单片机及其控制技术教学课件汇总完整版电子教案全书整套课件幻灯片(最新).ppt
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1、单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术项目一项目一 认识单片机认识单片机任务任务1-1 初识单片机初识单片机任务要点:本任务主要是使初学者了解、认识单片机,理解单片机的概念,了解单片机的用途、特点及其发展趋势。1.1.1单片机基本概念单片机基本概念单片机也许大家都听说过,单片机到底是什么?它是用来做什么的呢?项目一项目一 认识单片机认识单片机1.1.2 点亮一个点亮一个LED灯灯为了更好的认识单片机,理解单片机的功能,我们通过实例来进一步认识单片机。用单片机来点亮一个LED灯,如图所示:在P1.0端口上接一个发光二极管LED,任务就是要让发光二极管LED点亮。
2、这里要解决的问题主要有以下几个:(1)发光二极管LED如何发光;(2)单片机如何控制LED发光;(3)单片机工作需要哪些基本条件;(4)单片机控制LED发光的程序如何编写。1.LED如何发光如何发光项目一项目一 认识单片机认识单片机2.单片机如何控制单片机如何控制LED发光发光3.单片机工作基本条件单片机工作基本条件4.编写编写LED发光的程序发光的程序ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN:CLRP1.0JMPMAINEND项目一项目一 认识单片机认识单片机1.1.3 单片机的应用领域单片机的应用领域(1)日常生活及家电领域)日常生活及家电领域 (2)办公自动化领域)办公自
3、动化领域 (3)商业营销领域)商业营销领域 (4)工业自动化)工业自动化 (5)智能仪器仪表)智能仪器仪表 (6)集成智能传感器的测控系统)集成智能传感器的测控系统(7)汽车电子与航空航天电子系统)汽车电子与航空航天电子系统1.1.4 单片机的分类单片机的分类1.1.5 单片机的特点单片机的特点1.1.6 单片机的发展趋势单片机的发展趋势1.1.7 现阶段主流单片机简介现阶段主流单片机简介结构简单、体积小结构简单、体积小 性能价格比高性能价格比高 可靠性高、耗能小可靠性高、耗能小 应用范围广泛。应用范围广泛。项目一项目一 认识单片机认识单片机8位主流单片机的种类很多,如下所示。(1)Intel
4、MCS-51兼容单片机有很多,是属于早期的8位单片机系列。(2)MicrochipPIC16C5X/6X/7X/8X系列、PIC17C、PIC18C系列。(3)Freescale68HC908;68S08系列。(4)AtmelAVR系列:(5)义隆EM78系列。Microchip的8位PIC系列拥有较大的市场份额,采用类RISC设计,在家用电器、工业控制上应用广泛。FreescaleC前身为Motorola半导体)的68系列单片机具有高可靠性,广泛用于汽车电子领域。16位主流单片机的种类如下所示。(1)IntelMCS-96系列,如80C196。(2)TIMSP4:30系列。(3)Microc
5、hipPIC24C系列。(4)MaximMAXQ系列(5)凌阳SPMC75系列。(6)FreescaleMC68S12系列。32位主流单片机的种类如下示。(1)STSTM32(Cortex-M3)。(2)AtmelAT32UC3B系列(AVR32)。(3)NXPLPC2000系列(ARM7内核)。(4)LuminaryMicro(TI收购)的SteUaris(群星)系列(armCo版内核)。项目一项目一 认识单片机认识单片机任务任务1-2解析单片机的内部结构解析单片机的内部结构任务要点:掌握单片机各个引脚的功能,掌握常用型号单片机的内部存储器的结构和地址分配。1.2.1 89C51单片机的外部
6、引脚及最小系统单片机的外部引脚及最小系统单片机的组成单片机的组成项目一项目一 认识单片机认识单片机最小应用系统的概念 在实际应用中,由于需求情况不同,单片机应用系统的外围电路及控制要求不同。单片机最小应用系统是指能使单片机独立工作运行的尽可能少的电路连接。89C51单片机内部已经有4kB的Flash ROM及128B的RAM,因此只需外接时钟电路、复位电路及电源即可工作,称为单片机最小应用系统,如图所示。项目一项目一 认识单片机认识单片机(2)时钟电路(3)复位电路项目一项目一 认识单片机认识单片机1.2.2 89C51单片机的存储器结构单片机的存储器结构1.程序存储器程序存储器ROM89C5
7、1程序存储器特殊功能存储单元项目一项目一 认识单片机认识单片机2.数据存储器数据存储器RAM2.1内部RAM低128单元项目一项目一 认识单片机认识单片机工作寄存器区工作寄存器区 RS0、RS1决定使用的是哪个寄存器决定使用的是哪个寄存器 MOV A,RO MOV A,00H位寻址区位寻址区 CLR 00H MOV 00H,#00H 或或 ANL 00H,#00H用户用户RAM区区项目一项目一 认识单片机认识单片机2.2内部RAM高I28单元(专用寄存器区)项目一项目一 认识单片机认识单片机MCS-51中共有中共有22个专用寄存器个专用寄存器21个可寻址个可寻址1、程序计数器、程序计数器PC
8、PC中的数据位将要执行的指令的地址中的数据位将要执行的指令的地址2、累加器、累加器ACC 8位寄存器位寄存器 E0H3、B寄存器寄存器 主要用于乘除法运算主要用于乘除法运算项目一项目一 认识单片机认识单片机4、程序状态字(PSW)5、数据指针(DPTR)DPH高8位DPL低8位项目一项目一 认识单片机认识单片机任务任务1-3 数制转换数制转换任务要点:掌握单片机中数的表示和各数制之间的转换。1.3.1常用数制常用数制1、数字与码制基础、数字与码制基础十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制不同进制间的转换不同进制间的转换1.3.2不同进制数之间的相互转换不同进制数之间的相互转换1.
9、3.3逻辑运算逻辑运算与、或、非、同或、异或与、或、非、同或、异或项目一项目一 认识单片机认识单片机任务任务1-4单片机的开发工具单片机的开发工具1.4.1Keil软件的使用软件的使用KeilVision2是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一,它支持众多不同公司的51架构的芯片,它集编辑,编译,仿真等于一体,同时还支持PLM,汇编和C语言的程序设计,它的界面和常用的微软VC+的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真方面也有很强大的功能。Keil单片机模拟调试软件安装完成以后,计算机桌面上将产生一个标注有“KeilVision2”的图标,双击这个图标就可以进入Keil单片机模拟调
10、试软件的集成开发环境,出现如图所示的屏幕,进入图所示的编辑界面。项目一项目一 认识单片机认识单片机STC_ISP_V488STC_ISP_V488单片机下载软件的使用单片机下载软件的使用1、这里使用STC-ISP-V4.88免安装版,双击可执行文件,如图所示。2、启动后,首次设置时只需注意芯片的选择,在左上角下拉框中选择单片机型号,一般的台式机大多只有一个串口,所以COM栏就选择COM1,如果使用别的串口那就选择相应的串口号,其他全部使用默认,其他参数可以使用默认状态,无须改动。总体设置如图所示。项目一项目一 认识单片机认识单片机1.4.2Proteus 的基本操作的基本操作1、认识、认识Pr
11、oteusProteus是英国LabcenterElectronics公司开发的EDA软件。它运行于Windows操作系统上,能够实现原理图设计、电路仿真到PCB设计的一站式作业,真正实现了电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件的三合一。2、进入Proteus ISIS双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“所有程序”“Proteus 7 Professional”“ISIS 7 Professional”,进入Proteus ISIS工作环境,如图1-4-22所示:项目一项目一 认识单片机认识单片机3、工作界面Proteus ISIS的工作
12、界面是一种标准的Windows界面,包括:屏幕上方的标题栏、菜单栏、标准工具栏,屏幕左侧的绘图工具栏、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,屏幕下方的状态栏,屏幕中间的图形编辑窗口,如图所示:单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务任务2-1闪烁灯的控制闪烁灯的控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制 MOV A,Rn ;RnA,n=07 MOV A,Ri ;(Ri)A,i=0、1 MOV A,direct ;(direct)A MOV A,#data ;dataA
13、一、一、数据传送类指令数据传送类指令 内内RAMRAM数据传送指令数据传送指令 以以累加器累加器A A为目的字节的传送指令为目的字节的传送指令(4 4条条)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制例:例:项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制 MOV Rn,A ;ARn,n=07 MOV Rn,direct;(direct)Rn,n=07 MOV Rn,#data;dataRn,n=07 以以工作寄存器工作寄存器RnRn为目的字节为目的字节 的传送指令的传送指令(3 3条条)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制以直接地址为目的字节的传送指令(5条)MOV direct,A ;
14、A(direct)MOV direct,Rn;Rn(direct),n=07 MOV direct,Ri;(Ri)(direct),i=0、1 MOV direct1,direct2;(direct2)(direct1)MOV direct,#data;data(direct)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制以寄存器间址为目的字节的传送指令(3条)MOV Ri,A ;A(Ri),i=0、1 MOV Ri,direct ;(direct)(Ri),i=0、1 MOV Ri,#data ;data(Ri),i=0、1项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制例例项目二项目二 LED及
15、数码管控制及数码管控制试编程把30h和40h单元内容进行交换。MOVA,30H;(30h)AMOV30H,40H;(40h)30hMOV40H,A;A40hRAMXY累加器A30H40H返回项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制16位数据传送指令MOV DPTR,#data16 MOV DPTR,#data16 ;data16DPTR;data16DPTR【例例】MOV DPTR,#1234H MOV DPTR,#1234H ;DPTR=1234H;DPTR=1234H该指令也可以用两条该指令也可以用两条8 8位数据传送指令实现:位数据传送指令实现:MOV DPH,#12H MOV DP
16、H,#12H ;DPH=12H;DPH=12HMOV DPL,#34H MOV DPL,#34H ;DPL=34H,DPTR=1234H;DPL=34H,DPTR=1234H项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制 MOVX A,Ri ;(Ri)A,i=0、1 MOVX A,DPTR ;(DPTR)A MOVX Ri,A ;A(Ri),i=0、1 MOVX DATR,A ;A(DATR)外外RAMRAM传送指令传送指令(4 4条条)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2.2减减1 1非非0 0转移指令转移指令(2 2条)条)DJNZ DJ
17、NZ directdirect,rel,rel;PC+3PC,(direct)-1direct;PC+3PC,(direct)-1direct 若若(direct)=0,(direct)=0,则程序顺序执行则程序顺序执行 若若(direct)(direct)0,0,则则PC+relPC,PC+relPC,转移转移 DJNZ DJNZ RnRn,rel,rel;PC+2PC,Rn-1Rn,;PC+2PC,Rn-1Rn,若若Rn=0,Rn=0,则程序顺序执行则程序顺序执行 若若RnRn 0,0,则则PC+relPC,PC+relPC,转移转移项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制四、任务实施
18、四、任务实施1、硬件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2、软件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务任务2-2模拟开关灯的控制模拟开关灯的控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2、软件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务任务2-3流水灯的控制(一)流水灯的控制(一)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2、软件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务任务2-4流水灯的控制(二)流水灯的控制(二
19、)项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制四、任务实施四、任务实施1、硬件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2、软件设计项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务任务2-5数码管静态显示控制数码管静态显示控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制1、LED显示和接口项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制2、软件设计:参考程序如下:项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制任务2-6数码管动态显示控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制四、任务实施四、任务实施1、硬件设计如图所示。项目二项目二 LED及数码
20、管控制及数码管控制2、软件设计根据图中连接,假设8255A的无关地址位为1(也可为0),则8255A的A口地址为FFFCH,B口地址为FFFDH,控制口地址为FFFFH,由于A、B口均为输出,因此控制字为80H。参考程序如下:项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制项目二项目二 LED及数码管控制及数码管控制单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术项目三项目三 按键控制按键控制任务任务3-1 独立按键控制独立按键控制项目三项目三 按键控制按键控制2、按键去抖动项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制四、任务实施:四、任务实施:项目三项目三
21、 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制3、软件设计项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制任务任务3-2 多路开关状态指示多路开关状态指示项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制任务任务3-3 矩阵键盘的控制矩阵键盘的控制项目三项目三 按键控制按键控制3.3.2按键识别行线通过电阻接+5V电源,无按键动作时,行线处于高电平。当有键按下时,行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定,列线电平如被指令输出为低,则行线电平为低,反之亦然。由于矩阵键盘中行、列线为多键共用,各按键彼此将发生相互
22、影响,所以必须将行。列线信号配合起来并作适当处理才能确定按下键的位置。(1)扫描法(2)线反转法项目三项目三 按键控制按键控制3.3.3矩阵键盘的工作方式项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制项目三项目三 按键控制按键控制单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术单片机及其控制技术项目四项目四 中断系统与定时器中断系统与定时器/计数器的应用计数器的应用CPUCPU暂时暂时中止其正在中止其正在执执行的程序,行的程序,转转去去执执行行请请求中断的求中断的那个外那个外设设或事件的服或事件的服务务程序,等程序,等处处理完理完毕毕后再返回后再返回执执行行原来中止的程序原
23、来中止的程序,叫做中断。叫做中断。为什么要设置中断?为什么要设置中断?提高提高CPUCPU工作效率工作效率 具有实时处理功能具有实时处理功能 具有故障处理功能具有故障处理功能 实现分时操作实现分时操作一一.中断概述中断概述 什么叫中断?什么叫中断?INT0INT0:外部中断外部中断0 0,中断请求信号由,中断请求信号由P3.2P3.2输入。输入。INT1INT1:外部中断外部中断1 1,中断请求信号由,中断请求信号由P3.3P3.3输入。输入。T0T0:定时定时/计数器计数器0 0溢出中断溢出中断,对外部脉冲计数由,对外部脉冲计数由P3.4P3.4输入。输入。T1T1:定时定时/计数器计数器1
24、 1溢出中断溢出中断,对外部脉冲计数由,对外部脉冲计数由P3.5P3.5输入。输入。串行中断串行中断:包括包括串行接收中断串行接收中断RIRI和和串行发送中断串行发送中断TITI。二二.中断源和中断控制寄存器中断源和中断控制寄存器 中断源中断源 中断源是指能发出中断请求,引起中断的中断源是指能发出中断请求,引起中断的装置或事件。装置或事件。80C5180C51单片机的中断源共有单片机的中断源共有5 5个,其中个,其中2 2个为个为外部中断源,外部中断源,3 3个为内部中断源:个为内部中断源:项目四项目四 中断系统与定时器中断系统与定时器/计数器的应用计数器的应用 中断请求:定时和外中断控制寄存
25、器中断请求:定时和外中断控制寄存器TCONTCON;串行控制寄存器串行控制寄存器SCONSCON;中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IEIE;中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IPIP。中断控制寄存器中断控制寄存器 80C5180C51单片机中涉及中断控制的有单片机中涉及中断控制的有3 3个方面个方面4 4个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器:项目四项目四 中断系统与定时器中断系统与定时器/计数器的应用计数器的应用INT0INT0、INT1INT1、T0T0、T1T1中断请求标志放在中断请求标志放在TCONTCON中中串行中断请求标志放在串行中断请求标志放在SCONSCON中。中。中断请求
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