【大学课件】单片机基础知识

单片机基础知识本课程将带您探索单片机世界，学习单片机的基本知识，掌握单片机应用开发的核心技能。单片机简介定义单片机是一种将中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出（I/O）接口和时钟电路集成到一块硅片上的微型计算机。功能单片机能够根据预先编写的程序，控制外部设备、执行计算和数据处理等任务。单片机的特点体积小单片机体积小巧，可用于空间受限的应用场景。成本低单片机的成本相对低廉，适合批量生产和应用。功耗低单片机功耗低，可用于电池供电的便携式设备。可靠性高单片机经过严格测试，具有高可靠性，适合应用于各种环境。单片机的应用领域消费电子手机、相机、智能手表、游戏机等。工业自动化机器人、数控机床、生产线控制系统等。汽车电子汽车发动机控制系统、防抱死制动系统、安全气囊系统等。医疗设备心电监护仪、血糖仪、呼吸机等。基本硬件结构中央处理器CPU负责执行指令、控制程序运行。存储器存储程序和数据。输入/输出接口与外部设备进行数据交换。时钟电路提供单片机运行所需的时钟信号。中央处理器CPU1算术逻辑单元ALU进行算术运算和逻辑运算。2控制单元CU控制程序执行流程。3寄存器组临时存储数据和地址。存储器ROM只读存储器，用于存储程序和常量数据。RAM随机存取存储器，用于存储运行时数据和程序。输入/输出接口1并行接口同时传输多位数据。2串行接口逐位传输数据。3特殊功能寄存器SFR控制单片机内部功能。时钟电路1频率决定单片机运行速度。2类型晶体振荡器、陶瓷振荡器等。3时钟信号同步单片机内部操作。中断控制系统中断源外部事件或内部条件。中断控制器管理中断请求。中断服务程序响应中断事件。汇编语言编程基础指令集单片机支持的指令集合。汇编器将汇编语言代码转换为机器代码。数据类型和指令格式数据类型位、字节、字等。指令格式操作码、操作数。算术和逻辑指令加法ADD指令。减法SUB指令。逻辑运算AND、OR、XOR指令。程序控制指令1跳转JMP指令。2条件跳转JZ、JNZ、JC、JNC指令。3调用CALL指令。4返回RET指令。寻址方式1立即寻址操作数直接在指令中给出。2直接寻址操作数的地址在指令中给出。3寄存器寻址操作数存储在寄存器中。4间接寻址操作数的地址存储在另一个寄存器中。中断处理程序1中断向量表存储中断服务程序入口地址。2中断服务程序处理中断事件。3中断返回指令返回主程序。栈操作1入栈将数据压入栈。2出栈将数据弹出栈。3栈指针指向栈顶。简单输入输出程序设计LED控制点亮或熄灭LED灯。按键检测检测按键按下或释放状态。定时器/计数器应用1定时器产生特定时间间隔的信号。2计数器计数外部事件发生的次数。3应用延时、时间测量、频率测量等。串行通信原理异步通信无需时钟同步。同步通信需要时钟同步。数据格式起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。串行通信程序设计UART通用异步收发器。SPI串行外设接口。I2C互联式双线串行总线。AD转换原理1模拟信号连续变化的信号。2AD转换将模拟信号转换为数字信号。3数字信号离散的信号。AD转换程序设计AD转换模块控制AD转换过程。采样率每秒采样的次数。分辨率AD转换的精度。人机接口技术LCD显示显示文字、图形和图像。键盘扫描识别按键按下状态。LCD显示程序设计1LCD驱动芯片控制LCD显示。2显示指令控制LCD显示内容和格式。3显示函数封装显示操作。键盘扫描程序设计1行列扫描扫描键盘矩阵。2按键识别检测按键按下状态。3按键处理处理按键事件。实时时钟应用设计1RTC芯片提供实时时钟功能。2时间设置设置当前时间。3时间读取读取当前时间。PWM波产生和控制脉冲宽度调制通过改变脉冲宽度控制信号。PWM波产生使用定时器/计数器产生PWM波。PWM波控制控制PWM波的频率和占空比。单片机外设接口技术USB接口连接