专业方向的单片机课件.ppt

《专业方向的单片机课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专业方向的单片机课件.ppt（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术教育科学教育科学“十五十五”国家规划课题研究成果国家规划课题研究成果（第第2 2版版）主编主编 李全利李全利 2023/2/131课程特点：课程特点：实践性强，旨在应用实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密硬件、软件结合紧密学习方法：学习方法：课前预习，课后复习课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络广阅书刊，用好网络2023/2/132第第1 1章章 绪论绪论电子计算机电子计算机概述概述1.1单片机的单片机的发展过程发展过程及及产品近况产品近况1.2单片机的单片机的特点特点及及应用领域应用领域1.3单片机单片机应用系

2、统开发过程应用系统开发过程1.4Vision 集成开发环境集成开发环境简介简介1.52023/2/1331.1 电子计算机概述电子计算机概述1.1.1 1.1.1 电子计算机的经典结构电子计算机的经典结构19461946年年2 2月月1515日，第一日，第一台电子数字台电子数字计算机问世。计算机问世。标标标标志志志志着着着着计计计计算算算算机机机机时时时时代代代代的的的的到到到到来来来来，对对对对人人人人类类类类的的的的生生生生产产产产和和和和生生生生活活活活方方方方式式式式产产产产生生生生了了了了巨大的影响巨大的影响巨大的影响巨大的影响 。ENIACENIAC2023/2/134冯冯诺依曼提

3、出诺依曼提出“程序存储程序存储”和和“二进制运算二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：的思想，构建了计算机经典结构：2023/2/135电子计算机经历了五个年代电子计算机经历了五个年代 结结结结构构构构仍仍仍仍然然然然没没没没有有有有突突突突破破破破冯冯冯冯诺诺诺诺依依依依曼曼曼曼提提提提出出出出的的的的计计计计算算算算机机机机的的的的经典结构框架。经典结构框架。经典结构框架。经典结构框架。电子管电子管计算机计算机 晶体管晶体管计算机计算机 集成电路集成电路计算机计算机 大规模集成电路大规模集成电路计算机计算机 超大规模集成电路超大规模集成电路计算机计算机 2023/2/1361.1.2

4、1.1.2 微型计算机的组成及其应用形态微型计算机的组成及其应用形态 微处理器微处理器 19711971年年1 1月，月，INTELINTEL将：将：v 运算器运算器v 控制器控制器v 一些寄存器一些寄存器集成在一个芯片上集成在一个芯片上-微处理器微处理器40044004微处理器微处理器2023/2/137微处理器微处理器+存储器存储器+I/OI/O接口接口=微型计算机微型计算机 微型计算机微型计算机 2023/2/138 微型计算机的应用形态微型计算机的应用形态 分为分为3 3种：种：多板机（即系统机）多板机（即系统机）工业工业PCPC机机 也属于多板机。也属于多板机。存储器存储器I/O接口

5、接口CPUI/O接口接口2023/2/139 单板机单板机 早期的单板机早期的单板机当代的单板机当代的单板机CPU存储器存储器I/O接口接口CPU存储器存储器I/O接口接口I/O接口接口2023/2/1310 单片机单片机 单片机单片机单片机单片机内含：内含：CPU存储器存储器I/O接口接口2023/2/1311 系统机（系统机（桌面应用桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。处理、办公自动化及辅助设计。单片机（单片机（嵌入式应用嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车

6、及军能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。事电子设备等系统。单单单单片片片片机机机机体体体体积积积积小小小小、价价价价格格格格低低低低、可可可可靠靠靠靠性性性性高高高高，其其其其非非非非凡凡凡凡的的的的嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式应应应应用用用用形形形形态态态态对对对对于于于于满满满满足足足足嵌嵌嵌嵌入入入入式式式式应应应应用用用用需需需需求求求求具具具具有有有有独独独独特特特特的的的的优势。优势。优势。优势。系统机与单片机比较系统机与单片机比较 2023/2/13121.2 单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况1.2.1 1.2.1 单片机的发展过程单

7、片机的发展过程3 3个主要阶段：个主要阶段：单片形成阶段单片形成阶段1976年，年，Intel推出推出MCS-48列单片机列单片机：8位位CPU、1K字节字节ROM、64字节字节RAM、27根根I/O线和线和1个个8位定时位定时/计数器。计数器。特点特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于存储器容量小，寻址范围小（不大于4K4K），），无串行接口，指令系统功能不强。无串行接口，指令系统功能不强。2023/2/1313特点特点特点特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，的特点进一步突出。现在，MCS-51MCS-51已成为公认的单已

8、成为公认的单片机经典机种片机经典机种 。结构成熟阶段结构成熟阶段 19801980年，年，IntelIntel推出推出MCS-51MCS-51系列单片机：系列单片机：8 8位位CPUCPU、4K4K字节字节ROMROM、128128字节字节RAMRAM、4 4个个8 8位并口、位并口、1 1个全双工串行口、个全双工串行口、2 2个个1616位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K64K，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。2023/2/1314性能提高性能提高阶段阶段特点特点特点特点：控制性能优异、种类繁多。控制性能优异、种类繁多。控制性能优异、种类繁多。控

9、制性能优异、种类繁多。“微控制器微控制器微控制器微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。的称谓更能反应单片机的本质。的称谓更能反应单片机的本质。的称谓更能反应单片机的本质。近年来，不断有单片机新品出现。如近年来，不断有单片机新品出现。如ATMELATMEL公司推出公司推出的单片机的单片机AT89C51RD2AT89C51RD2：8 8位位CPUCPU；64K64K字节字节ROM(ROM(有有ISPISP能力）；能力）；256256字节字节RAM+1KRAM+1K字节的字节的XRAM+2KXRAM+2K字节字节EEPROMEEPROM；1 1个全双工串行口；个全双工串行口；3 3个个1616位定时

10、位定时/计数器；计数器；7 7个中断源，个中断源，4 4个优先级；硬件看个优先级；硬件看门狗等门狗等。2023/2/13151.2.2 1.2.2 单片机产品近况单片机产品近况 ATMELATMEL公司，公司，AT89AT89系列，系列，FlashFlash存储器技术存储器技术 PhilipsPhilips公司，公司，80C55280C552系列，含系列，含ADCADC 华邦公司，华邦公司，W78C51W78C51系列，高速低价系列，高速低价 ADIADI公司，公司，ADADC8xxC8xx系列，高精度系列，高精度ADCADC LGLG公司，公司，GMS90/97GMS90/97系列，低压高速

11、系列，低压高速 MaximMaxim公司，公司，DS89C420DS89C420系列，高速（系列，高速（50MIPS50MIPS）CygnalCygnal公司，公司，C8051FC8051F系列，高速系列，高速SOCSOC 80C5180C51兼容产品兼容产品：80C5180C51主流地位已形成，与其兼主流地位已形成，与其兼容的主要产品有：容的主要产品有：2023/2/1316 非非80C5180C51结构结构产品：给用户提供了更为广泛的选产品：给用户提供了更为广泛的选择空间，主要产品有：择空间，主要产品有：IntelIntel公司，公司，MCS-96MCS-96系列，系列，1616位位 Mi

12、crochipMicrochip公司，公司，PICPIC系列，系列，RISCRISC TITI公司，公司，MSP430FMSP430F系列，系列，1616位低功耗位低功耗1.2.2 1.2.2 单片机产品近况单片机产品近况2023/2/13171.3 单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领域1.3.1 1.3.1 单片机的特点单片机的特点 结构上突出结构上突出控制功能控制功能 可可直直接接操操作作I/OI/O端端口口；位位操操作作能能力力突突出出；CPUCPU、存存储储器器及及I/OI/O接接口口集集成成在在同同一一芯芯片片内内，数数据据在在传传送送时时受干扰的影响小，且不易受环境条件的影

13、响。受干扰的影响小，且不易受环境条件的影响。使用上易于产品设计使用上易于产品设计 单单片片机机品品种种和和型型号号多多；引引脚脚少少，体体积积小小（印印制制板板减可以较小），产品结构灵活精巧。减可以较小），产品结构灵活精巧。2023/2/13181.3.2 1.3.2 单片机的应用领域单片机的应用领域智能仪器仪表智能仪器仪表 机电一体化产品机电一体化产品实时工业控制实时工业控制分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块家用电器家用电器2023/2/13191.4 单片机应用系统开发过程单片机应用系统开发过程1.4.1 1.4.1 指令及目标码指令及目标码 单片机自身无开发能力，须借助单片机自身无

14、开发能力，须借助开发机开发机完成：完成：排除硬件故障和软件错误排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。程序固化到程序存储器芯片中。正确的正确的硬件设计硬件设计和良好的和良好的软件功能设计软件功能设计是一个实是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为程称为单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发。2023/2/1320 指令的表示形式指令的表示形式 指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：04H04

15、H04H04H:累加器累加器累加器累加器A A A A的内容加的内容加的内容加的内容加1 1 1 1，难记！，难记！，难记！，难记！0000 0100B0000 0100B04H04HINC AINC AINC AINC A，记忆容易。，记忆容易。，记忆容易。，记忆容易。称为符号指令。称为符号指令。称为符号指令。称为符号指令。2023/2/1321 汇编或编译，将符号指令转换成机器码的过程汇编或编译，将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：称为汇编。常用的汇编方法有三种：手工汇编手工汇编 驻留汇编（利用开发机的驻留汇编程序）驻留汇编（利用开发机的驻留汇编程序）交叉汇编（利用

16、普通的交叉汇编（利用普通的PCPC机）机）现在还常采用高级语言（如现在还常采用高级语言（如现在还常采用高级语言（如现在还常采用高级语言（如C51C51C51C51）进行单片机应用）进行单片机应用）进行单片机应用）进行单片机应用程序的设计。程序的设计。程序的设计。程序的设计。2023/2/13221.4.2 1.4.2 开发过程开发过程 电路板制作电路板制作 使用使用Protel99SEProtel99SE软件设计软件设计 制版、安装器件、焊接制版、安装器件、焊接2023/2/1323 目标文件生成目标文件生成 利用利用Vision生成目标文件生成目标文件 仿真：软件仿真、硬件仿真仿真：软件仿真

17、、硬件仿真软件界面软件界面硬件仿真器硬件仿真器2023/2/1324 目标程序烧写目标程序烧写 利用编程器利用编程器 编程器编程器1.4.3 1.4.3 单片机开发技术的进展单片机开发技术的进展 在系统编程技术在系统编程技术单片机可以先焊在电路板上。如：单片机可以先焊在电路板上。如：AT89S52AT89S52 在应用编程技术在应用编程技术具有具有ISPISP及及IAPIAP能力。如：能力。如：SST89E58SST89E58 2023/2/13251.5 Vision集成开发环境简介集成开发环境简介1.5.1 1.5.1 VisionVision的界面的界面2023/2/13261.5.2

18、1.5.2 目标程序的生成目标程序的生成 建立工程、配置工程、编译工程建立工程、配置工程、编译工程2023/2/13271.5.3 1.5.3 仿真调试仿真调试 软件模拟软件模拟-用于算法模拟用于算法模拟 硬件仿真硬件仿真-用于硬件调试用于硬件调试 调试步骤：调试步骤：DebugDebug菜单，单击菜单，单击Start/Stop Debug SessionStart/Stop Debug Session 选择选择DebugDebug菜单的菜单的RunRun或或StepStep等命令等命令 观察观察存储器存储器、寄存器寄存器、片内外设片内外设等状态等状态*灵活利用灵活利用虚拟串口虚拟串口与与单片

19、机串口单片机串口交互信息交互信息2023/2/13281.5.4 1.5.4 示例步骤示例步骤 建立文件夹建立文件夹lx1lx1 编辑编辑以下以下文件文件，lx1.asmlx1.asm存盘存盘 ORG 0000HORG 0000H MAIN:MOV A,#0FEH;MAIN:MOV A,#0FEH;LOOP:MOV P2,A LOOP:MOV P2,A AJMP LOOP AJMP LOOP END END 建立工程建立工程，以，以lx1lx1存盘（工程扩展名自动添加）存盘（工程扩展名自动添加）在在projectproject菜单，单击菜单，单击Options for Target Target Options for Target Target 11 设置设置器件器件、晶振频率晶振频率，选选EXEEXE选项选项和和SimulatorSimulator选项选项 单击单击Rebuild all Target filesRebuild all Target files完成汇编，然后完成汇编，然后调试调试。2023/2/13292023/2/1330