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1、第一讲,单片机预备知识,一、学习单片机需要什么基础？1.掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等； 2.对各种元器件的认识基本上是从0开始； 3.编程可采用汇编语言和C语言，如果采用C语言编程，需具备简单的C语言基础； 4. 与以前所学的知识关联很少，基本上大家都站在了同一起跑线上。,二、什么是单片机？ 单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。,单板机,单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早
2、期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。,单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。 Intel公司推出了MCS-51系列单片机：集成 8位CPU、4K字节ROM（程序存储器）、128字节RAM（数据存储器）、4个8位并行I/O口（P0P3）、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。,单板机,单片机,嵌入式系统 嵌入式系统的出现最初是基于单片机，70年代单片机的出现，使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能，但是
3、这时的应用只是使用8位的芯片，执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。 从80年代早期开始，系统的程序员开始用 “操作系统”编写嵌入式应用软件，可以使开发周期更短，更低的开发资金和更高的开发效率，“嵌入式系统”真正出现了。 一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件（嵌入式设备的应用软件和操作系统都是紧密结合的,三、单片机能做什么,凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现，只是要再根据具体实际情况选择不同性能的单片机。 如：Intel公司：MCS-51系列atmel公司:AT89系列、avr系列microchip公司: pic系列p
4、hilips公司、 siemens公司、STC公司凌阳公司、华邦公司、富士通公司等等。,工业自动化：数据采集、测控技术。 智能仪器仪表：数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。 消费类电子产品：洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等。 通讯方面：调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。 武器装备：飞机、军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。 等等,四、怎么开始学习？,补充必要的理论知识，缺什么补什么； 实践第一； 大胆试验：流水灯、数字钟、数字式温度计自感应水龙头.,五、预备知识,电平特性 进制的表示及转换（略） 二进制数的逻辑运算（略）
5、8051单片机介绍 C51基础知识,（一）关于电平特性,数字电路中只有两种电平：高和低 （本课程中）定义单片机为TTL电平：高 +5V 低 0V RS232电平：计算机的串口高 -12V 低+12V所以计算机与单片机之间通讯时需要进行电平转换的，一般采用电平转换芯片max232。,（二）80C51系列介绍, Intel的：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52等； ATMEL的：89C51、89C52、89C2051、 89S51、89S52、 89S53等； （在系统可编程ISP ，是指用户可把已编译好的用户代码直接写入目标电路板上的器件，而不需要从电路板上取
6、下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。） Philips、华邦、STC Siemens(Infineon)等公司的许多产品 。 关于型号的介绍(参看书第六页),80C51是MCS-51系列中的一个典型品种；其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有：,80C51的引脚封装,总线型,非总线型：不能构成8位总线,总线型：四组I/O口P0P3,AT89S51的四个8位并行I/O口，不公可做I/O端口使用，也可做外部扩展电路时的DB、AB及CB使用。具体参看书第24页。,总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的
7、公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。 外部总线有三种: 数据总线DB（Data Bus）, 地址总线 AB（Address Bus）和控制总线 CBControl Bus）。,CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统、时钟电路和部分外部特殊功能寄存器； RAM：数据存储器，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据； ROM：程序存储器，用以存放程序、一些原始数据和表格；单片机存储器采用哈佛结构，将程序和数据分开存储。 I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；P0P
8、3 T/C：两个16位定时/记数器，既可以工作在定时模式（对系统时钟计数实现定时），也可以工作在记数模式（用于对外部事件的脉冲进行计数）；,五个中断源的中断控制系统2个外部中断，3个内部中断（2个用于定时/计数器，1个用于串行口） 一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信，可同时进行数据的接收和发送； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。,六、单片机主要掌握以下几点,最小系统能够运行起来的必要条件。 1.单片机的最小系统就是指在尽可能少的外部电路的条件下，能使单片机独立工作的系统
9、。 2.单片机的复位就是对单片机进行初始化操作，使单片机内部各寄存器处于一个确定的初始状态，以便进行下一步的操作。 3.最小系统包括：电源 晶振 复位电路 单片机芯片 对单片机任意IO口的随意操作 1.输出控制电平高低（可使P0P3中任一口的八位中的某一位为0/1） 2.输入检测电平高低。（读检测） 定时器：重点掌握最常用的方式2 中断：外部中断、定时器中断、串口中断 串口通信：单片机之间、单片机与计算机间,KEIL的使用,掌握KEIL工程的建立和软件的开发； 掌握KEIL中软件仿真的基本应用； 掌握用KEIL直接硬件仿真,C51知识,C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点
10、，并具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为软件开发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植。而针对8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实用高级语言。,C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，很多硬件开发都用C语言编程，如：各种单片机、DSP、ARM等.C语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就可将程序从不同的单片机中移植过来。C提供了很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高，故可缩短开发时间，增加程序可读性和可维护性。,C-51的特点,C-51与ASM-51相比，有如下优点： 1. 对单片机的指令系统不要求
11、了解，仅要求对8051 的存贮器结构有初步了解； 2. 寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理； 3. 程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化； 4. 提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力； 5. 由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植；,C51的数据类型,基本数据类型,类型,符号,关键字,数的表示范围,所占位数,整型,字符型,实型,有,无,(signed) int,16,-3276832767,(signed) short,16,-3276832767,(signed) long,32,-21474836482147483
12、647,16,unsigned int,065535,32,04294967295,unsigned long int,unsigned short int,16,065535,有,float,32,3.4e-383.4e38,有,double,64,1.7e-3081.7e308,有,char,8,-128127,无,unsigned char,8,0255,C语言中的基本数据类型,类型,符号,关键字,数的表示范围,所占位数,整型,字符型,实型,有,无,(signed) int,16,-3276832767,(signed) short,16,-3276832767,(signed) lon
13、g,32,-21474836482147483647,16,unsigned int,065535,32,04294967295,unsigned long int,unsigned short int,16,065535,有,float,32,3.4e-383.4e38,有,double,64,1.7e-3081.7e308,有,char,8,-128127,无,unsigned char,8,0255,C51的数据类型扩充定义,sfr:特殊功能寄存器声明 sfr16:sfr的16位数据声明 sbit:特殊功能位声明 bit:位变量声明 例：sfr SCON = 0X98;sfr16 T2
14、= 0xCC;sbit OV = PSW2;,例： 数据类型 变量名 char var1; bit flags; unsigned char vextor10; int wwww; 注意：变量名不能用C语言中的关键字表示。,C-51数据的存储类型,C-51的包含的头文件,通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h 常用有:reg51.h reg52.h（定义特殊功能寄存器和位寄存器）；math.h （定义常用数学运算）；,C-51的运算符 与C语言基本相同： + - * / （加 减 乘 除） = （位右移 位左移）
15、 & | (按位与 按位或) (按位异或 按位取反),C-51的基本语句,与标准C语言基本相同：if 选择语言while 循环语言for 循环语言switch/case 多分支选择语言do-while 循环语言,中断服务程序,函数名（）interrupt n using m 函数内部实现 . ,I/O口定义,sbit beep=P23;,Main 函数 格式：void main() 特点：无返回值，无参。 任何一个C程序有且仅有一个main函数，它是整个程序开始执行的入口。 例：void main() 总程序从这里开始执行; 其他语句； ,单片机工作的基本时序,机器周期和指令周期（1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，TX实验板上为11.0592MHZ。 （2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。 （3） 机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1S6, 也就是 12 个时钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。 （4） 指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS - 51 系统中, 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。,
