單片機(jī)原理與應(yīng)用-基于AT89S51+Proteus仿真 第2版 課件 第1章 緒論

單片機(jī)原理與應(yīng)用第1章緒論內(nèi)容指南本章主要介紹單片機(jī)的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，目前主流的單片機(jī)系列及其特點(diǎn)，學(xué)習(xí)和實(shí)踐單片機(jī)的兩個(gè)重要軟件工具及仿真開發(fā)步驟。學(xué)習(xí)目標(biāo)●掌握單片機(jī)的概念及特點(diǎn)。●了解單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及目前主流的單片機(jī)系列。●初步了解Proteus和Keil

uVision軟件的功能及仿真開發(fā)步驟。第1章概述本講提綱關(guān)于本課程什么是單片機(jī)為什么要學(xué)單片機(jī)怎樣才能學(xué)好單片機(jī)第1講課程導(dǎo)論第1章概述專業(yè)必修課課程基礎(chǔ)是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)字電子技術(shù)是學(xué)習(xí)DSP、ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程課程性質(zhì)第1章概述課程目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：●單片機(jī)的概念、特點(diǎn)、用途和基礎(chǔ)知識(shí)；●單片機(jī)的內(nèi)部資源及工作原理；●單片機(jī)的編程語言與編程技術(shù)；●單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)。第1章概述課程目標(biāo)能力目標(biāo)：●能使用單片機(jī)的編程語言進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；●能在通用編程環(huán)境Keil

uVision下編程調(diào)試單片機(jī)程序；●能使用仿真軟件Proteus仿真單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；●能進(jìn)行簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。第1章概述課程目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：●具有求知熱情和探索精神；●具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的工作作風(fēng)；●具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。第1章概述理論課：48學(xué)時(shí)，講述工作原理及編程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課：16學(xué)時(shí)，鞏固和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排第1章概述理論課教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)第1章緒論 4學(xué)時(shí)第2章單片機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 8學(xué)時(shí)第3章指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì) 4學(xué)時(shí)

第4章單片機(jī)的C語言與程序設(shè)計(jì) 8學(xué)時(shí)第5章單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 6學(xué)時(shí)第6章單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 6學(xué)時(shí)第7章單片機(jī)的串行接口 4學(xué)時(shí)第8章單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 6學(xué)時(shí)第9章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2學(xué)時(shí)第1章概述1.什么是單片機(jī)？單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）的簡(jiǎn)稱。是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O接口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)。第1章概述

單片機(jī)是為嵌入式應(yīng)用而生。嵌入式應(yīng)用：能嵌入到對(duì)象體系中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化為目的的一類微型計(jì)算機(jī)。技術(shù)要求：必須滿足對(duì)象體系的體積、功耗、環(huán)境和產(chǎn)品成本等要求發(fā)展方向:

與對(duì)象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與可靠性

第1章概述眾多小型對(duì)象系統(tǒng)（如家電、儀器儀表、信息通信產(chǎn)品、工控單元…）都是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（核心部件就是單片機(jī)）。第1章概述硬件系統(tǒng)——構(gòu)成微機(jī)的實(shí)體和裝置軟件系統(tǒng)——微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算器控制器CPU存儲(chǔ)器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)什么是單片機(jī)？首先回顧一下通用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成第1章概述CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)（SingleChipMicrocomputer）

—單片機(jī)就是一個(gè)芯片(IC引腳數(shù)從8,16…100)第1章概述通用微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)通用微型計(jì)算機(jī)由多個(gè)IC芯片組裝在一個(gè)主板上所有單元都組裝在一個(gè)IC芯片上第1章概述通用微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)通用微型計(jì)算機(jī)由多個(gè)IC芯片組裝在一個(gè)主板上所有單元都組裝在一個(gè)IC芯片上數(shù)據(jù)RAMCPU并行I/O程序ROM定時(shí)/計(jì)數(shù)器串型端口中斷控制器擴(kuò)展I/O端口系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）第1章概述單片機(jī)的特點(diǎn)體積小，集成度高抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高優(yōu)異的性能價(jià)格比低電壓，低功耗發(fā)展迅速，前景廣闊。嵌入容易，用途廣泛。由于它的結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)（控制功能強(qiáng)、體積小可靠性高、低電壓低功耗、性價(jià)比高、易于產(chǎn)品化），單片機(jī)也被稱為微控制器MicrocontrollerUnit（MCU）或嵌入式微控制器

EmbeddedMicrocontrollerUnit（EMCU）。為什么能夠獲得大量的應(yīng)用？可以嵌入到機(jī)電、電氣、電子產(chǎn)品中——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)第1章概述單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域無所不在，無所不能。工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表家用電器汽車信息通信產(chǎn)品MCU目前，單片機(jī)-嵌入式技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、保安、金融、儀器儀表、航空航天、醫(yī)療、通訊、辦公設(shè)備、娛樂休閑、健身、體育競(jìng)賽、服務(wù)領(lǐng)域等等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?？梢哉f：無處不在。正迅速改變著人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。第1章概述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng):由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對(duì)其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求任務(wù)的程序本課程的重點(diǎn)1.掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理2.掌握程序設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本技能單片機(jī)＋外設(shè)＋硬件軟件程序第1章概述彩燈控制器單片機(jī)+外設(shè)+程序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)第1章概述單片機(jī)的歷史及發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展：從1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位機(jī)）、MCS-51（8位機(jī)）和MCS-96（16位機(jī)）3大系列單片機(jī)。迄今為止，世界各地廠商已相繼研制出大約50個(gè)系列300多個(gè)品種的單片機(jī)產(chǎn)品。51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列….由于51系列單片機(jī)具有開放的系統(tǒng)架構(gòu)、靈活可靠的工作性能、低廉的價(jià)格，因而獲得了很大的成功。第1章概述單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：高集成度、高性能、低功耗、高性價(jià)比MicroControllerUnitSingleChipMicrocomputer→8位基于51內(nèi)核的單片機(jī)仍然是主流機(jī)型。單片機(jī)（SCM）→微控制器（MicroControllerUnit）位數(shù)不斷增加：4位→8位→16位→32位外設(shè)接口內(nèi)置化：ADC、DAC、PGA、USB……第1章概述＊按用途分類可分為通用型和專用型兩大類＊按位數(shù)分類可分為4位、8位、16位、32位＊按CPU架構(gòu)可分為CISC和RISC兩大類。＊按環(huán)境溫度等級(jí)分為民用級(jí)、工業(yè)級(jí)、汽車級(jí)、軍用級(jí)。＊芯片的封裝形式也有多種多樣：DIP、QFP、PLCC單片機(jī)的分類第1章概述MCS-51內(nèi)核單片機(jī)系列Intel，Atmel，Philips，Siemens，Siliconlab,STC美國微芯片(Microchip)公司的PIC16、PIC17、PIC1400系列(高性價(jià)比、RISC指令系統(tǒng));美國德州儀器TI公司的MSP430系列(超低功耗、RISC指令集、存儲(chǔ)體系為普林斯頓結(jié)構(gòu));AVR系列單片機(jī)（高速、功能強(qiáng)、低功耗、低價(jià)位）；ARM(AdvancedRISCMachines)公司提供的ARM內(nèi)核32位MCU，支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)WindowsCE、Linux等。

主流的單片機(jī)品種8位的51內(nèi)核單片機(jī)仍然是目前主流機(jī)型。第1章概述2.為什么要學(xué)單片機(jī)？單片機(jī)是機(jī)電產(chǎn)品智能化的重要途徑，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)換代單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?，單片機(jī)技能人才社會(huì)需求廣泛，具有很好的就業(yè)前景單片機(jī)知識(shí)與具體專業(yè)技術(shù)相結(jié)合可產(chǎn)生更大的創(chuàng)造力和發(fā)展?jié)摿Φ?章概述3、怎樣學(xué)習(xí)單片機(jī)教學(xué)目標(biāo)——掌握單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技能需要具備——單片機(jī)硬件、軟件、接口、開發(fā)工具四方面知識(shí)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)接口系統(tǒng)開發(fā)工具第1章概述硬件系統(tǒng)（CPU，RAM，IO，T/C，INT，UART）存儲(chǔ)器輸入/輸出單元定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)串行通信第1章概述軟件系統(tǒng)C51語言程序匯編語言程序第1章概述接口系統(tǒng)（LED，KEY，AD，DA，IO擴(kuò)展）鍵盤電路數(shù)碼管鍵盤模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換可編程接口第1章概述單片機(jī)自身沒有編程開發(fā)能力，必須借助軟件開發(fā)工具編寫調(diào)試應(yīng)用軟件。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱軟件開發(fā)工具第1章概述開發(fā)工具——PROTEUS單片機(jī)仿真軟件

第1章概述

KeilC51簡(jiǎn)介

KeilC51是51單片機(jī)軟件開發(fā)的C語言和匯編語言環(huán)境，可以進(jìn)行純軟件仿真；也可以與Proteus軟件聯(lián)合進(jìn)行仿真。開發(fā)工具——

Keil集成開發(fā)環(huán)境軟件第1章概述仿真運(yùn)行效果第1章概述學(xué)好這門課程的建議多練多實(shí)踐（計(jì)算機(jī)是“玩”出來的，只學(xué)不練用不好計(jì)算機(jī)，單片機(jī)也一樣），仿真設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)板都行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、勤做練習(xí)、及時(shí)提問強(qiáng)化記憶（在理解的基礎(chǔ)上該記的東西一定要記，不記憶一些基本和必要的內(nèi)容就談不上應(yīng)用）多看案例和閱讀編寫程序（相關(guān)參考書非常多）網(wǎng)上有很多學(xué)習(xí)單片機(jī)的網(wǎng)站，視頻

第1章概述單片機(jī)電源模塊按鍵音樂輸出LED顯示數(shù)碼管顯示紅外遙控繼電器控制串行模塊關(guān)于實(shí)驗(yàn)板第1章概述單片機(jī)仿真軟件-Proteus應(yīng)用簡(jiǎn)介第2講學(xué)習(xí)和實(shí)踐單片機(jī)的兩個(gè)重要軟件工具程序開發(fā)軟件-Keil

uVision應(yīng)用簡(jiǎn)介第1章概述Proteus是電路分析與實(shí)物仿真軟件（ISIS和ARES）英國LabcenterElectronicsLtd.開發(fā)提供原理圖繪制、單片機(jī)系統(tǒng)仿真與PCB設(shè)計(jì)等功能（部分功能類似于Multisim軟件）

可仿真多種MCU，如51、AVR，PIC，MSP等可仿真許多電子元件，如阻容元件、開關(guān)、晶體管、集成電路、液晶顯示器等可提供多種調(diào)試虛擬儀器，如示波器、信號(hào)源等單片機(jī)仿真軟件-Proteus應(yīng)用簡(jiǎn)介第1章概述ISIS——智能原理圖輸入系統(tǒng)數(shù)字與模擬電路原理圖繪制數(shù)字與模擬電路仿真運(yùn)行單片機(jī)匯編程序編譯調(diào)試(IntelligentSchematicInputSystem)ProteusISIS模塊第1章概述單片機(jī)系統(tǒng)原理圖數(shù)字與模擬電路原理圖繪制第1章概述測(cè)頻電路原理圖第1章概述可利用線路探針進(jìn)行電路測(cè)量利用不同顏色電路連線顯示相應(yīng)電壓利用箭頭顯示電流方向探針實(shí)時(shí)顯示電壓/電流值暫停時(shí)，使用VirtualInstruments按鈕，可顯示元件參數(shù)信息

數(shù)字與模擬電路仿真運(yùn)行第1章概述虛擬示波器第1章概述調(diào)幅信號(hào)輸出信號(hào)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置虛擬信號(hào)發(fā)生器第1章概述數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)激勵(lì)源

數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)輸出第1章概述區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域3區(qū)域4區(qū)域5區(qū)域1：電路圖編輯窗口，其中的藍(lán)色方框標(biāo)示了當(dāng)前的繪圖區(qū)的大小，電路圖只能畫在方框內(nèi)。區(qū)域2：預(yù)覽窗口，顯示的是當(dāng)前整個(gè)圖紙的縮略圖區(qū)域3：對(duì)象選擇及元件列表區(qū)區(qū)域4：模型工具欄區(qū)域5：仿真執(zhí)行按鍵第1章概述ProteusISIS模塊繪制電路原理圖主菜單命令工具欄元件挑選按鍵先挑選繪制電路原理圖中用到的元件，放入列表。然后進(jìn)行元件的連接。第1章概述挑選元件挑選元件對(duì)話框，在“Category”按所選元件先選擇所屬類別，然后在中間區(qū)域出現(xiàn)的元件型號(hào)中再作選擇。第1章概述放置對(duì)象及調(diào)整選擇了元件，拖到編輯區(qū)，未放下的狀態(tài)。元件已經(jīng)放下。第1章概述“電源”及“地”的選擇第1章概述對(duì)象的編輯雙擊對(duì)象，會(huì)彈出對(duì)象的屬性框，可作修改。移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等操作，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊改變?cè)较虻牟僮髅畹?章概述電氣連線Proteus有自動(dòng)捕捉功能，只要鼠標(biāo)移動(dòng)到元件的端點(diǎn)附近，即會(huì)出現(xiàn)可以連線的標(biāo)記。只需用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊一下，再拖動(dòng)到目標(biāo)端點(diǎn)再次點(diǎn)擊左鍵即可。禁止符號(hào)預(yù)留空間太小連好的電線第1章概述設(shè)置標(biāo)簽功能相對(duì)獨(dú)立的電路模塊可單獨(dú)畫為一塊，與其他電路的連接可采用標(biāo)簽（Label），保持整體電路圖的有序。電氣連線標(biāo)簽工具ADC0808AT89C51名為OE的標(biāo)簽第1章概述仿真測(cè)試左鍵單擊一下選中單片機(jī)，再點(diǎn)擊一下，彈出一個(gè)對(duì)話框，在其中的“ProgramFile”欄目中填入程序的目標(biāo)文件（后綴是HEX的文件），或者點(diǎn)擊空白框的右邊的文件夾圖標(biāo)進(jìn)行瀏覽查找需要的的HEX文件。第1章概述仿真執(zhí)行第1章概述ARES——高級(jí)布線與編輯軟件(AdvancedRoutingandEditingSoftwae)

PCB布局布線設(shè)計(jì)輸出ProteusARES模塊第1章概述

KeilC51簡(jiǎn)介

KeilC51是51單片機(jī)軟件開發(fā)的C語言和匯編語言環(huán)境，可以進(jìn)行純軟件仿真；也可以與Proteus軟件聯(lián)合進(jìn)行仿真。Keil

uVision集成開發(fā)環(huán)境第1章概述Keil

集成了項(xiàng)目（Project）管理、源代碼(SourceCode)編輯、程序調(diào)試(Debug)和flash編程等多種應(yīng)用程序于一體。其Cx51編譯器可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品的開發(fā)，同時(shí)支持第三方開發(fā)工具。應(yīng)用μVision3開發(fā)程序時(shí)，首要的一件事就是新建項(xiàng)目。不建立項(xiàng)目的話，可以進(jìn)行源程序的編寫，但是不能編譯。第1章概述創(chuàng)建項(xiàng)目新建項(xiàng)目指令彈出的對(duì)話框填入項(xiàng)目名稱在隨后彈出的CPU器件的選擇對(duì)話框中，按項(xiàng)目需求選定CPU型號(hào)，μVision3將按所選器件自動(dòng)設(shè)置默認(rèn)的工具選項(xiàng)，簡(jiǎn)化了項(xiàng)目的配置過程。第1章概述添加程序文件建立項(xiàng)目之后，用戶的程序文件通過“添加”的方式加入項(xiàng)目，可以是新建的文件，也可以是已有的文件。新建文件的過程和WAVE6000類似，需要保存為“.asm”或“.c”。添加文件命令彈出的“添加文件”對(duì)話框鼠標(biāo)右鍵單擊“SourceGroup”第1章概述編譯項(xiàng)目及調(diào)試編譯之前，對(duì)調(diào)試環(huán)境做些設(shè)置。初學(xué)時(shí)，可按默認(rèn)值或作少許選擇，熟悉后，再按需要做設(shè)置。第1章概述常規(guī)配置選中以產(chǎn)生目標(biāo)代碼第1章概述編譯項(xiàng)目快捷圖標(biāo)菜單指令第1章概述仿真執(zhí)行程序進(jìn)入仿真執(zhí)行環(huán)境才可以執(zhí)行?！罢{(diào)試”菜單命令“調(diào)試”快捷圖標(biāo)第1章概述