项目2 闪烁灯控制课件

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1、单片机应用技术一体化教学,每三位同学组成一个学习组，本学期不能随意变动，课堂上按学习组进行考评平时成绩。 本学期每个学习组的学生要固定机位，不能随意变动。每个学习组使用两台电脑。 有条件的同学上课时可自带笔记本电脑。,学习要求：,项目2 闪烁灯控制,2-1 任务引入及演示 2-2 MCS-51单片机内部结构及引脚 2-3 MCS-51单片机并行I/O端口 2-4 MCS-51单片机最小应用系统 2-5 MCS-51单片机的时钟电路与复位电路 2-6 MCS-51单片机的存储器,内容提要：,学习目标 了解单片机的内部结构与主要型号 掌握单片机引脚信号功能定义 掌握单片机的各I/O口的特点 掌握单

2、片机的复位电路、时钟电路及指令时序 理解单片机的存储器结构及其功能 掌握用Proteus软件实现单片机控制闪烁灯的操作方法 掌握用Proteus软件进行单片机控制程序调试的方法,项目2 闪烁灯控制,项目2 闪烁灯控制,主要操作实例 控制八只发光二极管闪烁 用开关控制八只发光二极管同时亮灭 用继电器控制电灯的点亮,教学重点和难点 单片机的结构特点 单片机各引脚及功能 单片机的指令时序 单片机的存储器,项目2 闪烁灯控制,教学方法 讲授法、演示法 教学学时 6课时,2.1 任务引入及演示,1、单片机控制系统设计的一般步骤 （1）确定任务 （2）明确硬件和软件的分工 （3）选择合适的单片机进行硬件设

3、计 （4）程序设计 （5）系统联调,闪烁灯控制,2.1 任务引入及演示,2、实训任务 利用单片机P1口做输出口，通过程序向P1口传送数据，用八只发光二极管分别显示P1.0P1.7各管脚的电平状态，并且实现八只发光二极管的同时交替亮灭。,2.1 任务引入及演示,3、任务分析及演示： 完成本任务需要解决哪些问题？ 硬件部分单片机控制电路的设计： （1）常用单片机的型号，作出本任务的选择； （2）LED的驱动电路设计 （3）进一步掌握单片机内部结构及工作原理； （4）掌握单片机引脚及功能； （5）了解单片机最小应用系统； （6）时钟电路与复位电路； 软件部分控制程序的设计： （1）如何通过程序去控制

4、单片机相应输出口的电平； （2）数据传送指令与调用指令；,2.1 任务引入及演示,单片机如何实现这些功能的？,汇编参考程序:八只发光二极管同时交替亮灭。,#include”reg51.h” void delay() int i; for(i=0;i120;i+) ; void main(void) while(1) p1=0 xff;delay(); p1=0 x00;delay(); ,C51参考程序:八只发光二极管同时交替亮灭。,1、MCS-51系列单片机微型计算机的分类 见下 表2.1 MCS-51系列单片机分类表 分为：51子系列和52子系列,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,

5、表2.1 MCS-51系列单片机分类表,说明：,(1)、表中列出了MCS-51单片机系列的芯片型号，以及它们的技术性能指标； (2)、MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51子系列是基本型，而52子系列则属增强型。 (3)、52子系列功能增强的具体方面，从表1.1所列内容中可以看出： 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 片内RAM从128 B增加到256 B。 定时/计数器从2个增加到3个。 中断源从5个增加到6个。 (4)、型号带有字母“C”的，表示该单片机采用的是CHMOS工艺低功耗的特点。,2、MCS-51系列单片机内部结构 单片机就是单

6、片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括 CPU（Central Processing Unit） 随机存取存储器RAM（Random Access Memory） 只读存储器ROM（Read-only Memory） 基本输入/输出(Input/Output)接口电路 定 时器/计数器等部件 制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,MCS-51系列单片机内部结构框图,结构框图,中央处理器CPU：

7、8位，运算和控制功能,内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。,内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。,定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。,并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一个全双工串行口。,中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）,时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 CPU即中央处理器，是单片机的核

8、心部件，是计算机的控制指挥中心。同微型计算机CPU类似，8051内部CPU由运算器和控制器两部分组成。 运算器电路以算术逻辑单元ALU为核心，由暂存器1、暂存器2、累加器ACC、寄存器B、程序状态寄存器PSW及布尔处理机共同组成。它的主要任务是完成算术运算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作，运算结果的状态由程序状态寄存器PSW保存。 控制器电路包括程序计数器PC、PC增1寄存器、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器及定时控制电路等。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。,MCS-51系列单片机内部结构说明,2.2 MCS-51单片机内部结构及引

9、脚,程序状态字寄存器 PSW：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,CY(PSW.7)进位/借位标志位。若ACC在运算过程中发生了进位或借位，则CY=1；否则=0。它也是布尔处理器的位累加器，可用于布尔操作。,AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若ACC在运算过程中，D3位向D4位发生了进位或借位，则CY=1,否则=0。机器在执行“DA A”指令时自动要判断这一位，我们可以暂时不关心它。,F0 (PSW.5)可由用户定义的标志位。,PSW.6,PSW.5,特殊功能寄存器(PSW),程序状态字寄存器 PSW：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.

10、7,PSW.0,PSW.6,PSW.5,特殊功能寄存器(PSW),例：78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111,有进位 CY=1,没有半进位AC=0,程序状态字寄存器 PSW（续）：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器组选择位。,RS1，RS0 = 0 1 则选择了工作寄存器组 1 区R0R7分别代表08H 0FH单元。,RS1，RS0 = 1 0 则选择了工作寄存器组 2 区 R0R7分别代表10H 17H单元。,RS1，RS0 = 1 1 则选择了工作寄存器组 3

11、区R0R7分别代表18H 1FH单元。,PSW.4 PSW.3,RS1，RS0 = 0 0 则选择了工作寄存器组 0 区R0R7分别代表08H 0FH单元。,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 内部RAM：共256(编址00HFFH)个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 内部ROM：4KB（编址0000H0FFFH）掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 串行口：一个全双工串行口。 中断控制系统：5个中断源（外中断

12、2个，定时/计数中断2个，串行中断1个） 时钟电路：MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为6 MHz和12MHz。,MCS-51系列单片机内部结构说明,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0,ALE,P3. 0P

13、3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),3、 MCS-51单片机信号引脚简介 (40脚),2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,ALE：地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 ：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时，有效（低电平）

14、，以实现外部ROM单元的读操作。 EA ：访问程序存储器控制信号。当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。,MCS-51单片机信号引脚说明,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。 XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 以上是MCS-51单片机芯片40条引脚的定义及简单功能说明。,MCS

15、-51单片机信号引脚说明,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,信号引脚的第二功能 由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的。例如，MCS-51系列把芯片引脚数目限定为40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数，因此就出现了需要与可能的矛盾。如何解决这个矛盾？“兼职”是唯一可行的办法，即给一些信号引脚赋以双重功能。如果把前述的信号定义为引脚第一功能的话，则根据需要再定义的信号就是它的第二功能。下面介绍一些信号引脚的第二功能。,MCS-51单片机信号引脚说明,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,(1) P3口线的第二功能。P3的8条口线都定义有第二功能，详见表2

16、.2。 (2) EPROM存储器程序固化所需要的信号。有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚以第二功能的形式提供的，即： 编程脉冲：30脚（ALE/ ） 编程电压（25 V）：31脚（ /VPP）,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,表2.2 P3口各引脚与第二功能表,2.2 MCS-51单片机内部结构及引脚,(3) 备用电源引入。MCS-51单片机的备用电源也是以第二功能的方式由9脚（RST/VPD）引入的。当电源发生故障，电压降低到下限值时，备用电源经此端向内部RAM提供电压，以保护内部RAM中的信息不丢失。 对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号。 对于9、30和31三个引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾。但是P3口的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此，在实际使用时，都是先按需要选用第二功