微机实验课程介绍与单片机实验入门

1、,微机接口实验3月27日开始,A段 二下（2:30-6:00） B段 二晚（6:30-10:00） C段 四下（1:00-4:30） D段 四晚（7:00-10:30） E段 五晚（6:30-10:00）,实验时 段,预习要求：按实验内容画流程图、编程,微机与接口技术实验（计算机类）课程介绍与单片机实验基础,毛晋昌 理科2号楼2540 62763330（O） 2007年3月,要目,第一部分 课程介绍 第二部分 单片机实验基础,第一部分 课程介绍,要目 课程概况 参考资料 规章制度 成绩评定基本规则,课程概况,教学目的 教学理念、方法 主要内容 安排、要求,教学目的,通过本实验课程 进一步了解微

2、机基本原理； 掌握扩展微机系统多种接口的基本方法； 初步具有基于微机（包括单片机）系统进行软硬件综合设计和实现的能力。,教学理念、方法,技术性：学习、遵守、熟练、技巧 推理性：思索、分析、论证 创新性：方法、技术、产品 有序的实验环境、有限度开放 积极、自主地学习 教学相长,主要内容,微机（单片机）系统基本结构 指令系统、汇编语言程序设计、开发系统 基本实验（两种实验平台）,单片机仿真开发系统应用 模数与数摸转换 键盘、显示器接口 单片机串行口通信 可编程并行接口 基本可编程定时/计数器与中断控制 基于微机的串行口通信 DMA传送,综合实验（两种实验平台）,以简单单片机系统入手，从感性知识入门

3、，独立于微机原理A理论课先行；带着问题学习、探究。,安排,实验地点1231室 设备每人一套 容纳2 组，15人/组 4课时/周次，完成一个基本实验 实验时段、时间,预习要求：编写实验内容所要求的程序流程图 实验讲义、工具 准时上、下课 实验现象、结果记录，下课记录，均经老师签字。 实验报告要求（亦见讲义） 做思考题 按时交实验报告 按评估要求保存实验报告。,要求,参考资料,参考书 杂志 网络 电子实验中心网站,参考书,胡汉才. 单片机原理及其接口技术. 北京：清华大学出版社，1996 孙涵芳,徐爱卿. MCS-51/96系列单片机原理及应用. 北京：北京航空航天大学出版社，1998 王克义等.

4、 微机原理与接口技术教程. 北京：北京大学出版社，2004 美 Barry B. Brey著. 金惠华等译. Intel微处理器结构、编程与接口，第6版. 北京：电子工业出版社，2004 沈美明等. 80 x86汇编语言程序设计. 北京：清华大学出版社，2001 对单片机结构、寻址方式和指令系统有系统叙述的其它书籍,参考资料其它来源,杂志、刊物 电子技术应用 电子产品世界 单片机与嵌入式系统应用 ,网络 北京大学电子信息科学基础实验中心,规章制度,实验室人员岗位职责 电路系统实验室管理规则 实验室安全卫生制度 实验中心学生守则 学生实验记录,四、成绩评定基本规则,缺席实验课、缺交实验报告，不及

5、格。 不守规章、上课迟到、实验作风不良、违规操作造成事故等，影响成绩。 全部基本实验占70%，综合实验占30%。 实验占75、报告占25。 实验部分：考察理解能力、独立进行实验的能力、实验完成情况、能力发挥和实验作风等； 报告部分：考察对实验原理、方法、内容、现象和结果（包括测量数据）的总结、论述、分析能力，以及写作态度和能力等。,第二部分 单片机实验基础,计算机简介 微型计算机（PC）简介 单片机及其应用简介 MCS-51单片机 EXP-51实验板 接口方法 单片机开发系统,要 目,一.计算机简介,计算机基本组成 计算机的分类,1、计算机基本组成,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,

6、中央处理器CPU,微处理器 （芯片）,输入信息,输入请求,输入控制,指令,地址,控制,数据,操作命令,反馈信息,输出控制,输出请求,输出信息,信息形式：文字、图象、声音；数字、开关、模拟,2、计算机的分类,多种分类法：用途、器件、字长、数据类型 按计算机形体、处理能力大小划分： 微型计算机（PC） 小型计算机：同时处理多个终端机的任务，终端机本身无处理能力，如中小企业财务。 大型计算机：多个CPU ，上千用户，如企业 、政府大量数据存储、处理、管理。 高性能（超级、巨型）计算机：成千上万（05年蓝色基因131072）个处理器组成。用于科学计算、电信、能源、气象、金融保险、税务、工业、政府、教育

7、、生物信息和数据库等领域。,2006-6 国内3强与TOP10处理器数对比,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 35 53 124,美 美 美 美 法 美 日 德 美 日 中 中 中,,131072,2560,与2006-6 TOP10运算速度比较,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 35 53 124,美 美 美 美 法 美 日 德 美 日 中 中 中,280600,8061,2006-06 TOP10安装场所,1996-2006超级计算机TOP500分布,06-06 五国RMAX总量656391GF约为美国的三分之一,我国超级计算机发展情

8、况,发展迅猛、后来居上,Intel IA-64 Itanium 2 安腾,AMD x86_64 Opteron 皓龙,Chinas New Great Leap ForwardHudson Institute （December 14, 2005）,Recent examples of independent Chinese innovation include: (1) the planned launch of 100 satellites over the next several years, to form a global earth observation system; (2)

9、 the Dawning 4000A Shanghai supercomputer; (3) the Godson II central processing unit computer chip with 64-bit performance able to support a Linux or Windows operating system.,北京大学计算机系1989届本科毕业生、中科院计算所国家智能计算机研发中心主任、曙光公司首席科学家孙凝晖,参与曙光1000的研制工作。 负责了曙光2000、3000超级服务器及曙光系列可扩展服务器等高性能计算机研制工作。 曙光4000L、4000A项

10、目总设计师，提出系统总体目标、主要技术路线和设计思想。 所主持研制的曙光高性能计算机，打破国外产品的垄断并成为国内市场主流产品，为国家信息安全、宇航事业、新兴生物产业等做出了重要贡献。 作为第五完成人，获国家科技进步一等奖，两次作为第一完成人，获国家科技进步二等奖，获中国青年科技奖等。,国产龙芯2008年应用于曙光下一代超级计算机,采用“龙芯 3号”合作打造“超龙计划”研制高性能计算机曙光5000A，研发经费超￥10亿元。 预计2008年研制成功，其性能将是曙光4000A的10倍，每秒峰值速度达百万亿次（105GF）。,二. 微型计算机（PC）简介,微型计算机系统构成 微型计算机分类,1、微机

11、系统构成,只读存储器(ROM) 随机访问存储器(RAM),应用软件、各类文档（Office、WPS、）,微型计算机系统,软件,硬件,微型计算机 C,外围设备,电源、机箱、控制面板,微处理器（P）,系统总线,主(内)存储器,I/O接口电 路,算术逻辑单元（ALU） 寄存器阵列 控制单元,数据总线（DB） 地址总线（AB） 控制总线（CB）,串行I/O接口 并行I/O接口,输入设备（键盘、鼠标等） 输出设备（显示器、打印机等） 外存（软、硬磁盘、光盘等）,系统软件,监控程序、操作系统 语言翻译程序（BASIC、C+等） 数据库管理系统（DBASE、Foxbase等）,2、微型计算机分类,按微处理器

12、位数（即字长）分： 4、8、16、32、64位等 按组装形式分： 单片（机）型、单板型、多板型 按使用场合分： 台式、笔记本型、掌上型 按用途分： 通用型、专用型,三. 单片机及其应用简介,单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）是在一 片大规模集成电路芯片上集成CPU、部分RAM、ROM和I/O接口单元、及定时器/计数器的完整数字处理系统，简称单片机，现多称微控制器（Micro-Controller 简写C）,CPU,ROM,RAM,T/C,I/O,CLOCK,简介,单片机基本组成框图 发展趋势 主要厂家 典型产品 特点 单片机应用系统框图 应用领域,1单片机基本

13、组成框图,CPU,ROM,RAM,T/C,I/O,CLOCK,2.发展趋势,CPU功能增强：速度快、精度高，乘除部件、8、16、32位字长、流水线结构 内部资源增多：内RAM、ROM扩大，外部I/O口、A/D、D/A、看门狗等集成于内部 集成度扩大、引脚增多、引脚多功能 指令功能增强 寻址范围扩大 低功耗、低电压,3.主要厂家,主要厂家： （美） INTEL、MOTOROLA、MICROCHIP、ATMEL、NATIONAL、TI、ZILOG （荷） PHILIPS （日） HITACHI、EPSON、NEC （韩） LG、三星 （台湾）华邦,4.典型产品,MCS-51， 8位，主流型，不同品

14、种有： 8031无ROM 87C51带4K EPROM （紫外光擦除Erasable Programmable Read-Only Memory） 89C51带4K FPEROM（电可擦除Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 8XC552：15中断源、5 I/O口、8通道10位A/D、 I2C接口、看门狗、3比较器 MC68HC05：8位、ROM、捕捉、比较、A/D,RISC（Reduced Instruction Set Computer）,PIC系列： 8位、(12-16)位RISC指令、EEPROM、捕捉、比较、A/D、SPI

15、和I2C接口、PWM输出、LCD驱动 AVR（A 注释 LOOP： GOTO：CJNE R0,#0FFH,LOOP ;判转移 MOV R0,#00H ,AC、ACC、CY、DMACNT等223个保留名（详见LCA51之“帮助附录D”）,字母开头，冒号“ : ”结尾的字符串（由字母、数字或下划线“_”组成（30字符）,ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP FOR_EX0;外部中断0(INT0) ;LCALL FOR_EX0 ORG 0023H LJMP FOR_SIO;串行口中断 ORG 0050H START:MOV SP,#4FH LAB1: ;无条件转移类

16、指令结尾 FOR_EX0:;INT0中断服务子程序 RETI;LJMP LAB1 FOR_SIO:;串行口中断服务子程序 RETI SUBR:;子程序 RET DATA:DB 01H,0AH;数据表 END,中断服务入口地址,主程序,子程序,.,程序基本格式,主程序与子程序间不可直通！,中断响应撤除过程,中断服务子程序格式 INT_SUB: PUSH XX1 PUSH XXN ;保护被中断现场 POP XXN;恢复被中断现场 POP XX1 RETI;中断返回、开放同级中断,子程序主体,堆栈平衡！,5源程序编译 机器语言目标程序,为CPU规定的指令代码即为机内码，由机内码编制的程序称为目标程序

17、。 把汇编语言源程序翻译成目标程序的过程，称为汇编。具有此翻译功能的程序，称为汇编程序。,五. EXP-51实验板,EXP-51实验板 EXP-51实验板电路原理图 最小系统(电子系统设计用）,单片机应用系统的一个实例,六. 接口方法,有关功能芯片及接口技术不断发展 一般单片机系统的接口方法：接口芯片与总线连接，选通（译码）、读写、可编程（若干输入输出寄存器、数据线、若干地址线、输入输出控制线） 实验内容要点、难点，实验方法、思路。 实验1（略） 实验2 ADC/DAC 实验3 键盘与数码显示接口 实验4 串行口通信,实验2 ADC/DAC,ADC0809,DAC0832,选择模拟信号输入通道

18、A/B/C IN-X 启动ADC： MOV DPTR, #XXXXH MOVX DPTR, A ADC结束后，读取ADC结果: MOVX A, DPTR,启动DAC： MOV DPTR, #XXXXH MOV A, #DATA MOVX DPTR, A,主要技术指标： 分辨率、精度、转换（建立）时间、,中断的应用和触发方式等设置,SC,EOC,/RD,8279,DB0DB7：双向,三态数据总线 /CS：输入,片选信号 A0：输入, =1,命令/状态字口； =0,数据口(读键或写入显示数码) CLK：输入,时钟 IRQ：输出,中断请求,高电平有效 /RD、/WR：输入,读、写 SL0-SL3：输

19、出,扫描键盘和显示 RL0-RL7：输入,键盘/传感器矩阵信号 SHIFT：输入,键盘/传感器矩阵信号 CNTL/S：输入,控制/选通,高电平有效 OUTA/OUTB：显示信号高/低4位输出 /BD：/BD=0时显示全熄灭,实验3 键盘与数码显示接口,实验3 键盘与数码显示接口,工作机理,KEYBOARD: MOV DPTR,#Z8279 MOVX A,DPTR ANL A,#0FH JZ KEYBOARD MOV DPTR,#D8279 MOVX A,DPTR LCALL DISP_NUM AJMP KEYBOARD,DISP_NUM: MOV DPTR,#D8279 MOVX DPTR,A

20、 ,实验4串行口通信,SCON 寄存器,;查询方式接收 MOV A,#DATA SEND: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI SJMP SEND,ORG 0000H LJMP START ORG 0023H LJMP SIO_SUB ORG 0050H START: (通信模式/中断设置) MOV A,#DATA MOV SBUF,A SJMP $ SIO_SUB: JBC TI,TO_SEND JBC RI,TO_RECE RETI TO_SEND: RETI TO_RECE: MOV A,SBUF RETI,IE中断允许寄存器,TCON中断控制寄存器,PCON电源管理M

21、SB置1(波特率加倍)： ORL PCON,#80H 或ORL 87H,#80H,七. 单片机开发系统,单片机的开发 单片机开发工具、AEDK 单片机开发系统组成 AEDK使用方法简介,1单片机的开发,开发：单片机应用系统从提出任务到正式运行（形成产品）。 开发的主要过程： 硬件电路设计、组装和调试 软件编制和调试 程序固化、脱（离仿真）机运行,2单片机开发工具、AEDK,一般的单片机不具自开发功能 开发工具的主要功能： 电路诊断、检测； 程序输入、修改； 程序可控制（单步、断点、跟踪、全速）运行，运行状态可查询； 不占用用户资源； 可汇编与反汇编； 提供通用子程序库； 程序固化,3单片机开发

22、系统组成,PC,仿真器,用户 系统,RS232,仿真器：用户程序存入仿真RAM或用户ROM，在用户 系统的硬件环境下，运行用户程序,（AEDK）,（实验系统）,开发系统：开发系统硬件+监控程序软件,4AEDK使用方法简介（见“帮助”）,桌面启动调试软件LCA51 菜单简介（ SAMPLE.ASM为例） “工程”（不用打开） “查看”的“语法着色”设为“汇编语言”，“编辑”后保存扩展名为“.ASM”汇编语言源文件 “设置” （仿真机、通信口、环境） “编译” “查看”：调用数据、程序、观察窗口监控 “调试”：运行（单步、断点、全速，修改PC）、复位,LCA51,程序编辑|调试主要步骤,Y,编辑/

23、修改源程序 保存源程序 ASM,查看/语法着色汇编语言,汇编语言格式?,N,调试/加载/单步/断点/设PC/全速/复位/总清,桌面启动LCA51,文件/新建/打开 自动进入编辑状态,N,N,Y,N,已设置通讯口/仿真机？,设置/通讯口COM1、波特率/仿真机AEDK51W/测试,编译通过?,成功?,不打开/关闭工程,打开/ROM/内外RAM/SFR/观察窗口，/暂停时检查运行结果是否正常,短路径/短文件名 存D:/students,Y,哇！,由于LCA51软件的某些缺陷，使用“观察窗口”等界面时的一些操作可能导致LCA51软件不能正常运行，可调换运行桌面或E盘文件夹LCA51中的LCA51.EXE或重启计算机,欢迎提问,