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文檔簡介
單片機(jī)原理與應(yīng)用任課老師:劉雪花單片機(jī)原理與應(yīng)用任課老師:劉雪花課程介紹課程名稱:《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程代碼:CI1001課程學(xué)時(shí):51學(xué)分:3(1:2)課程性質(zhì):必修考試課程介紹課程名稱:《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的性質(zhì)、地位和作用本課程屬于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程,是對(duì)《c語言程序設(shè)計(jì)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》等課程知識(shí)的綜合運(yùn)用;同時(shí),該門課程的學(xué)習(xí)將為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)課程《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》、《zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程的性質(zhì)、地位和作用本課程屬于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程,是對(duì)教學(xué)目的和要求本課程主要以cc2530為例講授單片機(jī)的工作原理與編程。
從單片機(jī)的概念開始,再到cc2530的cpu核——8051cpu的體系結(jié)構(gòu),最后重點(diǎn)落在cc2530內(nèi)部資源的原理與編程。
該課程的每個(gè)模塊都力求學(xué)生通過編程去理解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。由于其是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,要求學(xué)生除了掌握小課所要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外,還必須拿出更多的時(shí)間來練習(xí)任課老師布置的課外練習(xí)教學(xué)目的和要求本課程主要以cc2530為例講授單片機(jī)的課程主要內(nèi)容第一部分單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí):本部分主要講授單片機(jī)的概念、8051單片機(jī)的特點(diǎn)、8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器組織。重點(diǎn)掌握8051CPU核存儲(chǔ)空間分布。第二部分CC2530基礎(chǔ):本部分主要講授CC2530和8051的關(guān)系、CC2530結(jié)構(gòu)、物理存儲(chǔ)器的映射。重點(diǎn)掌握CC2530物理存儲(chǔ)器的映射。第三部分8051上的c語言程序設(shè)計(jì):本部分主要講授Cx51程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)類型與8051存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型。重點(diǎn)掌握存儲(chǔ)類型與8051的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。第四部分CC2530內(nèi)部資源C編程:本部分主要講授系統(tǒng)時(shí)鐘的IO編程、串口編程、中斷控制器編程、定時(shí)器編程、DMA控制器編程等。重點(diǎn)能夠利用數(shù)據(jù)手冊理解接口電路的工作原理并會(huì)用c語言對(duì)其編程。第五部分課程設(shè)計(jì):本部分主要通過使用CC2530作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)以各種傳感模塊采集信號(hào)來控制外圍信號(hào)燈、蜂鳴器、電機(jī)等,如超聲波避障小車。課程主要內(nèi)容第一部分單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí):本部分主要講授單片機(jī)的課程考核標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容分?jǐn)?shù)百分比平時(shí)成績課堂紀(jì)律、課堂提問55%實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告55%作業(yè)2次,2分/次44%課程設(shè)計(jì)3分、文檔3分66%考勤1010%期末考試7070%本門課程的最終成績?yōu)楦黜?xiàng)成績之和。
課程考核標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容分?jǐn)?shù)百分比平課堂紀(jì)律、課堂提問55%實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資源教材:姜仲、劉丹等.《ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程——基于CC2530的無線傳感網(wǎng)技術(shù)》.清華大學(xué)出版社參考資料:1.葛廣英、葛菁、趙云龍等.《ZigBee原理、實(shí)踐及綜合應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社;2.杜軍朝等.《ZigBee技術(shù)原理與實(shí)戰(zhàn)》.機(jī)械工業(yè)出版社;3.CC2530數(shù)據(jù)手冊課件下載:/或41帳號(hào)和密碼都是:kjdown學(xué)習(xí)資源教材:學(xué)習(xí)建議
單片機(jī)的學(xué)習(xí)需要一定的軟硬件基礎(chǔ),這給學(xué)習(xí)者帶來了一定的困難,但正是學(xué)習(xí)的難度賦予了學(xué)習(xí)的價(jià)值,所以要求大家在學(xué)習(xí)的過程中一定要有信心和耐心,做到:課前預(yù)習(xí),課后復(fù)習(xí),課堂上認(rèn)真聽講;務(wù)必多動(dòng)手實(shí)踐:完成好每一次試驗(yàn),驗(yàn)證書本上的每一個(gè)例子。網(wǎng)上的單片機(jī)資源非常豐富,建議大家要充分利用網(wǎng)絡(luò)獲取有用的信息,為自己解決學(xué)習(xí)中的問題。學(xué)習(xí)建議單片機(jī)的學(xué)習(xí)需要一定的軟硬件基礎(chǔ),這給學(xué)習(xí)者單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹STC單片機(jī)()周立功單片機(jī)()C51BBS論壇(http://www.C51)中國電子網(wǎng)()嵌入式公社(/)電子技術(shù)應(yīng)用(/magazine/Electronic/newsdisplayindex.asp)單片機(jī)愛好者()超簡單單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)()中源單片機(jī)(
單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹STC單片機(jī)(http://www.s答疑時(shí)間答疑時(shí)間:星期一10:40-12:00星期三10:40-12:00地點(diǎn):計(jì)算機(jī)系辦公室E-mail:lxh@答疑時(shí)間答疑時(shí)間:星期一10:40-12:00教學(xué)內(nèi)容單片機(jī)8051單片機(jī)8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051CPU核的存儲(chǔ)空間分布(重點(diǎn)、難點(diǎn))教學(xué)內(nèi)容單片機(jī)教學(xué)目標(biāo)理解單片機(jī)的概念;理解8051單片機(jī)的幾層含義;掌握8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)空間分布。教學(xué)目標(biāo)理解單片機(jī)的概念;1、什么是計(jì)算機(jī)?(CPU、RAM、ROM、I/O)2、什么是單片機(jī)?剪裁計(jì)算機(jī)的功能部件后在一塊半導(dǎo)體硅片上集成如下部件的芯片稱為單片機(jī):
(1)微處理器(CPU)(2)存儲(chǔ)器(RAM、ROM或EPROM)(3)各種輸入、輸出接口一、
什么是單片機(jī)1、什么是計(jì)算機(jī)?(CPU、RAM、ROM、I/O)一3、單片機(jī)具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為:
微控制器MCU(MicroControllerUnit)
嵌入式控制器EMCU
(EmbeddedicroControllerUnit)在我國,習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱。3、單片機(jī)具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為:在我國,習(xí)慣使用“單二、單片機(jī)及其展過程1.單片機(jī)的發(fā)展過程原始階段1971年1月,INTEL公司的特德·霍夫在與日本商業(yè)通訊公司合作研制臺(tái)式計(jì)算器時(shí),將原始方案的十幾個(gè)芯片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。其中的兩個(gè)芯片分別用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù),另一芯片集成了運(yùn)算器和控制器及一些寄存器,稱為微處理器(即Intel4004)。二、單片機(jī)及其展過程1.單片機(jī)的發(fā)展過程單片機(jī)的發(fā)展過程發(fā)展階段1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列的單片機(jī),以其體積小、重量輕、控制功能齊全和低價(jià)格的特點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用,為單片機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。80年代初,Intel公司推出了8位的MCS-51系列的單片機(jī),隨著單片機(jī)的應(yīng)用的急劇增加,其它的單片機(jī)也隨之大量涌現(xiàn)如:Motorola的68系列,Zilog的Z8系列等,從而掀開了單片機(jī)應(yīng)用的歷史新篇章單片機(jī)的發(fā)展過程MCS-51系列單片機(jī)的演繹20世紀(jì)80年代后期:Intel公司以專利的形式把
8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。
這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī),與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(主要是指令系統(tǒng))相同,采用CMOS工藝。如:AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。發(fā)展階段MCS-51系列單片機(jī)的演繹20世紀(jì)80年代后期:Intel單片機(jī)現(xiàn)狀單片機(jī)經(jīng)過約30年的發(fā)展,已經(jīng)形成有幾千種型號(hào)上百種品牌的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),對(duì)電子信息技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、軍事技術(shù)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。目前主流的單片機(jī):51內(nèi)核的系列單片機(jī)Microchip公司的PIC系列單片機(jī)Motorola公司的68系列TexasInstrument公司的MSP16bit系列單片機(jī)ARM內(nèi)核的32bit系列單片機(jī)我們通常所說的51單片機(jī)或8051單片機(jī)指的是MCS-51系列和其他公司的8051派生產(chǎn)品,而真正的8051單片機(jī)早已不再生產(chǎn)。
共性:具有同樣的8051cpu核單片機(jī)現(xiàn)狀2、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn):體積小巧重量輕
可靠性高控制能力強(qiáng)價(jià)格低開發(fā)方便簡單,易于產(chǎn)品化2、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn):3、
單片機(jī)的應(yīng)用
單片機(jī)卓越的性能,得到了廣泛的應(yīng)用,已深入到各個(gè)領(lǐng)域。使用溫度:民品:
0°C—+70°C工業(yè)品:
-40°C—+85°C軍品:
-65°C—+125°C。3、單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)卓越的性能,得到了廣泛的應(yīng)用汽車電子3、
單片機(jī)的應(yīng)用汽車電子3、單片機(jī)的應(yīng)用智能控制(視頻)智能控制(視頻)單片機(jī)應(yīng)用消費(fèi)電子產(chǎn)品單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用軍事技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用工業(yè)控制單片機(jī)應(yīng)用4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介程序設(shè)計(jì)通常是C語言或者匯編語言,在特定的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)中編程調(diào)試,比如應(yīng)用最廣泛的KEILuVision44、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介程序設(shè)計(jì)4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介仿真——使用proteus仿真4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介仿真——使用proteus仿真程序下載——使用ISP(InSystemProgram在系統(tǒng)編程)ISP軟件下載線目標(biāo)系統(tǒng)程序下載——使用ISP(InSystemProgram在三、8051中央處理器
單片機(jī)的CPU是完整的1位微計(jì)算機(jī)。這個(gè)1位微計(jì)算機(jī)包含CPU、位寄存器、I/O口和指令集。
CPU內(nèi)部包含:
1、運(yùn)算器
2、控制器
3、存儲(chǔ)器。三、8051中央處理器1、
運(yùn)算器
運(yùn)算器包含:
1.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU---算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算
2.累加器A---相當(dāng)于數(shù)據(jù)加工廠
3.位處理器---位運(yùn)算
4.BCD碼修正電路---十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算處理
5.PSW---記錄程序運(yùn)行狀態(tài)1、運(yùn)算器2、
控制器
單片機(jī)的指揮部件,主要任務(wù)是識(shí)別指令,控制各功能部件,保證各部分有序工作。主要包括指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、程序地址寄存器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路、時(shí)序控制邏輯電路。
2、控制器1.指令、指令譯碼及控制器指令---就是完成某項(xiàng)操作的命令。指令譯碼---對(duì)指令進(jìn)行解析和翻譯控制器---發(fā)出相應(yīng)的控制信息,指揮運(yùn)算器和存儲(chǔ)器協(xié)同完成指令所要求的操作。1.指令、指令譯碼及控制器2.程序及程序計(jì)數(shù)器PC
什么叫計(jì)算機(jī)程序:為完成一個(gè)完整的運(yùn)算任務(wù),按照執(zhí)行步驟用計(jì)算機(jī)指令編寫的指令集合。
執(zhí)行程序指示:地址由PC指示。
執(zhí)行程序時(shí),在計(jì)算機(jī)控制器的控制下,取指令裝置會(huì)按PC的指向從存儲(chǔ)器中讀出第一條指令并譯碼,執(zhí)行指令所要求的操作。2.程序及程序計(jì)數(shù)器PC3.程序執(zhí)行過程執(zhí)行程序線路實(shí)際上按PC的指取指令運(yùn)行,PC就象引路人,稱為程序指針。執(zhí)行流程如下圖:3.程序執(zhí)行過程程序指令取指執(zhí)行過程1、復(fù)位PC=00002、從PC取指,PC+13、取數(shù)據(jù)4、執(zhí)行指令5、取下一條指令……程序指令取指執(zhí)行過程1、復(fù)位PC=00004.8051單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
8051單片機(jī)存儲(chǔ)器采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu):
1、有一根地址和數(shù)據(jù)總線。
2、程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間采用獨(dú)立編址。
3、擁有各自的尋址方式和尋址空間。4.8051單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)存儲(chǔ)器從物理結(jié)構(gòu)上分四種:
1、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器
2、片外程序存儲(chǔ)器
3、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
4、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)從尋址空間分布上分三種:程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從功能作用上可五種:
程序存儲(chǔ)器、
內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、
特殊功能寄存器、
位地址空間存儲(chǔ)器、
外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從尋址空間分布上分三種:MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖60KB64KB4KBMCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
在程序存儲(chǔ)器的開始部分,定義了一段具有特殊功能的地址段,用作程序起始和各種中斷的入口。1)程序存儲(chǔ)器表1程序存儲(chǔ)器中特殊地址的功能程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序或表格常數(shù)。 在程序存儲(chǔ)器的開始部分,定義了一段具有特殊2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)3個(gè)區(qū)域1.片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放中間運(yùn)算結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。
MCS-51系列單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器除RAM塊外,還有特殊功能寄存器(SFR)塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能存儲(chǔ)器,以下分別加以介紹。2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)3個(gè)區(qū)域1.片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)表2片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩表2片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2)數(shù)據(jù)存(1)工作寄存器區(qū)
工作寄存器也稱為通用寄存器,供用戶編程時(shí)使用,用于臨時(shí)存儲(chǔ)8位數(shù)據(jù)信息。工作寄存器地址為00H~1FH的32個(gè)單元,并分成4個(gè)工作寄存器組,每個(gè)組有8個(gè)工作寄存器,名稱為R0~R7。
每個(gè)工作寄存器組都可被選為CPU的當(dāng)前工作寄存器,通過改變程序狀態(tài)字寄存器(PSW)中的RS1、RS0兩位來實(shí)現(xiàn)。表3工作寄存器和RAM地址對(duì)照表(1)工作寄存器區(qū)工作寄存器也稱為通用寄存器,供用戶(2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM中地址為20H~2FH的16個(gè)單元,CPU不僅具有字節(jié)尋址功能,而且還具有位尋址功能。這16個(gè)單元共128位,每一位都賦予1個(gè)位地址,位地址范圍是00H~7FH。(2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM中地址為20H~2FH的16個(gè)單元,(3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30H~7FH是數(shù)據(jù)緩沖區(qū),即用戶RAM區(qū),共80個(gè)單元。52子系列片內(nèi)RAM有256個(gè)單元,工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)的單元數(shù)與地址都和51子系列的一致,而數(shù)據(jù)緩沖區(qū)有208個(gè)單元,地址范圍是30H~FFH。(3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30H~7FH是數(shù)據(jù)緩沖區(qū),(4)堆棧與堆棧指針
堆棧是一種執(zhí)行“后進(jìn)先出”算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。是在內(nèi)存中的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域,數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)順序地存入(也就是“壓入—PUSH”)這個(gè)區(qū)域之中。有一個(gè)地址指針(堆棧指針)總指向最后一個(gè)壓入堆棧的數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)單元,存放這個(gè)地址指針的寄存器就叫做堆棧指示器。
開始放入數(shù)據(jù)的單元叫做“棧底”。數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)地存入,這個(gè)過程叫做“壓?!?。讀取這些數(shù)據(jù)時(shí),按照堆棧指示器中的地址讀取數(shù)據(jù),堆棧指示器中的地址數(shù)自動(dòng)減1。這個(gè)過程叫做“彈出POP”。如此就實(shí)現(xiàn)了后進(jìn)先出的原則。(4)堆棧與堆棧指針堆棧是一種執(zhí)行“后進(jìn)先出MCS–51單片機(jī)堆棧
MCS-51的堆棧是向上生成的(即向地址增加的方向),堆棧指針SP的初始值稱為棧底。在堆棧操作過程中,SP始終指向堆棧的棧頂。需要注意的是,單片機(jī)復(fù)位后SP的值為07H,因此入棧數(shù)據(jù)將從08H存起。
先入后出(4)堆棧與堆棧指針MCS–51單片機(jī)堆棧MCS-51的堆棧是2.特殊功能寄存器概念:特殊功能寄存器(SFR)也稱為專用寄存器,用于控制、管理單片機(jī)內(nèi)部算術(shù)邏輯部件、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。使用:系統(tǒng)初始化時(shí)針對(duì)使用的功能部件編程設(shè)定。SpecialFunctionRegister2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.特殊功能寄存器概念:特殊功能寄存器(SFR)也稱為專用表4特殊功能寄存器地址對(duì)照表2.特殊功能寄存器表4特殊功能寄存器地址對(duì)照表2.特殊功能寄存器可位尋址的位地址分布
MCS-51可直接位尋址的空間有216位。其中內(nèi)部RAM的20H~2FH這16個(gè)單元具有128個(gè)位地址空間,位地址為00H~7FH;另一部分位地址在特殊功能寄存器中,這些特殊功能寄存器是一些能被8整除的字節(jié)單元,地址在80H~FFH區(qū)間,只用了11個(gè)字節(jié),它們都可進(jìn)行位尋址,共計(jì)88位。2.特殊功能寄存器可位尋址的位地址分布MCS-51可直接位尋址的空可位尋址的位地址分布表5位地址空間可位尋址的位地址分布表5位地址空間自學(xué)內(nèi)容注意:凡是布置的自學(xué)內(nèi)容為本課程學(xué)有余力的同學(xué)學(xué)習(xí),不作考核要求!!8051指令系統(tǒng)(可以自己上網(wǎng)查資料)自學(xué)內(nèi)容注意:凡是布置的自學(xué)內(nèi)容為本課程學(xué)有余力的同學(xué)學(xué)習(xí),小結(jié)本次課先對(duì)本門課程的教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)、要求作了一個(gè)簡單的介紹,接下來采用逐層深入的教學(xué)方法,從單片機(jī)概念轉(zhuǎn)向8051單片機(jī)的特點(diǎn),著重講述了8051cpu核的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)空間分布。重點(diǎn)掌握存儲(chǔ)空間分布(大小、范圍、特性)。小結(jié)本次課先對(duì)本門課程的教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)、要求作了一個(gè)簡課后作業(yè)及預(yù)習(xí)在FTP課間區(qū)資料目錄下載“IAR-EW8051-760A(帶注冊機(jī)).zip”安裝在自己電腦上,網(wǎng)上查閱資料自學(xué)如何建立工程。課后作業(yè)及預(yù)習(xí)在FTP課間區(qū)資料目錄下載“IAR-EW805單片機(jī)原理與應(yīng)用任課老師:劉雪花單片機(jī)原理與應(yīng)用任課老師:劉雪花課程介紹課程名稱:《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程代碼:CI1001課程學(xué)時(shí):51學(xué)分:3(1:2)課程性質(zhì):必修考試課程介紹課程名稱:《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的性質(zhì)、地位和作用本課程屬于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程,是對(duì)《c語言程序設(shè)計(jì)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》等課程知識(shí)的綜合運(yùn)用;同時(shí),該門課程的學(xué)習(xí)將為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)課程《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)》、《zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程的性質(zhì)、地位和作用本課程屬于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程,是對(duì)教學(xué)目的和要求本課程主要以cc2530為例講授單片機(jī)的工作原理與編程。
從單片機(jī)的概念開始,再到cc2530的cpu核——8051cpu的體系結(jié)構(gòu),最后重點(diǎn)落在cc2530內(nèi)部資源的原理與編程。
該課程的每個(gè)模塊都力求學(xué)生通過編程去理解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。由于其是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,要求學(xué)生除了掌握小課所要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外,還必須拿出更多的時(shí)間來練習(xí)任課老師布置的課外練習(xí)教學(xué)目的和要求本課程主要以cc2530為例講授單片機(jī)的課程主要內(nèi)容第一部分單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí):本部分主要講授單片機(jī)的概念、8051單片機(jī)的特點(diǎn)、8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器組織。重點(diǎn)掌握8051CPU核存儲(chǔ)空間分布。第二部分CC2530基礎(chǔ):本部分主要講授CC2530和8051的關(guān)系、CC2530結(jié)構(gòu)、物理存儲(chǔ)器的映射。重點(diǎn)掌握CC2530物理存儲(chǔ)器的映射。第三部分8051上的c語言程序設(shè)計(jì):本部分主要講授Cx51程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)類型與8051存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型。重點(diǎn)掌握存儲(chǔ)類型與8051的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。第四部分CC2530內(nèi)部資源C編程:本部分主要講授系統(tǒng)時(shí)鐘的IO編程、串口編程、中斷控制器編程、定時(shí)器編程、DMA控制器編程等。重點(diǎn)能夠利用數(shù)據(jù)手冊理解接口電路的工作原理并會(huì)用c語言對(duì)其編程。第五部分課程設(shè)計(jì):本部分主要通過使用CC2530作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)以各種傳感模塊采集信號(hào)來控制外圍信號(hào)燈、蜂鳴器、電機(jī)等,如超聲波避障小車。課程主要內(nèi)容第一部分單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí):本部分主要講授單片機(jī)的課程考核標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容分?jǐn)?shù)百分比平時(shí)成績課堂紀(jì)律、課堂提問55%實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告55%作業(yè)2次,2分/次44%課程設(shè)計(jì)3分、文檔3分66%考勤1010%期末考試7070%本門課程的最終成績?yōu)楦黜?xiàng)成績之和。
課程考核標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容分?jǐn)?shù)百分比平課堂紀(jì)律、課堂提問55%實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資源教材:姜仲、劉丹等.《ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程——基于CC2530的無線傳感網(wǎng)技術(shù)》.清華大學(xué)出版社參考資料:1.葛廣英、葛菁、趙云龍等.《ZigBee原理、實(shí)踐及綜合應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社;2.杜軍朝等.《ZigBee技術(shù)原理與實(shí)戰(zhàn)》.機(jī)械工業(yè)出版社;3.CC2530數(shù)據(jù)手冊課件下載:/或41帳號(hào)和密碼都是:kjdown學(xué)習(xí)資源教材:學(xué)習(xí)建議
單片機(jī)的學(xué)習(xí)需要一定的軟硬件基礎(chǔ),這給學(xué)習(xí)者帶來了一定的困難,但正是學(xué)習(xí)的難度賦予了學(xué)習(xí)的價(jià)值,所以要求大家在學(xué)習(xí)的過程中一定要有信心和耐心,做到:課前預(yù)習(xí),課后復(fù)習(xí),課堂上認(rèn)真聽講;務(wù)必多動(dòng)手實(shí)踐:完成好每一次試驗(yàn),驗(yàn)證書本上的每一個(gè)例子。網(wǎng)上的單片機(jī)資源非常豐富,建議大家要充分利用網(wǎng)絡(luò)獲取有用的信息,為自己解決學(xué)習(xí)中的問題。學(xué)習(xí)建議單片機(jī)的學(xué)習(xí)需要一定的軟硬件基礎(chǔ),這給學(xué)習(xí)者單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹STC單片機(jī)()周立功單片機(jī)()C51BBS論壇(http://www.C51)中國電子網(wǎng)()嵌入式公社(/)電子技術(shù)應(yīng)用(/magazine/Electronic/newsdisplayindex.asp)單片機(jī)愛好者()超簡單單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)()中源單片機(jī)(
單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹STC單片機(jī)(http://www.s答疑時(shí)間答疑時(shí)間:星期一10:40-12:00星期三10:40-12:00地點(diǎn):計(jì)算機(jī)系辦公室E-mail:lxh@答疑時(shí)間答疑時(shí)間:星期一10:40-12:00教學(xué)內(nèi)容單片機(jī)8051單片機(jī)8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051CPU核的存儲(chǔ)空間分布(重點(diǎn)、難點(diǎn))教學(xué)內(nèi)容單片機(jī)教學(xué)目標(biāo)理解單片機(jī)的概念;理解8051單片機(jī)的幾層含義;掌握8051CPU核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)空間分布。教學(xué)目標(biāo)理解單片機(jī)的概念;1、什么是計(jì)算機(jī)?(CPU、RAM、ROM、I/O)2、什么是單片機(jī)?剪裁計(jì)算機(jī)的功能部件后在一塊半導(dǎo)體硅片上集成如下部件的芯片稱為單片機(jī):
(1)微處理器(CPU)(2)存儲(chǔ)器(RAM、ROM或EPROM)(3)各種輸入、輸出接口一、
什么是單片機(jī)1、什么是計(jì)算機(jī)?(CPU、RAM、ROM、I/O)一3、單片機(jī)具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為:
微控制器MCU(MicroControllerUnit)
嵌入式控制器EMCU
(EmbeddedicroControllerUnit)在我國,習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱。3、單片機(jī)具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為:在我國,習(xí)慣使用“單二、單片機(jī)及其展過程1.單片機(jī)的發(fā)展過程原始階段1971年1月,INTEL公司的特德·霍夫在與日本商業(yè)通訊公司合作研制臺(tái)式計(jì)算器時(shí),將原始方案的十幾個(gè)芯片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。其中的兩個(gè)芯片分別用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù),另一芯片集成了運(yùn)算器和控制器及一些寄存器,稱為微處理器(即Intel4004)。二、單片機(jī)及其展過程1.單片機(jī)的發(fā)展過程單片機(jī)的發(fā)展過程發(fā)展階段1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列的單片機(jī),以其體積小、重量輕、控制功能齊全和低價(jià)格的特點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用,為單片機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。80年代初,Intel公司推出了8位的MCS-51系列的單片機(jī),隨著單片機(jī)的應(yīng)用的急劇增加,其它的單片機(jī)也隨之大量涌現(xiàn)如:Motorola的68系列,Zilog的Z8系列等,從而掀開了單片機(jī)應(yīng)用的歷史新篇章單片機(jī)的發(fā)展過程MCS-51系列單片機(jī)的演繹20世紀(jì)80年代后期:Intel公司以專利的形式把
8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。
這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī),與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(主要是指令系統(tǒng))相同,采用CMOS工藝。如:AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。發(fā)展階段MCS-51系列單片機(jī)的演繹20世紀(jì)80年代后期:Intel單片機(jī)現(xiàn)狀單片機(jī)經(jīng)過約30年的發(fā)展,已經(jīng)形成有幾千種型號(hào)上百種品牌的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),對(duì)電子信息技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、軍事技術(shù)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。目前主流的單片機(jī):51內(nèi)核的系列單片機(jī)Microchip公司的PIC系列單片機(jī)Motorola公司的68系列TexasInstrument公司的MSP16bit系列單片機(jī)ARM內(nèi)核的32bit系列單片機(jī)我們通常所說的51單片機(jī)或8051單片機(jī)指的是MCS-51系列和其他公司的8051派生產(chǎn)品,而真正的8051單片機(jī)早已不再生產(chǎn)。
共性:具有同樣的8051cpu核單片機(jī)現(xiàn)狀2、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn):體積小巧重量輕
可靠性高控制能力強(qiáng)價(jià)格低開發(fā)方便簡單,易于產(chǎn)品化2、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn):3、
單片機(jī)的應(yīng)用
單片機(jī)卓越的性能,得到了廣泛的應(yīng)用,已深入到各個(gè)領(lǐng)域。使用溫度:民品:
0°C—+70°C工業(yè)品:
-40°C—+85°C軍品:
-65°C—+125°C。3、單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)卓越的性能,得到了廣泛的應(yīng)用汽車電子3、
單片機(jī)的應(yīng)用汽車電子3、單片機(jī)的應(yīng)用智能控制(視頻)智能控制(視頻)單片機(jī)應(yīng)用消費(fèi)電子產(chǎn)品單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用軍事技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用工業(yè)控制單片機(jī)應(yīng)用4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介程序設(shè)計(jì)通常是C語言或者匯編語言,在特定的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)中編程調(diào)試,比如應(yīng)用最廣泛的KEILuVision44、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介程序設(shè)計(jì)4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介仿真——使用proteus仿真4、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介仿真——使用proteus仿真程序下載——使用ISP(InSystemProgram在系統(tǒng)編程)ISP軟件下載線目標(biāo)系統(tǒng)程序下載——使用ISP(InSystemProgram在三、8051中央處理器
單片機(jī)的CPU是完整的1位微計(jì)算機(jī)。這個(gè)1位微計(jì)算機(jī)包含CPU、位寄存器、I/O口和指令集。
CPU內(nèi)部包含:
1、運(yùn)算器
2、控制器
3、存儲(chǔ)器。三、8051中央處理器1、
運(yùn)算器
運(yùn)算器包含:
1.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU---算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算
2.累加器A---相當(dāng)于數(shù)據(jù)加工廠
3.位處理器---位運(yùn)算
4.BCD碼修正電路---十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算處理
5.PSW---記錄程序運(yùn)行狀態(tài)1、運(yùn)算器2、
控制器
單片機(jī)的指揮部件,主要任務(wù)是識(shí)別指令,控制各功能部件,保證各部分有序工作。主要包括指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、程序地址寄存器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路、時(shí)序控制邏輯電路。
2、控制器1.指令、指令譯碼及控制器指令---就是完成某項(xiàng)操作的命令。指令譯碼---對(duì)指令進(jìn)行解析和翻譯控制器---發(fā)出相應(yīng)的控制信息,指揮運(yùn)算器和存儲(chǔ)器協(xié)同完成指令所要求的操作。1.指令、指令譯碼及控制器2.程序及程序計(jì)數(shù)器PC
什么叫計(jì)算機(jī)程序:為完成一個(gè)完整的運(yùn)算任務(wù),按照執(zhí)行步驟用計(jì)算機(jī)指令編寫的指令集合。
執(zhí)行程序指示:地址由PC指示。
執(zhí)行程序時(shí),在計(jì)算機(jī)控制器的控制下,取指令裝置會(huì)按PC的指向從存儲(chǔ)器中讀出第一條指令并譯碼,執(zhí)行指令所要求的操作。2.程序及程序計(jì)數(shù)器PC3.程序執(zhí)行過程執(zhí)行程序線路實(shí)際上按PC的指取指令運(yùn)行,PC就象引路人,稱為程序指針。執(zhí)行流程如下圖:3.程序執(zhí)行過程程序指令取指執(zhí)行過程1、復(fù)位PC=00002、從PC取指,PC+13、取數(shù)據(jù)4、執(zhí)行指令5、取下一條指令……程序指令取指執(zhí)行過程1、復(fù)位PC=00004.8051單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
8051單片機(jī)存儲(chǔ)器采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu):
1、有一根地址和數(shù)據(jù)總線。
2、程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間采用獨(dú)立編址。
3、擁有各自的尋址方式和尋址空間。4.8051單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)存儲(chǔ)器從物理結(jié)構(gòu)上分四種:
1、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器
2、片外程序存儲(chǔ)器
3、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
4、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3、8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)從尋址空間分布上分三種:程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從功能作用上可五種:
程序存儲(chǔ)器、
內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、
特殊功能寄存器、
位地址空間存儲(chǔ)器、
外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從尋址空間分布上分三種:MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖60KB64KB4KBMCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
在程序存儲(chǔ)器的開始部分,定義了一段具有特殊功能的地址段,用作程序起始和各種中斷的入口。1)程序存儲(chǔ)器表1程序存儲(chǔ)器中特殊地址的功能程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序或表格常數(shù)。 在程序存儲(chǔ)器的開始部分,定義了一段具有特殊2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)3個(gè)區(qū)域1.片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放中間運(yùn)算結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。
MCS-51系列單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器除RAM塊外,還有特殊功能寄存器(SFR)塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能存儲(chǔ)器,以下分別加以介紹。2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)3個(gè)區(qū)域1.片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)表2片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄位尋址區(qū)數(shù)據(jù)緩表2片內(nèi)通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2)數(shù)據(jù)存(1)工作寄存器區(qū)
工作寄存器也稱為通用寄存器,供用戶編程時(shí)使用,用于臨時(shí)存儲(chǔ)8位數(shù)據(jù)信息。工作寄存器地址為00H~1FH的32個(gè)單元,并分成4個(gè)工作寄存器組,每個(gè)組有8個(gè)工作寄存器,名稱為R0~R7。
每個(gè)工作寄存器組都可被選為CPU的當(dāng)前工作寄存器,通過改變程序狀態(tài)字寄存器(PSW)中的RS1、RS0兩位來實(shí)現(xiàn)。表3工作寄存器和RAM地址對(duì)照表(1)工作寄存器區(qū)工作寄存器也稱為通用寄存器,供用戶(2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM中地址為20H~2FH的16個(gè)單元,CPU不僅具有字節(jié)尋址功能,而且還具有位尋址功能。這16個(gè)單元共128位,每一位都賦予1個(gè)位地址,位地址范圍是00H~7FH。(2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM中地址為20H~2FH的16個(gè)單元,(3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
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