單片機技術與實踐教案chap1暫定稿新課件

奉天承運,教務詔曰:近日偶聞理工院內有一干才童,正當妙齡,卻已經頭角崢嶸，對外號稱08機制。甚感大業(yè)后繼有人,特命師范寺之教卿劉健,自接此教諭之時,即刻攜單片機秘籍傳于眾童,欽此!1奉天承運,教務詔曰:近日偶聞理工院內有一干才童,正當妙齡,卻已經頭角崢嶸，對外號稱08機制。甚感大業(yè)后繼有人,特命師范寺之教卿劉健,自接此教諭之時,即刻攜單片機秘籍傳于眾童,欽此!2《單片機技術與實踐》劉健3先修課程：數字邏輯電路計算機組成原理接口技術匯編語言課程性質：應用型課程5第一章單片機概述1.1單片計算機名詞解釋：微處理器：計算機系統(tǒng)核心部件（CPU），并不是一臺完整的計算機。單片機：將CPU和其他接口電路集成于一個芯片之中，使其具有計算機的基本功能。6單片計算機（SCMC）SingleChipMicroComputer將中央處理器，隨機存儲器，只讀存儲器，中斷系統(tǒng)，定時器/計數器以及I/O接口電路等主要微型機部件集成在一塊芯片上。單片機又可稱為微控制器（MCU）MicroControllerUnit7單片機系統(tǒng)

在單片機芯片基礎上，擴展其他電路或芯片構成具有一定應用功能的計算機系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)

為控制應用而設計，系統(tǒng)和控制對象結合在一起。單片機開發(fā)系統(tǒng)單片機系統(tǒng)開發(fā)調試工具。91.2單片微型計算機發(fā)展簡況1971年intel公司研制成功世界上第一臺4位微處理器；(1位的也是這一年出現(xiàn)的)1973年intel公司研制成功80808位微處理器;1976年intel公司推出MCS-48系列8位單片機;1980年Intel推出首款8位單片機-8051Intel在80-82年陸續(xù)推出和8051指令系統(tǒng)完全相同，內部結構基本相同的8031、8052和8032等型號單片機，初步形成MCS-51系列，被奉為“工業(yè)控制單片機標準”。1084年intel出售了8051的核心技術：Philips、Atmel、Adi、Cygnal、Dallas……發(fā)展至今形成一個有近千種型號的龐大的51單片機家族。目前主要單片機廠商：Intel、Motorola、Philips、Atmel、Siemens、NS、LG、Winbond、Microchip、Epson、Nec、Cypress、Dallas、Oki、Fairchild、Fujitsu、Hitachi、Samsung、臺灣凌陽……11CPU字長：8位、16位、32位時鐘頻率：6MHz、12MHz、20MHz雙CPU結構，處理能力大大提高CPU的發(fā)展13片內存儲器的發(fā)展所謂片內（相對片外）：集成在單片機芯片內的存儲單元。擴大存儲容量早期單片機(48系列)RAM：64—128字節(jié)ROM：1—2k字節(jié)尋址范圍：1--4k（212）新型單片機(51系列)RAM：256字節(jié)ROM：8—16k字節(jié)尋址范圍：1--64k（216）14電擦除可編程只讀存儲器E2PROM可在正常工作電壓下進行讀寫，并能在斷電情況下，保持信息不丟失。片內EPROM開始E2PROM化到FlashROMROM發(fā)展歷程:掩模ROM→可編程ROM(PROM寫入內容后不能修改)→EPROM(電信號編程,紫外線擦除)→E2PROM(電信號編程,電信號擦除)→FlashROM(電擦除速度快成本低)15加強片內輸入輸出功能早期單片機：并行輸入/輸出口、定時/計數器?，F(xiàn)代單片機：大功率輸入/輸出口，可直接驅動VFD（熒光顯示管）；LCD（液晶顯示器）和LED（數碼顯示管）；片內A/D、D/A轉換器；CRT控制器，LCD、LED驅動器，正弦波發(fā)生器，聲音發(fā)生器，字符發(fā)生器，頻率合成器等。17單片機制造工藝提高片內ROM中固化應用軟件和系統(tǒng)軟件18MCS-51單片機基本特性8位的CPU，片內有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為

1～12MHz（Atmel89Cxx為0～24MHz）片內有128/256字節(jié)RAM片內有0K/4K/8K字節(jié)程序存儲器ROM可尋址片外64K字節(jié)數據存儲器RAM可尋址片外64K字節(jié)程序存儲器ROM片內21/26個特殊功能寄存器（SFR）4個8位的并行I/O口（PIO）1個全雙工串行口（SIO/UART）2/3個16位定時器/計數器（TIMER/COUNTER）可處理5/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級內置1個布爾處理器和1個布爾累加器（Cy）MCS-51指令集含111條指令191.4單片機的應用領域測控系統(tǒng)、智能儀表、數控機床、知能接口、計算機外設、辦公自動化、光機電一體化設備、通訊設備、網絡設備、汽車電子、消費類電子產品、智能樓宇設備……211、組成：

CPU(進行運算、控制)RAM(數據存儲器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存儲器)PC機：上述部件以芯片形式安裝在主板上。單片機：上述部件被集成到單芯片中。通用PC包括：鍵盤、顯示器、鼠標、硬/軟/光驅、音箱、打印機、掃描儀…等外設。單片機則只是一片集成電路。（……100、48、40、32、28、20、16、8條引腳）。1.5單片機與計算機之異同222、功能：PC機：數據運算、采集、處理、存儲、傳輸；單片機：控制（或受控于）外設。通用計算機擅長于數據運算、采集、處理、存儲和傳輸；單片機的專長則是測控，往往嵌入某個儀器/設備/系統(tǒng)中，使其達到智能化的效果。1.5單片機與計算機之異同23任務：點亮一個發(fā)光管（8051）拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線1、電源：這當然是必不可少的了。單片機使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負極（地）接20引腳。2、振蕩電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖1接上即可。

3、復位引腳：按圖1中畫法連好，至于復位是何含義及為何需要復要復位，在單片機功能中介紹。

4、EA引腳：EA引腳接到正電源端。至此，一個單片機就接好，通上電，單片機就開始工作了。25程序2:CLRP1.0START:SETBP0.0JBP0.0,LIGSETBP1.0SJMPSTARTLIG:CLRP1.0SJMPSTARTEND程序１：ORG10STAR:MOVP1,#0MOVP0,#0FFHSTL:JBP0.0,$JNBP0.0,$CPLP1.0SJMPSTL;兩段程序的運行效果是一樣的任務分析：第一個任務是要用單片機點亮一只發(fā)光二極管LED。詳細內容見:仿真教學練習1之2008_LJ1A.DSN26某天某日某產房，你誕生了(Powerup,上電運行)，結果你不哭，醫(yī)生把你提起來，屁股上狠狠一巴掌，你哇哇大哭(Reset,復位成功)，護士給你檢查，看有沒有傳染病(EMI測試)，然后打預防針(絕緣處理)，沒有問題后作記錄(QCpass)，你的父母來接你回去(客戶驗收)?；丶液竽阌辛俗约旱男麓?Pcb)，家里條件好，給你鋪六張毛巾被(六層板)，可惜上面小窟窿太多(過孔太多)，父母把奶瓶給你，你終于獲得了外部能量(PowerSupply)，否則你的自身能量會耗盡(BatterytooLow)。單片機一生一世的生活歷程27你逐漸長大，吃的也多了，給你的食物老是不夠(功耗太大，Powerwastetooheavy)，你偷偷打開冰箱狂吃一頓，結果吃的太多不消化了(過載，Overload)，差點繃斷腸子(Routeburn,燒斷走線)，還好你終于沒事了，不敢吃那么多了(Reducepowerwaste，降低功耗)。后來你上學了，接受好多新的知識(Newprocedure)，但是沒有實際經驗(未調試的)，結果工作時發(fā)現(xiàn)那些知識不能照用，還要更多地學習別人的經驗(Copyprocedure，拷貝程序)，不過你還是不斷發(fā)現(xiàn)臭蟲(Bug),只好請教滅蟲專家來解決(調試高手)。29終于你的工作穩(wěn)定了，你開始進入日復一日的工作狀態(tài)(EndlessLoop)，你很煩，于是老是出錯誤(Outoforder，程序跑飛)，結果老板開始盯緊你(軟件陷阱)，你被當場抓住修理一通，馬上老老實實干活了(程序恢復)。終于有個姑娘闖入你的生活(Interrrupt，中斷)，使你忘記別的一切(優(yōu)先級最高)，你完全浸入愛河(進入中斷服務子程序)，大手大腳地花錢(Large模式)，很快就結婚了(雙CPU運行)，你馬上發(fā)現(xiàn)你的儲蓄不夠用了(RAMResourcetoolow），需要精簡節(jié)約(Compact模式),婚假也結束了，你又回去上班了(Reti，退出中斷服務程序)。30后來日子越過越枯燥，老婆批評你腦袋不夠用(Mips太低\每秒百萬條)，不會算計(沒有浮點運算能力)，你對她的話一耳進一耳出(FIFO),你對老婆也愛理不理了(優(yōu)先級降低)，這時一個小姑娘勾引你，你馬上動心(抗干擾能力差)，幸好你老婆及時發(fā)現(xiàn)，嚴防緊守，你放棄了企圖(丟棄亂碼)。日子恢復平靜，一晃三十余年過去，你發(fā)現(xiàn)你身邊的年輕人都用全新的知識裝備著，他們都是在ARM名牌大學畢業(yè)的，開著Linux的車子，大把花著票子(海量存儲)。你低頭看自己，發(fā)現(xiàn)自己只是在51職業(yè)技術學院畢業(yè)，騎著Masm匯編的破單車，手里錢少的可憐(256ByteRAM內存)。31你被迫到人才市場找工作賺點外快(外存貯擴展)，但也最多只有64KB，老婆不滿意,與一ARM９私奔，你無力追敢，只好由它而去，到如今發(fā)現(xiàn)自己已經是多年前的舊貨，降價處理了，你這樣的都是一麻袋一麻袋的。你長吁短嘆，終于選擇退休，靠養(yǎng)老金活著，開始疾病纏身，你的牙齒有了問題(IO口驅動力下降),你說話不清楚(TXD發(fā)射失敗)，耳朵也不靈(RXD接收不靈)，你的胃也不好，存不住食物(ALE鎖存失敗)，32你終于因心肌梗死而送到醫(yī)院，醫(yī)生手持電擊手柄給你通電(高壓測試)，但你無法蘇醒(復位失敗)，醫(yī)生只好拔掉你的輸液管(關閉電源)，你看了這個亂七八糟的世界最后一眼(實驗室現(xiàn)場)，終于閉上了雙眼(PowerDown)了。醫(yī)生和護士(其它同學)面無表情的甩手而去，你的親人(設計者)含淚將你送往火葬場(拉圾堆)…….33單片機的常用名詞總線:

指能為多個部件服務的信息傳送線，在微機系統(tǒng)中各個部件通過總線相互通信。地址總線:

它是傳送由CPU發(fā)出的用于選擇要訪問的器件或部件的地址。數據總線:

它是用來傳送微型機系統(tǒng)內的各種類型的數據。34匯編:是能完成一定任務的機器指令的集合。二進制數:

只有0和1兩個數碼，基數為二。16進制數:采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16個數碼，其中A-F相應的十進數為10-15，基數是16。指令:

是計算機所能執(zhí)行的一種基本操作的描述，是計算機軟件的基本單元。35存儲器:

用來存放計算機中的所有信息：包括程序、原始數據、運算的中間結果及最終結果等。中斷:中斷是單片機實時地處理內部或外部事件的一種內部機制。當某種內部或外部事件發(fā)生時，單片機的中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉而去進行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。36掉電保護:

指在正常主電源掉電時，迅速用備用直流電源供電，以保證在一段時間內信息不會丟失，當主電源恢復供電時，又自動切換為主電源供電。RAM隨機存取存儲器:主要用來存放各種輸入數據、輸出數據、中間結果、最終結果以及與外存交換的信息等，當掉電后，RAM中所存儲的信息都將消失。ROM只讀存儲器:ROM通過特別手段可將信息存入其中，并能長期的保存被存儲的信息，一般的情況，CPU只能對它進行寫入操作，當斷電后，ROM中所存儲的信息不會消失。37波特率:即每秒鐘傳送二進制數的位數，波特率越高，數據傳輸的速度越快。UART通用異步接收器/發(fā)送器:

用于數據的串/并轉換，硬件UART由三部分組成：接收部分、發(fā)送部分和控制部分，接收和發(fā)送都具有雙緩沖結構。D/A轉換:即將二進制數量轉換成與其量值成正比的電流信號或電壓信號。A/D轉換:

即將模擬量轉換成相應的數字量，然而送計算機處理。38Eprom存儲器:

一、紫外光擦除的EPROM它的基本存儲電路由一個浮柵雪崩注入MOS管和一個普通MOS管組成。其中浮柵雪崩注入MOS管作為存儲器用，另一個普通MOS管作為地址選擇用。二、電擦除可編程E2PROM：它的某些型號編程和擦除可在普通電壓下進行，另外，它是實行在線操作的，既在寫入一個字節(jié)的數據之前，自動的對要寫入的單元進行擦除。39串行方式:指數據的各位分時傳送，只需一條數據線，外加一條公共信號地線和若干條控制信號線。并行方式:

指數據的各位同時傳送，每一條數據都需要一條傳輸線。SLEEPMODI睡覺模式:

保證程序內部運行，但與外部的傳輸等動作已停止的一種運行模式。40I2C:輸入與輸出共用一條傳輸線，而時鐘由另一條線控