单片机原理与应用C语言版

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1、2019/11/9,1,单片机应用技术 （C语言版） 第1章 单片机基础知识概述,2019/11/9,2,2019/11/9,4,参考书： 1、胡汉才 编著单片机原理及其接口技术清华大学出版社 2、郭天祥 编著新概念51单片机C语言教程电子工业出版社 3、彭伟 编著单片机C语言程序设计实训100例基于8051+Proteus仿真电子工业出版社,2019/11/9,5,2019/11/9,6,2019/11/9,7,2019/11/9,8,2019/11/9,9,第1章 单片机基础知识概述,目 录 1.1 单片机概述 1.2 单片机的特点及应用领域 1.3 单片机学习的预备知识 1.4 电平,2

2、019/11/9,10,1.1 单片机基础知识概述,1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And calculator），运算速度 5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2 ,造价100万美元。,1.1.1 什么是单片机,2019/11/9,11,微机是微型计算机的简称，它是由主机和外部设备等组成的。如图1.1所示。 单片机就是把微机的主机部分（图1.1虚线框内的）集成到一块集成电路芯片上所得到的。,2019/11/9,12,地址总线,数据总线,控制总线,图1-1 微机的组成,2019/11/9,13,微型计算

3、机组成结构,2019/11/9,14,单片机：将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型计算机的部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能。 叫做单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），简称单片机。 单片机为工业测控而设计，又称微控制器 (MCU)。,2019/11/9,15,2019/11/9,16,1.1.2 单片机的发展历史,一 、4位单片机阶段 1975年美国德克萨斯仪器公司（TI）首次推出4位单片机TMS-1000。 4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。,201

4、9/11/9,17,二、 8位单片机阶段 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 1978-1982 高档8位单片机 Intel MCS-51系列： -51子系列：8031/8051/8751 -52子系列：8032/8052/8752 低功耗型80C31高性能型80C252廉价型89C2051/1051 8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。,2019/11/9,18,三、16位单片机阶段 1983 年Intel公司推出了16位单片机MCS-96系列。8098/8096、80C198/80C196, DSP 如：凌阳16位单片机、

5、AVR16位单片机、PIC16位单片机等 16位单片机可用于高速复杂的控制系统。,2019/11/9,19,四、32位单片机 近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。 应用于电子收款机、机顶盒、保安系统、自动售货机、医疗系统、航空系统等。,2019/11/9,20,1.2 单片机的特点及应用领域,主要内容 1.2.1 单片机的特点 1.2.2 单片机的应用领域 1.2.3 单片机发展趋势,2019/11/9,21,一、单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的 ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。 RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。

6、二、采用面向控制的指令系统 为满足控制的需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。,1.2.1 单片机的特点,2019/11/9,22,三、单片机的I/O引脚通常是多功能的 由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。,2019/11/9,23,四、单片机的外部扩展能力强 扩展ROM、RAM，I/O接口，定时器/计数器，中断系统等，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。,2019/11/9,24,五、体积小，成本低，运用灵活 易于产品化，它能

7、方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。 六、面向控制 能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。 七、适应性强、抗干扰 在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其它类型计算机无法比拟的。 八、方便实现多机和分布式控制 使整个控制系统的效率和可靠性大为提高,2019/11/9,25,单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有： 工业控制 仪器仪表 计算机外部设备与智能接口 商用产品 家用电器 消费类电子产品 通讯设备和网络设备 儿童智能玩具 汽车，建筑机械，飞机等大型机械设备 交通控制设备,1.2.2 单片机的应用领域,2019/11/9,26,1.2.

8、3 单片机技术的发展,一、片内程序存储器的发展 单片机的程序存储器（ROM）经历了ROMEPROME2PROMFLASH MEMORY的发展，容量也由小变大。 二、看门狗定时器 单片机在运行时由于干扰等原因，可能会出现软件混乱。 看门狗电路就是用于在CPU处于软件混乱时使系统正常工作的一种恢复方法。,2019/11/9,27,三、节电模式 在节电模式下，CPU和部分部件进入睡眠状态，但片内RAM和寄存器等部件保持工作状态，以达到节能的目的。 四、加强输入输出功能 某些单片机具备大功率的输入/输出接口，可直接驱动荧光显示器、LCD和LED。 还有一些增加了接口或定时器的数量，或者增加了新型的接口

9、。,2019/11/9,28,五、单片机制造工艺提高 半导体制作工艺的提高，使单片机的体积可以做的更小，时钟频率更高。可以集成更多的存储器和部件。降低产品的价格。 六、在线编程和调试技术 一些新型的单片机实现了在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）功能。,2019/11/9,29,补充：常用单片机简介,主要内容 1 MCS-51系列单片机 2 ATMEL89系列单片机 3 STC89/12系列单片机 4 常见的其它系列单片机介绍,2019/11/9,30,1 MCS-51系列单片机,MCS-51系列单片机：Intel在1980-1982年陆续推出了指令系统完全相同、内部结构基本相同的803

10、1、8051和8751等型号单片机，初步形成MCS-51系列，被奉为“工业控制单片机标准”。,2019/11/9,31,MCS-51增强型单片机： MCS-51系列单片机除了89C51之外，主要包括89C52、89C54、89C58、89C516等型号。 它们的区别主要是三个方面： 一是片内RAM由128B增加到256B； 二是多一个定时器/计数器； 三是片内Flash ROM由4KB分别增加到了 8KB、16KB、32KB和64KB。,2019/11/9,32,不同厂家的产品可能还增加有其它外设或功能，但引脚和指令都是完全兼容的。 为了讨论方便起见，我们将89C51（包括8031、8051等

11、）称为基本型，其他的型号称为增强型。,2019/11/9,33,2019/11/9,34,2 ATMEL89系列单片机,Atmel公司生产的89系列单片机是市场上比较具有代表性的MCS-51单片机。 一、ATMEL89系列单片机型号说明 AT89系列单片机型号由三个部分组成，它们分别是前缀、型号、后缀，其格式如下： AT89C（LV、S）XXXX-XXXX,2019/11/9,35,1、前缀 前缀由字母“AT”组成，它表示该器件是ATMEL公司的产品。,2019/11/9,36,2、型号 型号由“89CXXXX”或“89LVXXXX”或“89SXXXX”等表示。 “8”表示该芯片为8051内核

12、芯片 “9”表示芯片内部含Flash存储器； “C”表示是CMOS产品； “LV”表示低电压产品； “S”表示含可下载的Flash存储器,具有ISP可在线编程功能。 “XXXX”为表示型号的数字，如：51、52、2051、8252等。,2019/11/9,37,3、后缀 后缀由“XXXX”四个参数组成，与产品型号间用“-”号隔开。 后缀中第一个参数“X”表示速度 后缀中第二个参数“X”表示封装 后缀中第三个参数“X”表示温度范围 后缀中第四个参数“X” 说明产品日期,2019/11/9,38,2019/11/9,39,二、AT89C51单片机 AT89C51单片机特点： 与MCS-51产品完全

13、兼容； 具有4K字节可在系统编程的Flash内部程序存储器（ROM）； 全静态操作：0Hz24MHz； 128字节内部RAM；,2019/11/9,40,32根可编程I/O线； 2个16位定时器/计数器； 5个中断源； 可编程串行UART通道； 低功耗空闲和掉电方式；,2019/11/9,41,三、AT89S52单片机 AT89S52单片机特点： 与MCS-51产品兼容； 具有8K字节可在系统编程的Flash内部程序存储器（ROM），可写/擦1000次； 4.0V5.5V的工作电压范围； 全静态操作：0Hz24MHz； 三级程序存储器加密； 256字节内部RAM；,2019/11/9,42,全

14、双工异步串行通信通道； 低功耗空闲和掉电方式； 通过中断中止掉电方式； 看门狗定时器； 两个数据指针。,2019/11/9,43,3 STC89/12系列单片机,一、STC 89C51RC/RD系列单片机 STC 89C51RC/RD系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机。 指令代码完全兼容传统8051 单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。,2019/11/9,44,STC 89C51RC/RD系列单片机特点如下： 增强型6/12时钟/机器周期8051 CPU； 工作电压：5.5V3.4V（5V单片机）/ 3.8V2.0V（3V 单片机）； 工作频

15、率范围：040MHz； 用户应用程序空间 4K 64K 字节； 片上集成1280字节/512字节RAM； 通用I/O口32 个； ISP（在系统可编程）无需专用编程器/仿真器；,2019/11/9,45,内部E2PROM 功能； 硬件看门狗； 内部集成MAX810专用复位电路（D版本才有）,外部晶体20M以下时，可省外部复位电路； 共3个16位定时器/计数器； 外部中断4路； 通用异步串行口，还可用定时器软件实现多个UART； 工作温度范围：0 75，4085； 封装：LQFP-44 ,PDIP-40 , PLCC -44 , PQFP-44 。,2019/11/9,46,4 常见的其它系列单

16、片机介绍,AVR单片机 Motorola单片机 MicroChip单片机 Scenix单片机 EPSON单片机 东芝单片机 GMS90单片机 华邦单片机 Zilog单片机 NS单片机 AX1001单片机,2019/11/9,47,1.2.4 单片机系统的开发工具及环境,一、单片机C语言开发工具Keil C51 Keil C51是Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。 提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具Vision4，全Windows界面，生成的目标代码效率非常高。,2019/11/9,48,2019/11/9,49,二、Proteus嵌入式系统仿真与开发平台 Proteus：Proteus是一个嵌入式系统仿真与开发平台，是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件。 Proteus的功能：它不仅具有仿真数字、模拟电路的功能，还具备由微控制器及外围器件组