單片機(jī)與C語(yǔ)言.ppt

1,物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論,單片機(jī)與C語(yǔ)言,知 識(shí) 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu),3,什么是單片機(jī)？ 單板機(jī) 將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單板機(jī)）。,單板機(jī),單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。 Intel公司推出了MCS-51系列單片機(jī)：集成 8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。,單板機(jī),單片機(jī),單片機(jī)能做什么,手持糧庫(kù)溫度尋檢設(shè)備 畢設(shè)答辯打分器 電話臺(tái)燈 自動(dòng)感應(yīng)水龍頭 凡是與控制或簡(jiǎn)單計(jì)算有關(guān)的電子設(shè)備都可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，再根據(jù)具體實(shí)際情況選擇不同性能的單片機(jī)，如：atmel,stc,pic,avr,凌陽(yáng)，80C51，arm等,工業(yè)自動(dòng)化：數(shù)據(jù)采集、測(cè)控技術(shù)。 智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號(hào)源、數(shù)字萬(wàn)用表、感應(yīng)電流表等。 消費(fèi)類電子產(chǎn)品：洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC卡、汽車電子設(shè)備等。 通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)、手機(jī)、小靈通等。 武器裝備：飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。 等等,常見單片機(jī)的種類,根據(jù)總線的寬度，單片機(jī)一般可分為4位、8位、16位和32位單片機(jī)。4位單片機(jī)多用于冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等家電控制中。8位、16位單片機(jī)主要用于一般的控制領(lǐng)域，一般不使用操作系統(tǒng)。32位單片機(jī)主要用于網(wǎng)絡(luò)操作、多媒體處理等復(fù)雜處理的場(chǎng)合，一般要使用嵌入式操作系統(tǒng)。 8位和16位單片機(jī)的用途非常廣泛，遍及日常生活的各個(gè)角落，從兒童玩具到電飯煲、電視機(jī)等家用電器都有其身影，目前高校的教學(xué)也以8位和16位單片機(jī)為主。本文主要介紹常用的8位單片機(jī)。常用的8位和16位單片機(jī)主要有以下一些系列：,常見單片機(jī)的種類,1. MCS-51系列及與之兼容的80C51系列單片機(jī) MCS-51系列及與之兼容的80C51系列單片機(jī)種類最多，發(fā)展也最快，主要有ATMEL的AT89系列、NXP（原 PHLIPIS公司）的51PLC系列單片機(jī)、美國(guó)Silicon Labs 公司的C8051F系列單片機(jī)、國(guó)內(nèi)宏晶公司的STC系列單片機(jī)、 （1）ATMEL公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個(gè)系列，AT89系列是8位Flash單片機(jī)，與8051系列單片機(jī)相兼容， AT89S5X系列單片機(jī)支持ISP編程，成本低，資料多，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。,常見單片機(jī)的種類,（2）AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī)，也叫AVR單片機(jī)。AVR單片機(jī)是采用RISC精簡(jiǎn)指令集的高速8位單片機(jī)，高速、低功耗、保密，具有A/D轉(zhuǎn)換，E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等電路和功能，已被廣泛應(yīng)用，AVR的市場(chǎng)占有一直在擴(kuò)展，年用量也一直在上漲，但指令集和51不同，入門稍難。,常見單片機(jī)的種類,（3）NXP （原PHLIPIS） 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))：原PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī)，嵌入了掉電檢測(cè)、片內(nèi)RC振蕩器等功能，部分型號(hào)的還具有AD/DA等功能。這使得51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求。,常見單片機(jī)的種類,（4）C8051F系列單片機(jī)是由美國(guó)Silicon Labs 公司推出的全兼容8051指令集，其峰值執(zhí)行速度可達(dá)100MIPS(C8051F120等)。部分型號(hào)片內(nèi)ADC的采樣精度最高可達(dá)24bit，采樣速率最高可達(dá)500ksps，還集成了單個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立的高分辨率DAC，可滿足絕大多數(shù)混合信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)與模擬電子系統(tǒng)的無(wú)縫接口。此外還根據(jù)不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。成為SOC的典型代表，具有廣泛的市場(chǎng)前景。 （5）國(guó)內(nèi)宏晶公司銷售的STC系列單片機(jī)兼容51內(nèi)核，價(jià)格便宜，支持串口ISP，具有A/D，D/A功能，也適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。,常見單片機(jī)的種類,2. 與51不兼容的單片機(jī) （1）Microchip（微芯公司）的PIC系列單片機(jī) MicroChip單片機(jī)的主要產(chǎn)品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機(jī)， CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33、35、58條指令，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動(dòng)能力，價(jià)格低，一次性編程，體積小。在辦公自動(dòng)化設(shè)備，消費(fèi)電子產(chǎn)品，通信，智能儀器儀表，汽車電子，金融電子，工業(yè)控制等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PIC系列單片機(jī)在世界單片機(jī)市場(chǎng)份額排名中逐年提高，發(fā)展非常迅速。,常見單片機(jī)的種類,（2）TI公司的超低功耗Flash型MSP430系列單片機(jī) MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器(TI)1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器(Mixed Signal Processor)。稱之為混合信號(hào)處理器，主要是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。具有高速、低功耗，信號(hào)處理能力強(qiáng)大等特點(diǎn)，也是一種SOC單片機(jī)。 （3）ADI公司的帶A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，片內(nèi)A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度高，但價(jià)格昂貴。,常見單片機(jī)的種類,（4）臺(tái)灣凌陽(yáng)生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)北陽(yáng)電子通過大學(xué)計(jì)劃主推的16位SPEC061A單片機(jī)，具有增強(qiáng)的語(yǔ)音信號(hào)AGC、濾波、AD、DA功能，并開發(fā)了語(yǔ)音識(shí)別實(shí)例，有專門的網(wǎng)站，宣傳推廣做得好，在一些學(xué)校有專門的共建實(shí)驗(yàn)室。 （5）Freescale Semiconductor(飛思卡爾半導(dǎo)體)單片機(jī)，飛思卡爾是全球20大半導(dǎo)體公司之一，中國(guó)大學(xué)生智能汽車電子競(jìng)賽的贊助商。在汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品、通信處理器、整個(gè)微控制器 、數(shù)字信號(hào)處理器等市場(chǎng)居世界前列。,常見單片機(jī)的種類,（6）還有其它很多公司像SanSung、東芝等等在單片機(jī)市場(chǎng)都有一定份額，主要用于一些家用電器的微處理器，但國(guó)內(nèi)高校的學(xué)生接觸不多。 作為學(xué)生學(xué)習(xí)入門還是建議采用51系列單片機(jī)。本書將介紹ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89S52。進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和電子競(jìng)賽，可以選51系列，也可以根據(jù)自己的項(xiàng)目要求選取成本低、效果好的單片機(jī)。一些含A/D，D/A的單片機(jī)可能比單一的A/D，D/A芯片都要便宜很多。 單片機(jī)今后的處理速度會(huì)越來(lái)越快，功耗越來(lái)越低，位數(shù)上隨著對(duì)語(yǔ)音、圖像等信號(hào)處理的要求，會(huì)逐步向32位的方向發(fā)展。當(dāng)然8位單片機(jī)在一些控制領(lǐng)域仍具有巨大的市場(chǎng)。,郭天祥,出生年月：1983年10月 2004年5月首次與電子元件見面，6月開始學(xué)習(xí)單片機(jī)，9月參加黑龍江省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽獲一等獎(jiǎng)，04年主要學(xué)會(huì)了單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編程和非常簡(jiǎn)單的常用電路設(shè)計(jì)。 05年開始學(xué)單片機(jī)C語(yǔ)言編程，5月獲學(xué)校五四杯電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，6月參加“梟龍杯”全國(guó)空中機(jī)器人比賽于11月在成都舉行，獲全國(guó)亞軍，9月參加“索尼杯”全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽未獲獎(jiǎng)。05年期間學(xué)會(huì)了C語(yǔ)言、C+語(yǔ)言、VC+編程、VHDL語(yǔ)言、FPGA/CPLD（可編程邏輯器件）。,06年5月獲校五四杯電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)，同年被免試保送信通學(xué)院讀碩士研究生。06年開始和同學(xué)一起對(duì)外承接工程項(xiàng)目，同時(shí)學(xué)習(xí)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器），8月建立了個(gè)人網(wǎng)站（天祥電子），主要是產(chǎn)品宣傳與銷售。 07年5月獲校五四杯電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)，黑龍江省挑戰(zhàn)杯電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。07年主要對(duì)外承接工程項(xiàng)目，同年學(xué)習(xí)ARM7（嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)）。,學(xué)單片機(jī)需要什么基礎(chǔ)？ 與以前所學(xué)的知識(shí)關(guān)聯(lián)很少； 只需要掌握很基本的數(shù)電模電知識(shí)，如二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，與、或、非邏輯關(guān)系等； 對(duì)各種器件的概念基本上是從0開始； 如果要用C語(yǔ)言編程，需具備簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言基礎(chǔ)； 所有人都站在了同一起跑線上;,怎么開始學(xué)習(xí)？,實(shí)踐第一。 補(bǔ)充必要的理論知識(shí)，即缺什么補(bǔ)什么。 做工程項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)。（可在網(wǎng)絡(luò)上搜集題目，也可自己有什么想法大膽的去試驗(yàn)） 推薦幾個(gè)好網(wǎng)站：阿莫電子論壇，電子發(fā)燒友等。,80C51系列介紹, Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等； ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等； Philips、華邦、Dallas 、STC Siemens(Infineon)等公司的許多產(chǎn)品 。,80C51是MCS-51系列中的一個(gè)典型品種；其它廠商以8051為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列。當(dāng)前常用的80C51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：,80C51的引腳封裝,總線型,非總線型,總線（BUS）是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道。微機(jī)中有內(nèi)部總線和外部總線兩類。內(nèi)部總線是CPU內(nèi)部之間的連線。外部總線是指CPU與其它部件之間的連線。 外部總線有三種: 數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）, 地址總線 AB（Address Bus）和控制總線 CBControl Bus）。,CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出； T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；,五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率取決于單片機(jī)型號(hào)及性能。,C51知識(shí),C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。目前，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。用C語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)可以大大縮短開發(fā)周期，明顯增強(qiáng)程序的可讀性，便于改進(jìn)、擴(kuò)充和移植。而針對(duì)8051的C語(yǔ)言日趨成熟，成為了專業(yè)化的實(shí)用高級(jí)語(yǔ)言。,C語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持，很多硬件開發(fā)都用C語(yǔ)言編程，如：各種單片機(jī)、DSP、ARM等. C語(yǔ)言程序本身不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不作修改就可將程序從不同的單片機(jī)中移植過來(lái)。 C提供了很多數(shù)學(xué)函數(shù)并支持浮點(diǎn)運(yùn)算，開發(fā)效率高，故可縮短開發(fā)時(shí)間，增加程序可讀性和可維護(hù)性。,C-51的特點(diǎn),C-51與ASM-51相比，有如下優(yōu)點(diǎn)： 1. 對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì)8051 的存貯器結(jié)構(gòu)有初步了解； 2. 寄存器分配、不同存貯器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理； 3. 程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分成不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化； 4. 提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力； 5. 由于具有方便的模塊化編程技術(shù)，使已編好程序可容易地移植；,C51的數(shù)據(jù)類型,基本數(shù)據(jù)類型,類型,符號(hào),關(guān)鍵字,數(shù)的表示范圍,所占位數(shù),整型,字符型,實(shí)型,有,無(wú),(signed) int,16,-3276832767,(signed) short,16,-3276832767,(signed) long,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,無(wú),unsigned char,8,0255,C語(yǔ)言中的基本數(shù)據(jù)類型,類型,符號(hào),關(guān)鍵字,數(shù)的表示范圍,所占位數(shù),整型,字符型,實(shí)型,有,無(wú),(signed) int,16,-3276832767,(signed) short,16,-3276832767,(signed) long,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,無(wú),unsigned char,8,0255,C51的數(shù)據(jù)類型擴(kuò)充定義,sfr:特殊功能寄存器聲明 sfr16:sfr的16位數(shù)據(jù)聲明 sbit:特殊功能位聲明 bit:位變量聲明 例：sfr SCON = 0X98; sfr16 T2 = 0xCC; sbit OV = PSW2;,例： 數(shù)據(jù)類型 變量名 char var1; bit flags; unsigned char vextor10; int wwww; 注意：變量名不能用C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字表示。,C-51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型,C-51的包含的頭文件,通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h 常用有:reg51.h reg52.h （定義特殊功能寄存器和位寄存器）； math.h （定義常用數(shù)學(xué)運(yùn)算）；,C-51的運(yùn)算符 與C語(yǔ)言基本相同： + - * / （