单片机学习小结

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1、单片机学习小结单片机学习小结本文由 lakshya1989 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。MCS-51 单片机学习小结 转瞬间大三快要结束了,在这一学年里我们学习了许多专业课知识,可以说是真正开 始了我们机械电子工程专业的必备知识的学习.在这么多专业课中单片机原理及其接口 技术所占学分比重最大为 4.5 学分,这说明了这门专业课对于我们机械电子工程专业的 重要性.我们的授课老师唐炜教授更是深刻地讲解了 MCS-51 单片机的每一个知识点,每 一节课我都会坐在第一排认真理解老师讲述的每一个重要知识点.下面我就这一学期对 单片机原理

2、及其接口技术这门课的学习体会作如下总结: 一,单片机的定义: 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的 中央处理器 CPU 随机存储器 RAM,只读存储器 ROM,多种 I/O 口和中断系统,定时器/计时 器等功能(可能还包括显示驱动电路,脉宽调制电路,模拟多路转换器,A/D 转换器等电 路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统.单片机也被称为微控制器 (Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,它最早是被用在 工业控制领域.单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来.最早的设计理念是 通过将大量外围设

3、备和 CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复 杂的而对体积要求严格的控制设备当中.INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的 处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳. 二,单片机发展历史 单片机诞生于 20 世纪 70 年代末,经历了 SCM,MCU,SoC 三大阶段. 1,起初模型 (1)SCM 即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最 佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构.“创新模式“获得成功,奠定了 SCM 与通 用计算机完全不同的发展道路.在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel 公司功不 可没

4、. (2)MCU 即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是: 不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象 的智能化控制能力.它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展 MCU 的重任不可 避免地落在电气,电子技术厂家.从这一角度来看,Intel 逐渐淡出 MCU 的发展也有 其客观因素.在发展 MCU 方面,最著名的厂家当数 Philips 公司. Philips 公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将 MCS-51 从单片微型计算机 迅速发展到微控制器.因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记 Intel 和 P

5、hilips 的历史功绩. 2,嵌入式系统 单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向 MCU 阶段发展的重要因素,就是寻求应 用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了 SoC 化趋势.随 着微电子技术,IC 设计,EDA 工具的发展,基于 SoC 的单片机应用系统设计会有较大 的发展.因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机,单片微控制器延伸到单片应 用系统. 三,单片机的应用领域 目前单片机渗透到我们生活的各个领域, 几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪 迹.导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业 自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智

6、能 IC 卡,民用豪华轿车的安 全保障系统,录像机,摄像机,全自动洗衣机的控制,以及程控玩具,电子宠物等等, 这些都离不开单片机.更不用说自动控制领域的机器人,智能仪表,医疗器械了.因此,单片机的学习,开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家,工程 师. 单片机广泛应用于仪器仪表,家用电器,医用设备,航空航天,专用设备的智能 化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴: 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小,功耗低,控制功能强,扩展灵活,微型化和使用方便等优点, 广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压,功率,频率,湿 度,温度,流量,速度,厚度,角度,长

7、度,硬度,元素,压力等物理量的测量.采 用单片机控制使得仪器仪表数字化,智能化,微型化,且功能比起采用电子或数字电 路更加强大.例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪). 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统,数据采集系统.例如工厂流水线的智能 化管理,电梯智能化控制,各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等. 3.在家用电器中的应用 可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒,洗衣机, 电冰箱,空调机,彩电,其他音响视频器材,再到电子秤量设备,五花八门,无所不 在. 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方

8、便地与计算机进行数据通信,为在计 算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件, 现在的通信设备基本上都实现 了单片机智能控制,从手机,电话机,小型程控交换机,楼宇自动通信呼叫系统,列 车无线通信, 再到日常工作中随处可见的移动电话, 集群移动通信, 无线电对讲机等. 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛, 例如医用呼吸机, 各种分析仪, 监护仪, 超声诊断设备及病床呼叫系统等等. 6.在各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而 不要求使用人员了解其内部结构.如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电

9、 子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理.如:音乐信 号以数字的形式存于存储器中(类似于 ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电 信号(类似于声卡). 在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏, 错误率,也方便于更换. 7.单片机在汽车设备领域中的应用 单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于 CAN 总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS 导航系统,abs 防抱死系统,制动系统等等. 此外,单片机在工商,金融,科研,教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用 途 五,单片机学习 单片机提高重在实践,想要学好单片机

10、,软件编程必不可少.但是熟悉硬件对于学好 单片机的也是非常重要的.如何学习好硬件,动手实践是必不可少的.我们可以通过自己 动手做一个自己的电子制作,通过完成它,以提高我的对一些芯片的了解和熟练运用它. 这样我们就可以多一些了解芯片的结构.我相信,你完成了一个属于自己的电子制作,你 的单片机水平就会有一个质的提高. .单片机学习应用的六大重要部分 一,总线: 我们知道,一个电路总是由元器件通过电线连接而成的,在模拟电路中,连线并 不成为一个问题,因为各器件间一般是串行关系,各器件之间的连线并不很多,但计 算机电路却不一样,它是以微处理器为核心,各器件都要与微处理器相连,各器件之 间的工作必须相互

11、协调,所以需要的连线就很多了,如果仍如同模拟电路一样,在各 微处理器和各器件间单独连线,则线的数量将多得惊人,所以在微处理机中引入了总 线的概念, 各个器件共同享用连线, 所有器件的 8 根数据线全部接到 8 根公用的线上, 即相当于各个器件并联起来,但仅这样还不行,如果有两个器件同时送出数据,一个 为 0,一个为 1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?这种情况是不允许的,所以 要通过控制线进行控制,使器件分时工作,任何时候只能有一个器件发送数据(可以 有多个器件同时接收).器件的数据线也就被称为数据总线,器件所有的控制线被称 为控制总线.在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元,这些

12、存储单元 要被分配地址,才能使用,分配地址当然也是以电信号的形式给出的,由于存储单元 比较多,所以,用于地址分配的线也较多,这些线被称为地址总线. 二,数据,地址,指令: 之所以将这三者放在一起,是因为这三者的本质都是一样的数字,或者说都 是一串0和1组成的序列.换言之,地址,指令也都是数据.指令:由单片机 芯片的设计者规定的一种数字,它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关 系,不可以由单片机的开发者更改.地址:是寻找单片机内部,外部的存储单元,输 入输出口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定好,不可更改,外部的单元 可以由单片机开发者自行决定,但有一些地址单元是一定要有的(详见程

13、序的执行过 程).数据:这是由微处理机处理的对象,在各种不同的应用电路中各不相同,一般 而言,被处理的数据可能有这么几种情况: 1?地址(如 MOV DPTR,1000H),即地址 1000H 送入 DPTR. 2?方式字或控制字(如 MOV TMOD,#3),3 即是控制字. 3?常数(如 MOV TH0,#10H)10H 即定时常数. 4?实际输出值(如 P1 口接彩灯,要灯全亮,则执行指令:MOV P1,#0FFH,要灯 全暗,则执行指令:MOV P1,#00H)这里 0FFH 和 00H 都是实际输出值.又如用于 LED 的字形码,也是实际输出的值. 理解了地址,指令的本质,就不难理解

14、程序运行过程中为什么会跑飞,会把数据 当成指令来执行了. 三,P0 口,P2 口和 P3 的第二功能用法: 初学时往往对 P0 口,P2 口和 P3 口的第二功能用法迷惑不解,认为第二功能和 原功能之间要有一个切换的过程,或者说要有一条指令,事实上,各端口的第二功能 完全是自动的,不需要用指令来转换.如 P3.6,P3.7 分别是 WR,RD 信号,当微片理 机外接 RAM 或有外部 I/O 口时,它们被用作第二功能,不能作为通用 I/O 口使用,只 要一微处理机一执行到 MOVX 指令,就会有相应的信号从 P3.6 或 P3.7 送出,不需要 事先用指令说明.事实上不能作为通用 I/O 口使

15、用也并不是不能而是(使用 者)不会将其作为通用 I/O 口使用.你完全可以在指令中按排一条 SETB P3.7 的指令,并且当单片机执行到这条指令时,也会使 P3.7 变为高电平,但使用者不会 这么去做,因为这通常会导致系统的崩溃. 四,程序的执行过程:单片机在通电复位后 8051 内的程序计数器(PC)中的值为0000,所以程序 总是从0000单元开始执行,也就是说:在系统的 ROM 中一定要存在0000这个 单元,并且在0000单元中存放的一定是一条指令. 五,堆栈: 堆栈是一个区域,是用来存放数据的,这个区域本身没有任何特殊之处,就是内 部 RAM 的一部份,特殊的是它存放和取用数据的方

16、式,即所谓的先进后出,后进先 出,并且堆栈有特殊的数据传输指令,即PUSH和POP,有一个特殊的专为 其服务的单元,即堆栈指针 SP,每当执一次 PUSH 指令时,SP 就(在原来值的基础上) 自动加 1,每当执行一次 POP 指令,SP 就(在原来值的基础上)自动减 1.由于 SP 中的值可以用指令加以改变,所以只要在程序开始阶段更改了 SP 的值,就可以把堆 栈设置在规定的内存单元中,如在程序开始时,用一条 MOV SP,#5FH 指令,就时把 堆栈设置在从内存单元 60H 开始的单元中. 一般程序的开头总有这么一条设置堆栈指 针的指令,因为开机时,SP 的初始值为 07H,这样就使堆栈从 08H 单元开始往后,而 08H 到 1FH 这个区域正是 8031 的第二,三,四工作寄存器区,经常要被使用,这会 造成数据的混乱.不同作者编写程序时,初始化堆栈指令也不完全相同,这是作者的 习惯问题.当设置好堆栈区后,并不意味着该区域成为一种专用内存,它还是可以象 普通内存区域一样使用,只是一般情况下编程者不会把它当成普通内存用了.