《单片机原理与应用 教学课件 ppt 作者 王迎旭 主编 14591《单片机原理与应用》王迎旭》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用 教学课件 ppt 作者 王迎旭 主编 14591《单片机原理与应用》王迎旭（359页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机原理与应用,第一章 绪论 第二章 MCS-51单片机的硬件结构与工作原理 第三章 指令系统与程序设计 第四章 MCS51定时计数器及其应用 第五章 串行接口 第六章 MCS-51单片机的系统扩展 第七章 单片机应用系统接口技术 第八章 数模与模数转换电路,总目录,第一章 绪论,第一章,第二章 MCS-51单片机的硬件结构与工作原理,第二章,第三章 指令系统与程序设计,第三章,第四章 MCS51定时计数器及其应用,第四章,第五章 串行接口,第五章,第六章 MCS-51单片机的系统扩展,第六章,第七章 单片机应用系统接口技术,第七章,第八章 数模与模数转换电路,第八章,课程简介：“单片机原理
2、及应用 ”是一门实践性、应用性很强的技术基础课，通过本课程的学习，使学生较好地掌握MCS-51系列单片微型计算机的基本结构、工作原理、接口技术和应用等方面的知识。掌握单片机应用系统的设计和应用程序的设计方法，学习单片机应用于工业测控等方面的基本技术。并通过实践环节的学习，学会单片机应用系统的设计和调试方法。为将来从事自动测控技术、智能电器、电子、检测等工业领域相关工作，进行各种智能化电子产品的设计和研发等提供技术准备，奠定坚实的技术基础。,单片机原理与应用,单片机原理与应用,教学内容： 单片微型机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 单片微型计算机应用 单片微型计算机应用系统设计方法,学习方法
3、？,单片机原理与应用,第一章 绪 论,讲授内容： 1. 有关微型计算机、单片机的概念 2. 单片机的一般结构及特点 3.单片机的发展过程 4.常用单片机系列简介 5.单片机的应用领域 6.数制、码制复习 本章重点： 1. 微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的结构特单片机特点与应用。 2.数制、码制,回 顾：有关微型计算机的基础知识,硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口 软件：系统软件，应用软件,第一节 单片机及其发展概述,计算机系统通常由多块印刷电路板制成：,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口 芯片,定时计数器 芯片,A/D、D/A 芯片,
4、单板机,印 刷 电 路 板,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I / O口,单片机,第一节 单片机的特点与发展概述,一、微处理器、微机和单片机的概念 微处理器（Microprocessor）微型计算机的控制和运算器部分； 微型计算机（Microcomputer）有完整运算及控制功能的计算机， 包括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等； 单片机(single chip microcomputer)直译为单片微型计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模
5、集成电路芯片上，组成单片微型计算机简称单片机 。 单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器(embedded microcon-troller)。,二、 单片机的一般结构及特点,一般 单片机有2种基本结构形式： 一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯诺依曼结构； 另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和
6、80C51系列单片机采用的是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。 。,单片机的特点：,单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。,三、单片机的发展过程概述,Intel 8位单片机的发展 第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。 第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机， 第三代：以51系列、AVR、PIC等为代表。,一般根据控制应用需要: 又可设计成通用单片机、专用单片机 按内部数据总线的宽度: 单片机分为
7、4位、8位、16位及32位等。,第二节 常用单片机系列简介,一、ATMEL单片机 ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的，该公司的技术优势在于Flash存储器技术。 应用较多的有：AT89C51系列 STC89C51/52系列 SST89系列 AT-tiny、AT90/、ATmega等系列的AVR单片机 这些都是是一种可下载的Flash单片机，它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。,二、Philips单片机 Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。 三、Maxim-Dallas单片机 四、
8、WinBond单片机 五、Motorola单片机 六、其他公司的单片机 1）NEC单片机； 2）东芝单片机； 3）Epson单片机； 提示：经常上网查询，关注发展动态,第三节 单片机的应用领域,一、单片机在智能仪器中的应用 智能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。 二、单片机在过程控制中的应用,三、单片机与e-Home,家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式空调，
9、室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。 四、单片机与Internet 各类家用电器和智能装置，它们的“心脏”多是单片机。由于单片机芯片品种达数百种，其硬件结构和指令系统各不相同，不能直接接入Internet网络。网络芯片Webchip的出现成为智能装置和家电产品连接Internet的理想“桥梁”,五、单片机的发展,1）强化指令功能 2）增加各种接口部件 3）提高专用程度,（1） 总线(BUS) 总线是连接CPU与各功能部件并进行信息传递的公共通道。总线通常分为三种，即数据总线(DB)地址总线(AB)和控制总线(CB)。,复习一： 微型计算机的基本结构及工作原理 1. 微型计算机的基
10、本结构 微型计算机由微处理器（）、存储器、 输入输出接口（/接口）三部分主成，各部分用总线相连。,2、输入输出(I/O)接口 由于I/O设备中类繁多，它们在速度、电平、功率、信息形式等很多方面有很大差别，不能直接与CPU连接，必须经过I/O接口电路解决它们之间的匹配问题。 、储存器 存储器分类 存储器存储的信息 存储器的读写操作过程,（4）微处理器（） 运算器 寄存器阵列 控制器 内部总线 2. 复习基本概念与常用术语 （1）位(Bit) 位是计算中构成信息的最小单位，表示二进制数中的某个数位“0”或“1”。Bit是Binarg Digit的缩写。 （2）字(Word) 字是CPU与输入/输出
11、设备和存储器之间传送数据的基本单位，由若干位组成它与数据总线的宽度(根数)一致。 （3）字节(Byte) 一字节为8位(bit)。,（4）指令(Instruction)： 指规定计算机完成某种操作的命令。目前计算机只能直接识别由二进制编码的指令，即机器码 （5）指令系统(Instnction Set)：指一台计算机所能识别的全部指令的集合。 。 （6）程序(Progrom)：为完成特定任务而设计的一组指令有序的集合。 （7）地址(Address)地址指存贮单元的编号。 （8）K和KB计算机的存储器容量较大，K和KB常用作计算存储器 容量的单位 1K=210=1024; KB=1024Byte。
12、 （9） 关于时序的概念 所谓时序，就是计算机在工作过程中，CPU控制器所发出的一系列控制信号在时间上的相互关系。,复习内容 二、计算机系统中的数制、码制复习,1.数制及其互换,2.带符号数的表示法 3.原码、反码、补码 特点： 8位二进制数表示原码、反码、补码的范围 (-127+127、-127+127、-128+127) 补码的运算 在微型计算机中，带符号数用补码表示，减法可用补码相加来实现，运算结果为补码。 .负数补码快速求法？,、补码运算举例,课间休息,主要内容： 1.MCS-51单片机组成（结构、引脚功能） 2.并行I/O端口结构 3.储器组织与操作 4.MCS-51单片机的中断系统
13、 1）中断系统概述 2）中断的处理过程,重点理解： 1 .MCS-51系列单片机存储器结构特点 2. 单片机特殊功能寄存器的作用 3 .不同场合下单片机引脚的复用功能 4 . 单片机的位处理功能及其作用,第二章 MCS-51单片机的硬件结构与工作原理,一、MCS51单片微机的硬件组成,第一节 MCS-51单片机的基本组成,中央处理单元CPU（8位）：数据处理、位操作（位测试、置位、复位） 2.只读存储器ROM（4K、8K、16K、32K、64K） 3.随机存取存取器RAM（128B、256B、512B，1024B） 4.并行输入/输出口：I / O（32线）：系统总线、扩展外存、I / O接口
14、芯片 5.串行输入/输出口： UART （二线）：串行通信、扩展I / O接口芯片,6、定时/计数器 T（16位增量可编程） 它与CPU之间各自独立工作，当它计数满时向CPU中断 7、时钟电路 fosc： 分为内部振荡器、外接振荡电路 8、中断系统： 五源中断、两级优先，可编程进行控制。,2. MCS51单片机的内部结构,时钟源,T0 T1,P0 P1 P2 P3,TXD RXD,INT0 INT1,时钟电路,SFR和RAM,ROM,定时/计数器,CPU,串行I/O口,中断系统,并行I/O口,系统总线,图21 MCS51单片机的功能模块框图,MCS51单片机的功能模块框图如图21所示。 由8位
15、CPU、只读存储器EPROMROM、读写存储器RAM、并行IO口、串行IO口、定时器计数器、中断系统、振荡器和时钟电路等部分组成。各部分之间通过内部总线相连。,MCS51的内部结构框图,二、MCS51单片机的引脚功能,图23 8031引脚,40脚分三类： 1、I/O口线32根- MCS-51系列单片机 P0、P1、P2、P3共32位，对应着芯片的32根引脚。 2、控制线6根 RST复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复位CPU. ALE地址锁存信号访问外部存储器时该信号锁存低8位地址；无RAM时，ALE为晶振6分频； PSEN外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读取数据时，该信号有效。 EA程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序；EA=0从外部开始执行程序； X1时钟振荡器输入端，内部振荡器输入端； X2时钟振荡器输出端，内部振荡器输出端； 3、电源线2根 VCC，GND电源和地+5V电源供电，,三、振荡器、时钟电路及时序,1.时钟电路 MCS5l单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端，由这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器，如图24所示。这种方式形成的时钟信号
