项目1 闪烁灯的设计与制作

单片机系统设计与制作

项目1闪烁灯的设计与制作目录

知识链接一、单片机概述二、MCS-51单片机的硬件系统任务实施一、任务分析二、安装与调试三、KeilC51的应用四、Protues仿真软件的应用目录

知识链接二、MCS-51单片机的硬件系统任务实施一、任务分析二、安装与调试三、KeilC51的应用四、Protues仿真软件的应用一、单片机概述1、微型计算机（1）概述微型计算机（Microcomputer）简称微机，是计算机的一个重要分类。优点：体积小、重量轻、功耗低、价格便宜。1、微型计算机（2）结构微机硬件系统软件系统微机系统所使用的各种程序的总称。构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。2、单片机简介图1.1微型计算机系统组成示意图冯．诺依曼结构2、单片机简介CPUROMRAM定时器/计数器接口接口单片机单片机:单片微型计算机的简称，又称MCU（MicroprogrammedControlUnit微控制器）将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。2、单片机简介1体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。2运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。3结构灵活，易于组成各种微机应用系统。4应用广泛。特点2、单片机简介图1.2MCS-51单片机的系统结构框图3、单片机的发展及应用第一阶段（1976～1978年）低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。第二阶段（1978～1982年）高性能单片机阶段。带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线、控制总线、较丰富的指令系统等。第三阶段（1982～1990年）16位单片机阶段。第四阶段（1990～

）微控制器的全面发展阶段。发展概述3、单片机的发展及应用发展趋势123低功耗CMOS化微型单片化主流与多品种共存3、单片机的发展及应用应用领域1在智能仪器仪表上的应用；2在工业控制中的应用；3在家用电器中的应用；4在计算机网络和通信领域中的应用；5医用设备领域中的应用；6工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域的应用。4、典型单片机介绍MCS-51单片机系列MCS51-单片机51系列（基本系列）52系列（增强系列）128BRAM，4KE2PROM2个定时器/计数器256BRAM，8KE2PROM，增加一个定时器/计数器4、典型单片机介绍MCS51-单片机C51系列S51系列最高工作频率24MHz，不支持ISP，电源电压4.8V~5.3V,已停产。最高工作频率33MHz，支持ISP，电源电压4V~5.5V,向下兼容，可加密，集成看门狗。MCS-51单片机系列MCS-51单片机的结构不包含存储器输入设备中断系统定时器/计数器ABCD提交CPUE显示器F多选题1分目录

知识链接一、单片机概述任务实施一、任务分析二、安装与调试三、KeilC51的应用四、Protues仿真软件的应用二、MCS-51单片机的硬件系统1、结构及引脚功能内部结构中央处理器（CPU）并行I/O口（32根I/O线，4个P口）数据存储器（RAM）外部可扩展ROM、RAM各64K程序存储器（ROM）全双工串行口2个16位的定时器/计数器时钟电路中断系统（5个中断源，2个中断优先级）1、结构及引脚功能图1.3MCS-51单片机引脚1、结构及引脚功能STC89C521204021VCCGND1、结构及引脚功能引

脚第

二

功

能P3.0RXD串行口输入端P3.1TXD串行口输出端P3.2INT0外部中断0请求输入端，低电平有效P3.3INT1外部中断1请求输入端，低电平有效P3.4T0定时器/计数器0计数脉冲输入端P3.5T1定时器/计数器1计数脉冲输入端P3.6WR外部RAM写选通P3.7RD外部RAM读选通表1.1MCS-51单片机P3口第二功能2、存储器（1）存储器的特点按物理结构划分片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器按逻辑结构划分片内外统一寻址程序存储器（共64KB）片内数据存储器（256KB）片外数据存储器（64KB）2、存储器图1.4MCS-51单片机存储器结构2、存储器程序存储器（ROM）的空间内部4K：0000H~0FFFH即0000000000000000B~0000111111111111B外部60K：1000H~FFFFH即0001000000000000B~1111111111111111B注：一个地址对应8bit（1Byte，或1B）12位地址对应212B=22×210B=4KB空间16位地址对应216B=26×210B=64KB空间2、存储器数据存储器（RAM）的空间内部128B：00H~7FH即00000000B~01111111B外部64K：0000H~FFFFH即0000000000000000B~1111111111111111B注：一个地址对应8bit（1Byte，或1B）8位地址对应28B=256B空间，一半用作RAM，另一半为SFR。16位地址对应216B=26×210B=64KB空间2、存储器（2）程序存储器

用于存放单片机执行的程序及表格。操

作入口地址复位0000H外部中断00003H定时器/计数器0溢出000BH外部中断10013H定时器/计数器1溢出001BH串行口中断0023H2、存储器（3）数据存储器

MCS-51单片机片内、外数据存储器分别单独编址，通过不同的指令访问。片内RAM7FH00H片外RAMFFFFH0080H007FH0000HMOVMOVX地址重叠2、存储器片内数据存储器51系列含内部数据存储器区域128B（00H～7FH）和特殊功能寄存器SFR128B（80H～FFH），二者连续而不重叠。FFH80H7FH00HSFR内部RAM7FH30H2FH20H1FH00H数据缓冲区位寻址区工作寄存器区2、存储器①工作寄存器区也称通用寄存器，分成4组，每组8个寄存器（R0～R7）。程序状态字PSW中的PSW.3（RS0）和PSW.4（RS2）两位来选择使用哪一组。②位寻址区20H～2FH单元，共计16×8=128位，位地址范围为00H～7FH。③数据缓冲区30H～7FH是数据缓冲区，也即用户RAM区，共80个单元。

2、存储器工作寄存器区00HR0

工作寄存器0组

……07HR708HR0工作寄存器1组……0FHR710HR0工作寄存器2组……17HR718HR0工作寄存器3组……1FHR7表1.351系列单片机工作寄存器的配置3、时钟电路与时序（1）时钟信号的产生在MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路。图1.6时钟振荡电路3、时钟电路与时序时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。电容C1和C2：10~30pF瓷片电容晶振频率频率范围：1.2～24MHz

常用：6MHz、12MHz、11.0592MHz（2）引入外部脉冲信号多单片机系统时钟同步，外部时钟是经XTAL2引脚注入。

3、时钟电路与时序（3）CPU时序时序：CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序，以时钟脉冲为基准。①节拍与状态节拍P：一个时钟周期，时序最小单位。状态S：两个节拍P1、P23、时钟电路与时序②机器周期一个机器周期为6个状态，并依次表示为S1～S6。由于一个状态又包括两个节拍，因此，一个机器周期总共有12个节拍，分别记作S1P1、S1P2、…、S6P2。③指令周期执行一条指令所需要的时间，最大的时序定时单位。机器周期数越少的指令执行速度越快。MCS-51单片机通常可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令等三种。四周期指令只有乘法和除法指令两条，其余均为单周期和双周期指令。3、时钟电路与时序图1.7MCS-51单片机的取指/执行时序（a）单字节单周期指令；(b)双字节单周期指令；(c)单字节双周期指令3、时钟电路与时序1指令周期=1、2或4机器周期1机器周期=6状态周期=12时钟周期1状态周期

=2时钟周期总结fosc=12MHz时，一个机器周期为1μs；

fosc=6MHz时，一个机器周期为2μs。例3、时钟电路与时序fosc=12MHz时，一个机器周期为1μs；执行单周期指令INCA,需要1μs；执行双周期指令MOVR1，20H，需要2μs；执行四周期指令

MULAB，需要4μs。例

4、单片机工作方式（1）单片机的复位电路

单片机复位：使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

复位条件：RST（P9）加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）以上的高电平。

复位电路：

上电复位：接通电源的瞬间复位。

按键复位：按键按下的瞬间复位。4、单片机工作方式图1.8单片机常见的复位电路（a）上电复位电路；（b）上电、按键复位电路R2>>R14、单片机工作方式复位设置：①复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H开始执行。②SP值为07H，表明堆栈底部在07H。一般需重新设置SP值。③P0～P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。4、单片机工作方式（2）单片机的低功耗方式对于MCS-51系列机型来说，它们有待机方式和掉电保护方式两种低功耗方式。PCON的相关位可以确定当前的低功耗方式。SMOD：波特率倍增位；GF0，GF1：通用标志位；PD：掉电方式位，PD＝1为掉电方式；IDL：待机方式位，IDL＝1为待机方式；位序B7B6B5B4B3B2B1B0符号SMOD///GF1GF0PDIDL4、单片机工作方式①待机方式将PCON寄存器的IDL位置“1”，单片机则进入待机方式。通常在待机方式下，单片机的中断仍然可以使用，这样可以通过中断触发方式退出待机模式。②掉电保护方式将PCON寄存器的PD位置“1”，进入掉电保护方式，切换到备用电源。目录

知识链接一、单片机概述二、MCS-51单片机的硬件系统任务实施一、任务分析二、安装与调试四、Protues仿真软件的应用三、KeilC51的应用三、KeilC51软件的应用1启动KeilC51，进入KeilC51编辑界面；2建立一个新工程；3选择保存的路径，输入工程文件的名字，点击保存；4选择单片机的型号；5新建源程序文件并保存；6添加源程序至工程中；7输入源代码；8生成HEX代码。目录

知识链接一、单片机概述二、MCS-51单片机的硬件系统任务实施一、任务分析二、安装与调试三、KeilC51的应用四、Protues仿真软件的应用1、简介PROTEUS是英国LabcenterElectronics公司研发的多功能EDA软件,它具有功能很强的ISIS智能原理图输入系统，有非常友好的人机互动窗口界面；有丰富的操作菜单与工具。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，是目前较好的仿真单片机及外围器件的工具。2、特点实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。提供软件调试功能。支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51等软件。支持主流单片机系统的仿真。具有强大的原理图绘制功能。3、启动Protues双击桌面上的ISIS6Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”，出现如下图所示屏幕，表明进入ProteusISIS集成环境。4、界面简介ProteusISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。4、界面简介5、基本操作1元件的拾取按类别查找和拾取。方法一直接搜索查找和拾取。方法二2编辑窗口视野控制3元件位置的调整和参数4电路连线5电路的动态仿真6文件的保存5、基本操作1元件的拾取5、实例操作#include<reg51.h>sbitL1=P1^0;voiddelay02s(void) //延时0.2秒子程序{ unsignedchari,j,k; for(i=20;i>0;i--) for(j=20;j>0;j--) for(k=248;k>0;k--);}voidmain(void){ while(1) { L1=0; //灯灭

delay02s(); L1=1; //灯亮

delay02s(); }}C源代码主程序子程序目录

知识链接二、MCS-51单片机的硬件系统任务实施二、安装与调试三、KeilC51的应用四、Protues仿真软件的应