应用系统设计 2学时第1章概述1.什么是单片机？单片机是单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）的简称。是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口和中断系统、定时器/计数器等部件集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机。第1章概述

单片机是为嵌入式应用而生。嵌入式应用：能嵌入到对象体系中，以实现对象体系智能化为目的的一类微型计算机。技术要求：必须满足对象体系的体积、功耗、环境和产品成本等要求发展方向:

与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与可靠性

第1章概述众多小型对象系统（如家电、仪器仪表、信息通信产品、工控单元…）都是嵌入式计算机系统（核心部件就是单片机）。第1章概述硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称软件系统+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什么是单片机？首先回顾一下通用微型计算机系统的构成第1章概述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设备输出接口设备运算器控制器存储器单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机（SingleChipMicrocomputer）

—单片机就是一个芯片(IC引脚数从8,16…100)第1章概述通用微型计算机单片机通用微型计算机由多个IC芯片组装在一个主板上所有单元都组装在一个IC芯片上第1章概述通用微型计算机单片机通用微型计算机由多个IC芯片组装在一个主板上所有单元都组装在一个IC芯片上数据RAMCPU并行I/O程序ROM定时/计数器串型端口中断控制器扩展I/O端口系统总线（DB、AB、CB）第1章概述单片机的特点体积小，集成度高抗干扰能力强，可靠性高优异的性能价格比低电压，低功耗发展迅速，前景广阔。嵌入容易，用途广泛。由于它的结构及功能特点（控制功能强、体积小可靠性高、低电压低功耗、性价比高、易于产品化），单片机也被称为微控制器MicrocontrollerUnit（MCU）或嵌入式微控制器

EmbeddedMicrocontrollerUnit（EMCU）。为什么能够获得大量的应用？可以嵌入到机电、电气、电子产品中——嵌入式应用系统第1章概述单片机的应用领域无所不在，无所不能。工业自动化仪器仪表家用电器汽车信息通信产品MCU目前，单片机-嵌入式技术已在工业、农业、军事、保安、金融、仪器仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域等等领域得到广泛的应用。可以说：无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。第1章概述单片机应用系统单片机应用系统单片机应用系统:由硬件系统和软件系统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任务的程序本课程的重点1.掌握单片机应用系统硬件原理2.掌握程序设计与调试的基本技能单片机＋外设＋硬件软件程序第1章概述彩灯控制器单片机+外设+程序单片机应用系统第1章概述单片机的历史及发展单片机的发展：从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位机）、MCS-51（8位机）和MCS-96（16位机）3大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列….由于51系列单片机具有开放的系统架构、灵活可靠的工作性能、低廉的价格，因而获得了很大的成功。第1章概述单片机的发展趋势：高集成度、高性能、低功耗、高性价比MicroControllerUnitSingleChipMicrocomputer→8位基于51内核的单片机仍然是主流机型。单片机（SCM）→微控制器（MicroControllerUnit）位数不断增加：4位→8位→16位→32位外设接口内置化：ADC、DAC、PGA、USB……第1章概述＊按用途分类可分为通用型和专用型两大类＊按位数分类可分为4位、8位、16位、32位＊按CPU架构可分为CISC和RISC两大类。＊按环境温度等级分为民用级、工业级、汽车级、军用级。＊芯片的封装形式也有多种多样：DIP、QFP、PLCC单片机的分类第1章概述MCS-51内核单片机系列Intel，Atmel，Philips，Siemens，Siliconlab,STC美国微芯片(Microchip)公司的PIC16、PIC17、PIC1400系列(高性价比、RISC指令系统);美国德州仪器TI公司的MSP430系列(超低功耗、RISC指令集、存储体系为普林斯顿结构);AVR系列单片机（高速、功能强、低功耗、低价位）；ARM(AdvancedRISCMachines)公司提供的ARM内核32位MCU，支持实时操作系统WindowsCE、Linux等。

主流的单片机品种8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。第1章概述2.为什么要学单片机？单片机是机电产品智能化的重要途径，可实现产品的升级换代单片机应用领域宽，单片机技能人才社会需求广泛，具有很好的就业前景单片机知识与具体专业技术相结合可产生更大的创造力和发展潜力第1章概述3、怎样学习单片机教学目标——掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备——单片机硬件、软件、接口、开发工具四方面知识硬件系统软件系统接口系统开发工具第1章概述硬件系统（CPU，RAM，IO，T/C，INT，UART）存储器输入/输出单元定时/计数器中断系统串行通信第1章概述软件系统C51语言程序汇编语言程序第1章概述接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）键盘电路数码管键盘模数转换数模转换可编程接口第1章概述单片机自身没有编程开发能力，必须借助软件开发工具编写调试应用软件。单片机实验箱软件开发工具第1章概述开发工具——PROTEUS单片机仿真软件

第1章概述

KeilC51简介

KeilC51是51单片机软件开发的C语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；也可以与Proteus软件联合进行仿真。开发工具——

Keil集成开发环境软件第1章概述仿真运行效果第1章概述学好这门课程的建议多练多实践（计算机是“玩”出来的，只学不练用不好计算机，单片机也一样），仿真设计或实验板都行课前预习、课后复习、勤做练习、及时提问强化记忆（在理解的基础上该记的东西一定要记，不记忆一些基本和必要的内容就谈不上应用）多看案例和阅读编写程序（相关参考书非常多）网上有很多学习单片机的网站，视频

第1章概述单片机电源模块按键音乐输出LED显示数码管显示红外遥控继电器控制串行模块关于实验板第1章概述单片机仿真软件-Proteus应用简介第2讲学习和实践单片机的两个重要软件工具程序开发软件-Keil

uVision应用简介第1章概述Proteus是电路分析与实物仿真软件（ISIS和ARES）英国LabcenterElectronicsLtd.开发提供原理图绘制、单片机系统仿真与PCB设计等功能（部分功能类似于Multisim软件）

可仿真多种MCU，如51、AVR，PIC，MSP等可仿真许多电子元件，如阻容元件、开关、晶体管、集成电路、液晶显示器等可提供多种调试虚拟仪器，如示波器、信号源等单片机仿真软件-Proteus应用简介第1章概述ISIS——智能原理图输入系统数字与模拟电路原理图绘制数字与模拟电路仿真运行单片机汇编程序编译调试(IntelligentSchematicInputSystem)ProteusISIS模块第1章概述单片机系统原理图数字与模拟电路原理图绘制第1章概述测频电路原理图第1章概述可利用线路探针进行电路测量利用不同颜色电路连线显示相应电压利用箭头显示电流方向探针实时显示电压/电流值暂停时，使用VirtualInstruments按钮，可显示元件参数信息

数字与模拟电路仿真运行第1章概述虚拟示波器第1章概述调幅信号输出信号发生器参数设置虚拟信号发生器第1章概述数字时钟信号激励源

数字时钟信号输出第1章概述区域1区域2区域3区域4区域5区域1：电路图编辑窗口，其中的蓝色方框标示了当前的绘图区的大小，电路图只能画在方框内。区域2：预览窗口，显示的是当前整个图纸的缩略图区域3：对象选择及元件列表区区域4：模型工具栏区域5：仿真执行按键第1章概述ProteusISIS模块绘制电路原理图主菜单命令工具栏元件挑选按键先挑选绘制电路原理图中用到的元件，放入列表。然后进行元件的连接。第1章概述挑选元件挑选元件对话框，在“Category”按所选元件先选择所属类别，然后在中间区域出现的元件型号中再作选择。第1章概述放置对象及调整选择了元件，拖到编辑区，未放下的状态。元件已经放下。第1章概述“电源”及“地”的选择第1章概述对象的编辑双击对象，会弹出对象的属性框，可作修改。移动、旋转等操作，鼠标右键点击改变元件方向的操作命令第1章概述电气连线Proteus有自动捕捉功能，只要鼠标移动到元件的端点附近，即会出现可以连线的标记。只需用鼠标左键点击一下，再拖动到目标端点再次点击左键即可。禁止符号预留空间太小连好的电线第1章概述设置标签功能相对独立的电路模块可单独画为一块，与其他电路的连接可采用标签（Label），保持整体电路图的有序。电气连线标签工具ADC0808AT89C51名为OE的标签第1章概述仿真测试左键单击一下选中单片机，再点击一下，弹出一个对话框，在其中的“ProgramFile”栏目中填入程序的目标文件（后缀是HEX的文件），或者点击空白框的右边的文件夹图标进行浏览查找需要的的HEX文件。第1章概述仿真执行第1章概述ARES——高级布线与编辑软件(AdvancedRoutingandEditingSoftwae)

PCB布局布线设计输出ProteusARES模块第1章概述

KeilC51简介

KeilC51是51单片机软件开发的C语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；也可以与Proteus软件联合进行仿真。Keil

uVision集成开发环境第1章概述Keil

集成了项目（Project）管理、源代码(SourceCode)编辑、程序调试(Debug)和flash编程等多种应用程序于一体。其Cx51编译器可以支持所有8051的衍生产品的开发，同时支持第三方开发工具。应用μVision3开发程序时，首要的一件事就是新建项目。不建立项目的话，可以进行源程序的编写，但是不能编译。第1章概述创建项目新建项目指令弹出的对话框填入项目名称在随后弹出的CPU器件的选择对话框中，按项目需求选定CPU型号，μVision3将按所选器件自动设置默认的工具选项，简化了项目的配置过程。第1章概述添加程序文件建立项目之后，用户的程序文件通过“添加”的方式加入项目，可以是新建的文件，也可以是已有的文件。新建文件的过程和WAVE6000类似，需要保存为“.asm”或“.c”。添加文件命令弹出的“添加文件”对话框鼠标右键单击“SourceGroup”第1章概述编译项目及调试编译之前，对调试环境做些设置。初学时，可按默认值或作少许选择，熟悉后，再按需要做设置。第1章概述常规配置选中以产生目标代码第1章概述编译项目快捷图标菜单指令第1章概述仿真执行程序进入仿真执行环境才可以执行。“调试”菜单命令“调试”快捷图标第1章概述