单片机基础知识 (2)精.ppt

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1、单片机基础知识第1页，本讲稿共48页学单片机需要什么基础？1.与以前所学的知识关联很少；与以前所学的知识关联很少；2.只需要掌握很基本的数电模电知识，如只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；与、或、非逻辑关系等；3.对各种器件的概念基本上是从对各种器件的概念基本上是从0开始；开始；4.如果要用如果要用C语言编程，需具备简单的语言编程，需具备简单的C语语言基础；言基础；5.所有人都站在了同一起跑线上所有人都站在了同一起跑线上;第2页，本讲稿共48页 什么是单片机？什么是单片机？单板机单板机 将将CPU芯片、

2、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和芯片和简单的简单的I/O设备设备（小键盘、（小键盘、LED显示器）等装配显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上在一块印刷电路板上，再配上监控程序监控程序（固化（固化在在ROM中），就构成了一台单板微型计算机中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。（简称单板机）。单单板机板机第3页，本讲稿共48页单单板板机机的的I/O设设备备简简单单，软软件件资资源源少少，使使用用不不方方便便。早早期期主主要要用用于于微微型型计计算算机机原原理理的的教教学学及及简简单单的的测测控控系统系统，现在已很少使用。，现在已很少使用。第4页，本讲稿共48页 单片

3、机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、存储器、I/O接口电路，从而构成了接口电路，从而构成了单芯片单芯片微型计算机，即单片机微型计算机，即单片机。Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单片机：系列单片机：集成集成 8位位CPU、4K字字节节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、1个个全双工串行口、全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址计数器。寻址范围范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。，并有控制功能较强的布尔处理器。单单板机板机单单片机片机第5页，本讲稿共48页单片机能做什么实物展示用到单片机的项目经验介

4、绍1.手持粮库温度寻检设备2.毕设答辩打分器3.电话台灯4.自动感应水龙头凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现，再根据具体实际情况选择不同性能的单片机，如：atmel,stc,pic,avr,凌阳，80C51，arm等第6页，本讲稿共48页工业自动化：数据采集、测控技术。智能仪器仪表：数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。消费类电子产品：洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等。通讯方面：调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。武器装备：飞机、军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。等等.第7页，本讲稿共48页怎么开始学习？

5、实践第一。补充必要的理论知识，即缺什么补什么。做工程项目积累经验。（可在网络上搜集题目，也可自己有什么想法大胆的去试验）第8页，本讲稿共48页预备知识电平特性电平特性2进制与进制与16进制的表示及转换进制的表示及转换二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算8051单片机介绍单片机介绍C51基础知识基础知识第9页，本讲稿共48页关于电平特性数字电路中只有两种电平：高和低（本课程中）定义单片机为TTL电平：高+5V 低 0VRS232电平：计算机的串口 高-12V 低+12V 所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232（实验板上左下角）。第10页，本讲稿共48页二进制数字电路中的两种电

6、平特性决定了它0 0 6 1101 171112 10810003 11910014 1001010105 10111 1011第11页，本讲稿共48页十六进制是二进制的简短表示形式。十进制中的0-15分别表示为十六进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一个十六进制数，转换时先把二进制数转换成十进制数，再把十进制数转换成十六进制数。第12页，本讲稿共48页如：0001B-1-1H B表示为二进制，H为十六进制 1001B-9-9H 1010B-10-AH 0010 1100-44-2CH第1

7、3页，本讲稿共48页 各种进位制的对应关系 十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制000910019111101010A2102111011B3113121100C41004131101D51015141110E61106151111F71117161000010810008第14页，本讲稿共48页二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算1.“与与”运算运算 “与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“”,其运算规则如下:00=0,01=10=0,11=1 第15页，本讲稿共48页2.“或或”运算运算 “或”运算是实现“只要其

8、中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1第16页，本讲稿共48页3.“非非”运算运算 “非”运算是实现“求反”这种逻辑的一种运算，如变量A的“非”运算记作 。其运算规则如下:A第17页，本讲稿共48页4.“异或异或”运算运算 “异或”运算是实现“必须不同,否则就没有”这种逻辑的一种运算,运算符为“”。其运算规则是:第18页，本讲稿共48页 80C51 80C51系列介绍系列介绍 Intel的的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；等；ATMEL的：的：89C51、89C52、8

9、9C2051等；等；Philips、华华邦、邦、Dallas、STC Siemens(Infineon)等公司的等公司的许许多多产产品品。补补充：关于型号的介充：关于型号的介绍绍 80C51是是MCS-51系系列列中中的的一一个个典典型型品品种种；其其它它厂厂商商以以8051为为基基核核开开发发出出的的CMOS工工艺艺单单片片机机产产品品统统称称为为80C51系系列列。当当前前常常用用的的80C51系列系列单单片机主要片机主要产产品有：品有：第19页，本讲稿共48页80C5180C51的引脚封装的引脚封装总线型总线型非总线型非总线型第20页，本讲稿共48页P3P3P3P3第二功能各引脚功能定义

10、：P3.0：RXD串行口输入P3.1：TXD串行口输出P3.2：INT0外部中断0输入P3.3：INT1外部中断1输入P3.4：T0定时器0外部输入P3.5：T1定时器1外部输入P3.6：WR外部写控制P3.7：RD外部读控制第21页，本讲稿共48页第22页，本讲稿共48页 总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。外部总线有三种:数据总线DB（Data Bus）,地址总线 AB（Address Bus）和控制总线 CBControl Bus）。第23页，本讲稿共48页CPU：由运

11、算和控制逻辑组成，同时还包括：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个口：四个8位并行位并行I/O口，既可用作输入，口，既可用作输入，也可用作输出；也可用作输出；T/C：两个定时：两个定时/记数器，既可以工作在定时记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；模式，也可以工作在记数模式；第24页

12、，本讲稿共48页五个中断源的中断控制系统；五个中断源的中断控制系统；一个全双工一个全双工UART（通用异步接收发送器）（通用异步接收发送器）的串行的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。机型号及性能。第25页，本讲稿共48页C51知识C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为软件开

13、发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植。而针对8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实用高级语言。第26页，本讲稿共48页C C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，很多硬件开发都用持，很多硬件开发都用C C语言编程，如：各种单片语言编程，如：各种单片机、机、DSPDSP、ARMARM等等.C C语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就可将程序从不同的单片机中移植过来。作修改就可将程序从不同的单片机中移植过来。C C提供了很多数学函数并支持

14、浮点运算，开发效提供了很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高，故可缩短开发时间，增加程序可读性和率高，故可缩短开发时间，增加程序可读性和可维护性。可维护性。C-51C-51的特点的特点第27页，本讲稿共48页C-51C-51与与ASM-51ASM-51相比，有如下优点：相比，有如下优点：1.1.对单片机的指令系统不要求了解，仅对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对要求对8051 8051 的存贮器结构有初步了解；的存贮器结构有初步了解；2.2.寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；类型等细节可由编译器管理；3.3.程序有规范的结构，可分成

15、不同的函数，程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化；这种方式可使程序结构化；4.4.提供的库包含许多标准子程序，具有较提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；强的数据处理能力；5.5.由于具有方便的模块化编程技术，使已编好由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植；程序可容易地移植；第28页，本讲稿共48页C C5151的数据类型的数据类型基本数据类型基本数据类型类型类型符号符号关键字关键字数的表示范围数的表示范围所占位数所占位数整整型型字字符符型型实实型型有有无无(signed)int16-3276832767(signed)short16-327

16、6832767(signed)long32-2147483648214748364716unsigned int0655353204294967295unsigned long intunsigned short int16065535有有float323.4e-383.4e38有有double641.7e-3081.7e308有有char8-128127无无unsigned char80255第29页，本讲稿共48页C C语言中的基本数据类型语言中的基本数据类型类型类型符号符号关键字关键字数的表示范围数的表示范围所占位数所占位数整整型型字字符符型型实实型型有有无无(signed)int16-

17、3276832767(signed)short16-3276832767(signed)long32-2147483648214748364716unsigned int0655353204294967295unsigned long intunsigned short int16065535有有float323.4e-383.4e38有有double641.7e-3081.7e308有有char8-128127无无unsigned char80255第30页，本讲稿共48页C C5151的数据类型扩充定义的数据类型扩充定义sfr:sfr:特殊功能寄存器特殊功能寄存器声明声明sfr16:sfr

18、sfr16:sfr的的1616位数据声明位数据声明sbit:sbit:特殊功能位声明特殊功能位声明bitbit:位变量声明位变量声明例：例：sfr SCON=0X98;sfr SCON=0X98;sfr16 T2=0 xCC;sfr16 T2=0 xCC;sbit OV=PSW2;sbit OV=PSW2;第31页，本讲稿共48页例：例：数据类型数据类型 变量名变量名char var1;char var1;bit flags;bit flags;unsigned char vextor10;unsigned char vextor10;int wwww;int wwww;注意：变量名不能用注意

19、：变量名不能用C C语言中的关键语言中的关键字表示。字表示。C-51C-51数据的存储类型数据的存储类型第32页，本讲稿共48页C-51C-51的包含的头文件的包含的头文件通常有通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.hstdio.h stdlib.h absacc.h常用有常用有:reg51.h reg52.hreg51.h reg52.h （定义特殊功能寄存器和位寄存器）；（定义特殊功能寄存器和位寄存器）；math.h math.h （定义常用数学运算

20、）；（定义常用数学运算）；第33页，本讲稿共48页C-51C-51的运算符的运算符与与C C语言基本相同：语言基本相同：+-*/+-*/（加（加 减减 乘乘 除）除）=（位右移（位右移 位左移）位左移）&|&|(按位与按位与 按位或按位或)(按位异或按位异或 按位取反按位取反)第34页，本讲稿共48页 C-51C-51的基本语句的基本语句 与标准与标准C C语言基本相同：语言基本相同：if if 选择语言选择语言 while while 循环语言循环语言 for for 循环语言循环语言 switch/case switch/case 多分支选择语言多分支选择语言 do-while do-wh

21、ile 循环语言循环语言 第35页，本讲稿共48页中断服务程序中断服务程序函数名（）函数名（）interrupt interrupt n n using using m m 函数内部实现函数内部实现 .I/OI/O口定义口定义sbit beep=P23;sbit beep=P23;第36页，本讲稿共48页单片机主要掌握以下几点最小系统能够运行起来的必要条件。1.电源 2.晶振3.复位电路对单片机任意IO口的随意操作 1.输出控制电平高低2.输出检测电平高低。定时器：重点掌握最常用的方式2中断：外部中断、定时器中断、串口中断串口通信：单片机之间、单片机与计算机间第37页，本讲稿共48页KEIL的

22、使用掌握KEIL工程的建立和软件的开发；掌握KEIL中软件仿真的基本应用；掌握用KEIL直接硬件仿真TX-1C单片机学习板的方法第38页，本讲稿共48页Main 函数格式：void main()特点：无返回值，无参。任何一个C程序有且仅有一个main函数，它是整个程序开始执行的入口。例：void main()总程序从这里开始执行;其他语句；第39页，本讲稿共48页第40页，本讲稿共48页第41页，本讲稿共48页第42页，本讲稿共48页第43页，本讲稿共48页第44页，本讲稿共48页第45页，本讲稿共48页课后练习对照TX-1C单片机学习板原理图写程序用位操作和总线操作两种方法完成以下题目1.熟

23、练建立KEIL工程2.点亮第一个发光管.3.点亮最后一个发光管4.点亮1、3、5、75.点亮二、四、五、六6.尝试让第一个发光管闪烁7.尝试设计出流水灯程序第46页，本讲稿共48页自己动手实践需要硬件材料DIP40脚座一个。杜邦线，单头带冒，40根。单排针 两排。小电路板一块。DS12C887 一片（旧10元，新22元）。焊锡、第47页，本讲稿共48页单片机工作的基本时序单片机工作的基本时序 机器周期和指令周期机器周期和指令周期 （1）振荡周期振荡周期:也称时钟周期也称时钟周期,是指为单片机提供时是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，钟脉冲信号的振荡源的周期，TX实验板上为实验板上为11

24、.0592MHZ。（2）状态周期状态周期:每个状态周期为时钟周期的每个状态周期为时钟周期的 2 倍倍,是是振荡周期经二分频后得到的。振荡周期经二分频后得到的。（3）机器周期机器周期:一个机器周期一个机器周期包含包含 6 个状态周期个状态周期S1S6,也就是也就是 12 个时钟周期个时钟周期。在一个机器周期内在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。可以完成一个独立的操作。（4）指令周期指令周期:它是指它是指CPU完成一条操作所需的全完成一条操作所需的全部时间。部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。组成。MCS-51 系统中系统中,有单周期指令、双周期指令和四有单周期指令、双周期指令和四周期指令。周期指令。第48页，本讲稿共48页