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1、单片机应用与接口技术,周坚 等编著,目录,绪 论,01,80C51单片机软件实验环境的建立,02,认识80C51单片机的I/O口,04,80C51单片机的中断系统,05,80C51单片机硬件实验环境的建立,03,目录,80C51单片机的指令系统,07,80C51程序设计初步,08,模 拟 量 转 换 接 口,10,显 示 接 口,09,80C51单片机的定时器/计数器,06,目录,实时钟芯片及其应用,13,LED点阵屏及其应用,14,11,12,液晶显示屏及其应用,15,键 盘 接 口,11,I2C串行接口总线,12,单片机应用与接口技术,绪 论,绪 论,单片机简介 “单片机”名称的由来 从计
2、算机主板看起 运算器 控制器 存储器 输入/输出接口 总线 单片机将这些部分集中到一块芯片中,绪 论,单片机简介 不论计算机复杂程度如何，它总是由运算器，控制器，存储器，输入/输出接口，总线这五个部分组成 通常运算器和控制器被做成一块芯片，也就是CPU（中央处理器） 在计算机主板上，内存条和BIOS芯片是存储器，键盘、鼠标接口和25针打印机接口就是输入/输出设备，而总线则被设计在主板上，用于主板上各个部件之间的电气连接 在一些应用场合，人们不需要计算机完成十分复杂的运算，但却希望计算机小巧，可靠，价格低。 人们就把组成计算机的这5个部分全部集成到一块芯片上，也说是一块芯片就能构成一个独立的计算
3、机，在当时的技术条件下，这是一件了不起的事情，于是人们就用这个特征来为之命名，称为“单片机”，这就是“单片机”名称的由来,绪 论,常见的单片机品种 180C51及其兼容系列 （1）80C51基本系列 （2）80C51兼容系列 89S52、STC89系列 （3）80C51扩展系列 STC12系列、菲利普LPC系列、C8051F系列,绪 论,计算机中数据的表示 按进位的原则进行计数，称为进位计数制，简称“数制”。数制有多种，在计算机中常使用的有十进制、二进制和十六进制 1十进制数 按“逢十进一”的原则进行计数，称为十进制数。 D3D2D1D0=D3103+D2102+D1101 +D0100 2二
4、进制数 按“逢二进一”的原则进行计数，称为二进制数。 B3B2B1B0=B323+B222+B121 +B020 十六进制数 按“逢十六进一”的原则进行计数，称为十六进制数。 H3H2H1H0=H3163+H2162+H1161 +H0160,绪 论,二进制的算术运算 加法规则 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10 乘法规则 0 0 = 0 0 1 = 0 1 0 = 0 1 1 = 1,求11011+1101的值 1 1 0 1 1 + 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 求11011101的值 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1
5、1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1,绪 论,数制间的转换 1十进制数转换为二进制数 除二取余法:即把待转换的十进制不断地用2除，一直到商是0为止，然后将所得的余数由下而上排列即可。 2二进制数转换为十进制数 位权法:即把各非十进制数按权展开，然后求和。 3二进制转换为十六进制 从右向左，每四位二进制化为一位十六进制，不足部分用零补齐。 4十六进制转换为二进制 一位十六进制数化为四位二进制数。,绪 论,逻辑数据的表示 每个逻辑变量或逻辑运算的结果，产生逻辑值 该逻辑值仅取“真”或“假”两个值。判断成立为“真”，判断不成立为“假”。 在计算机内常用0和1表示
6、这两个逻辑值，一般用0表示假，1表示真。,绪 论,计算机中常用的基本术语 两盏灯一共能够呈现四种状态，即“00”、“01”、“10”和“11”，而二进制数00、01、10、11相当于十进制数的0、1、2、3，因此，灯的状态可以用数学方法来描述，反之，数值也可以用电子元件的不同状态的组合来表示。 位（bit）的定义是：位是计算机中所能表示的最小数据单位。 相邻8位二进制码称之为一个字节（byte），用B表示。 字是计算机内部进行数据处理的基本单位。它由若干位二进制码组成，通常与计算机内部的寄存器、运算器、数据总线的宽度一致，每个字所包含的位数称为字长。,绪 论,存储器 在计算机中存储器用来存放数
7、据 存储器中有大量的存储单元 每个存储单元都可以有“0”和“1”两种状态 存储器是以“0”和“1”的组合来表示数据，而不是放入的如同十进制1、2、3、4这种形式的数据。,绪 论,半导体存储器的分类 1只读存储器 只读存储器又称为ROM，其中的内容在操作运行过程中只能被CPU读出，而不能写入或更新 类似于印好的书，只能读书里面的内容，不可以随意更改书里面的内容。 2随机存取存储器 随机存取存储器又称为RAM，其中的内容可以在工作时随机读出和存入 随机存储器的内容可以随时改写，所以它适用于存放一些变量，运算的中间结果，现场采集的数据等等。 3可现场改写的非易失存储器 快擦写FLASH存储器、新型非
8、易失静态存储器NVSRAM和铁电存储器FRAM等。 这些存储器的共同特点是：从原理上看，它们属于ROM型存储器，但是从功能上看，它们又可以随时改写信息，因而作用又接近于RAM。,返回目录,单片机应用与接口技术,80C51单片机软件实验环境的建立,80C51单片机软件实验环境的建立,Keil软件简介、安装与使用 Keil软件简介 Keil软件提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境Vision IDE，将这些部分组合在一起。 Vision IDE C51编译器 A51汇编器 安装Keil软件 可以从Keil公司及其中国代理处购
9、得Keil软件。如果想试用，可以到Keil公司的网站（http:/）下载Eval版本。 下载得到的Keil软件是一个压缩包，解压后双击其中的Setup.exe即可安装。如果不是购买的商品软件，请选择Eval Version安装。,80C51单片机软件实验环境的建立,使用Keil软件 Keil软件界面,80C51单片机软件实验环境的建立,使用Keil软件 1源文件的建立 Vision内集成有一个文本编缉器，可以在Vision集成环境中直接进行源程序的输入，该文本编缉器支持对汇编或C语言中关键字变色显示。 2工程的建立 在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行了，还要选择CPU，确定编译/汇编、链接
10、的参数，指定调试的方式等。为管理和使用方便，Keil使用工程（Project）将所需设置的参数和所有文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译（汇编）和链接等操作 3工程的设置 工程建立好以后，还要对工程进行进一步的设置，以满足每个工程的个性化要求 4编译、链接 在设置好工程后，即可进行编译、链接，以获得可以执行的代码。,80C51单片机软件实验环境的建立,PROTEUS软件简介、安装与使用 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，它的Logo界面如图1-13所示。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路
11、。 Proteus软件简介 具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真功能；有各种虚拟仪器； 支持主流单片机系统的仿真。 提供软件调试功能。 具有强大的原理图绘制功能； 具有印刷线路板绘制功能。,80C51单片机软件实验环境的建立,使用Proteus软件 安装好Proteus软件后，单击桌面“开始所有程序Proteus 7 Professional”打开Proteus软件。 单击器件选择按钮（如右图），选择所需用的器件（如下图）,80C51单片机软件实验环境的建立,使用Proteus软件 选好所需元件 在图纸上放好元件并用导线连接 画出如下所示电路图,80C51单片机软
12、件实验环境的建立,使用Proteus软件 双击单片机芯片U1，打开如右图所示对话框 单击Program File，打开如下所示对话框，找到目标文件,80C51单片机软件实验环境的建立,使用Proteus软件 单击 运行 可以观察到运行的效果,返回目录,单片机应用与接口技术,80C51单片机硬件实验环境的建立,80C51单片机硬件实验环境的建立,学习单片机离不开实践操作，因此准备一套硬件实验器材很有必要。 作为一本教材而言，如果使用某一种特定的实验器材难以兼顾一般性。为此，本书作了多种安排。 使用万能板自行制作 作者提供PCB文件，读者自行制作印刷线路板 使用作者提供的成品实验电路板 方案一、使
13、用万能板自行制作 使用主芯片为STC89C52来自制一块简单的实验板 该芯片与80C51兼容，并具有能使串行口直接下载代码的特点，因而不需要专门的编程器，这使得使本实验板来做实验的成本很低,80C51单片机硬件实验环境的建立,方案一、使用万能板自行制作 电路原理图,80C51单片机硬件实验环境的建立,方案一、使用万能板自行制作 电路板的制作 先安排一下板上各元件的位置，然后根据元件的高度由低到高分别安装，集成电路的位置安装集成电路插座。需要特别说明的是，D1D8不要安装成一列，而是安装成一圈，如下图所示，这是为以后的课题做好准备 代码的写入 将代码写入单片机芯片，也称为芯片烧写、芯片编程、下载
14、程序等 芯片烧写需要用到一个专用软件，该软件可以免费下载。下载的地址为：http:/www.mcu-，,80C51单片机硬件实验环境的建立,方案一、使用万能板自行制作 代码的写入 单击“OpenFile/打开文件”按钮，开启“打开文件”对话框 打开文件后，还可以进行一些设置，如下时所用波特率、是否倍速工作、振荡电路中的放大器是否半功率增益工作等，这些设置暂时都可取默认值。 确认此时电路板尚未通电，然后单击“Download/下载”按钮，下载软件开始准备与单片机通信 给电路板通电，即将代码写入芯片中,80C51单片机硬件实验环境的建立,让实验电路板具有仿真功能 仿真的概念 仿真是一种调试方案，它
15、让单片机以单步或者过程单步的方式来执行程序 每执行一行程序，观察该程序执行完毕后产生的效果，并与写该行指令时的预期效果比较，如果一致，说明程序正确，如果不同，说明程序出现问题。 仿真芯片制作 制作仿真芯片需要用到一块特定的芯片，即SST公司的SST89E554RC芯片 硬件制作：取下任务1中所制作实验板中的STC89C52芯片，插入SST89E554RC芯片，即完成了硬件制作工作。 软件操作：需要使用软件将一些代码写入该芯片，这里所使用的软件是SST EASYISP，这个软件可以在http:/ 运行SST EasyIsp软件，如右图所示 单击DetectChip/RS232菜单项，选择第一项D
16、ectect Target MCU for firmware1.1 F and RS232 config，出现如下图所示对话框,80C51单片机硬件实验环境的建立,仿真芯片的制作 按提示一步一步执行，如果一切顺利，可见下图所示界面。 单击菜单“SoftICE”,即可生成仿真芯片,80C51单片机硬件实验环境的建立,方案二、认识和使用成品实验板 当需要扩展数码管、液晶显示屏等连线较多的部分时，飞线很多，制作不易。为此，作者设计与制作了一块实验板，该板使用了双面线路板 使用这块实验板可以进行流水灯、人机界面程序设计、音响、中断、计数器等基本编程练习，还可以学习I2C接口芯片使用、SPI接口芯片使用、字符型液
