項目1 閃爍燈的設計與制作

單片機系統(tǒng)設計與制作

項目1閃爍燈的設計與制作目錄

知識鏈接一、單片機概述二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)任務實施一、任務分析二、安裝與調試三、KeilC51的應用四、Protues仿真軟件的應用目錄

知識鏈接二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)任務實施一、任務分析二、安裝與調試三、KeilC51的應用四、Protues仿真軟件的應用一、單片機概述1、微型計算機（1）概述微型計算機（Microcomputer）簡稱微機，是計算機的一個重要分類。優(yōu)點：體積小、重量輕、功耗低、價格便宜。1、微型計算機（2）結構微機硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱。構成微機系統(tǒng)的實體和裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設備、輸出接口電路和輸出設備等組成。2、單片機簡介圖1.1微型計算機系統(tǒng)組成示意圖馮．諾依曼結構2、單片機簡介CPUROMRAM定時器/計數器接口接口單片機單片機:單片微型計算機的簡稱，又稱MCU（MicroprogrammedControlUnit微控制器）將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。2、單片機簡介1體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。2運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高。3結構靈活，易于組成各種微機應用系統(tǒng)。4應用廣泛。特點2、單片機簡介圖1.2MCS-51單片機的系統(tǒng)結構框圖3、單片機的發(fā)展及應用第一階段（1976～1978年）低性能單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。第二階段（1978～1982年）高性能單片機階段。帶有串行I/O口，8位數據線、16位地址線、控制總線、較豐富的指令系統(tǒng)等。第三階段（1982～1990年）16位單片機階段。第四階段（1990～

）微控制器的全面發(fā)展階段。發(fā)展概述3、單片機的發(fā)展及應用發(fā)展趨勢123低功耗CMOS化微型單片化主流與多品種共存3、單片機的發(fā)展及應用應用領域1在智能儀器儀表上的應用；2在工業(yè)控制中的應用；3在家用電器中的應用；4在計算機網絡和通信領域中的應用；5醫(yī)用設備領域中的應用；6工商、金融、科研、教育、國防航空航天等領域的應用。4、典型單片機介紹MCS-51單片機系列MCS51-單片機51系列（基本系列）52系列（增強系列）128BRAM，4KE2PROM2個定時器/計數器256BRAM，8KE2PROM，增加一個定時器/計數器4、典型單片機介紹MCS51-單片機C51系列S51系列最高工作頻率24MHz，不支持ISP，電源電壓4.8V~5.3V,已停產。最高工作頻率33MHz，支持ISP，電源電壓4V~5.5V,向下兼容，可加密，集成看門狗。MCS-51單片機系列MCS-51單片機的結構不包含存儲器輸入設備中斷系統(tǒng)定時器/計數器ABCD提交CPUE顯示器F多選題1分目錄

知識鏈接一、單片機概述任務實施一、任務分析二、安裝與調試三、KeilC51的應用四、Protues仿真軟件的應用二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)1、結構及引腳功能內部結構中央處理器（CPU）并行I/O口（32根I/O線，4個P口）數據存儲器（RAM）外部可擴展ROM、RAM各64K程序存儲器（ROM）全雙工串行口2個16位的定時器/計數器時鐘電路中斷系統(tǒng)（5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級）1、結構及引腳功能圖1.3MCS-51單片機引腳1、結構及引腳功能STC89C521204021VCCGND1、結構及引腳功能引

腳第

二

功

能P3.0RXD串行口輸入端P3.1TXD串行口輸出端P3.2INT0外部中斷0請求輸入端，低電平有效P3.3INT1外部中斷1請求輸入端，低電平有效P3.4T0定時器/計數器0計數脈沖輸入端P3.5T1定時器/計數器1計數脈沖輸入端P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通表1.1MCS-51單片機P3口第二功能2、存儲器（1）存儲器的特點按物理結構劃分片內程序存儲器片外程序存儲器片內數據存儲器片外數據存儲器按邏輯結構劃分片內外統(tǒng)一尋址程序存儲器（共64KB）片內數據存儲器（256KB）片外數據存儲器（64KB）2、存儲器圖1.4MCS-51單片機存儲器結構2、存儲器程序存儲器（ROM）的空間內部4K：0000H~0FFFH即0000000000000000B~0000111111111111B外部60K：1000H~FFFFH即0001000000000000B~1111111111111111B注：一個地址對應8bit（1Byte，或1B）12位地址對應212B=22×210B=4KB空間16位地址對應216B=26×210B=64KB空間2、存儲器數據存儲器（RAM）的空間內部128B：00H~7FH即00000000B~01111111B外部64K：0000H~FFFFH即0000000000000000B~1111111111111111B注：一個地址對應8bit（1Byte，或1B）8位地址對應28B=256B空間，一半用作RAM，另一半為SFR。16位地址對應216B=26×210B=64KB空間2、存儲器（2）程序存儲器

用于存放單片機執(zhí)行的程序及表格。操

作入口地址復位0000H外部中斷00003H定時器/計數器0溢出000BH外部中斷10013H定時器/計數器1溢出001BH串行口中斷0023H2、存儲器（3）數據存儲器

MCS-51單片機片內、外數據存儲器分別單獨編址，通過不同的指令訪問。片內RAM7FH00H片外RAMFFFFH0080H007FH0000HMOVMOVX地址重疊2、存儲器片內數據存儲器51系列含內部數據存儲器區(qū)域128B（00H～7FH）和特殊功能寄存器SFR128B（80H～FFH），二者連續(xù)而不重疊。FFH80H7FH00HSFR內部RAM7FH30H2FH20H1FH00H數據緩沖區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)2、存儲器①工作寄存器區(qū)也稱通用寄存器，分成4組，每組8個寄存器（R0～R7）。程序狀態(tài)字PSW中的PSW.3（RS0）和PSW.4（RS2）兩位來選擇使用哪一組。②位尋址區(qū)20H～2FH單元，共計16×8=128位，位地址范圍為00H～7FH。③數據緩沖區(qū)30H～7FH是數據緩沖區(qū)，也即用戶RAM區(qū)，共80個單元。

2、存儲器工作寄存器區(qū)00HR0

工作寄存器0組

……07HR708HR0工作寄存器1組……0FHR710HR0工作寄存器2組……17HR718HR0工作寄存器3組……1FHR7表1.351系列單片機工作寄存器的配置3、時鐘電路與時序（1）時鐘信號的產生在MCS-51芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路。圖1.6時鐘振蕩電路3、時鐘電路與時序時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。電容C1和C2：10~30pF瓷片電容晶振頻率頻率范圍：1.2～24MHz

常用：6MHz、12MHz、11.0592MHz（2）引入外部脈沖信號多單片機系統(tǒng)時鐘同步，外部時鐘是經XTAL2引腳注入。

3、時鐘電路與時序（3）CPU時序時序：CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序，以時鐘脈沖為基準。①節(jié)拍與狀態(tài)節(jié)拍P：一個時鐘周期，時序最小單位。狀態(tài)S：兩個節(jié)拍P1、P23、時鐘電路與時序②機器周期一個機器周期為6個狀態(tài)，并依次表示為S1～S6。由于一個狀態(tài)又包括兩個節(jié)拍，因此，一個機器周期總共有12個節(jié)拍，分別記作S1P1、S1P2、…、S6P2。③指令周期執(zhí)行一條指令所需要的時間，最大的時序定時單位。機器周期數越少的指令執(zhí)行速度越快。MCS-51單片機通?？梢苑譃閱沃芷谥噶睢㈦p周期指令和四周期指令等三種。四周期指令只有乘法和除法指令兩條，其余均為單周期和雙周期指令。3、時鐘電路與時序圖1.7MCS-51單片機的取指/執(zhí)行時序（a）單字節(jié)單周期指令；(b)雙字節(jié)單周期指令；(c)單字節(jié)雙周期指令3、時鐘電路與時序1指令周期=1、2或4機器周期1機器周期=6狀態(tài)周期=12時鐘周期1狀態(tài)周期

=2時鐘周期總結fosc=12MHz時，一個機器周期為1μs；

fosc=6MHz時，一個機器周期為2μs。例3、時鐘電路與時序fosc=12MHz時，一個機器周期為1μs；執(zhí)行單周期指令INCA,需要1μs；執(zhí)行雙周期指令MOVR1，20H，需要2μs；執(zhí)行四周期指令

MULAB，需要4μs。例

4、單片機工作方式（1）單片機的復位電路

單片機復位：使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。

復位條件：RST（P9）加上持續(xù)兩個機器周期（即24個振蕩周期）以上的高電平。

復位電路：

上電復位：接通電源的瞬間復位。

按鍵復位：按鍵按下的瞬間復位。4、單片機工作方式圖1.8單片機常見的復位電路（a）上電復位電路；（b）上電、按鍵復位電路R2>>R14、單片機工作方式復位設置：①復位后PC值為0000H，表明復位后程序從0000H開始執(zhí)行。②SP值為07H，表明堆棧底部在07H。一般需重新設置SP值。③P0～P3口每一端線為“1”，為這些端線用作輸入口做好了準備。4、單片機工作方式（2）單片機的低功耗方式對于MCS-51系列機型來說，它們有待機方式和掉電保護方式兩種低功耗方式。PCON的相關位可以確定當前的低功耗方式。SMOD：波特率倍增位；GF0，GF1：通用標志位；PD：掉電方式位，PD＝1為掉電方式；IDL：待機方式位，IDL＝1為待機方式；位序B7B6B5B4B3B2B1B0符號SMOD///GF1GF0PDIDL4、單片機工作方式①待機方式將PCON寄存器的IDL位置“1”，單片機則進入待機方式。通常在待機方式下，單片機的中斷仍然可以使用，這樣可以通過中斷觸發(fā)方式退出待機模式。②掉電保護方式將PCON寄存器的PD位置“1”，進入掉電保護方式，切換到備用電源。目錄

知識鏈接一、單片機概述二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)任務實施一、任務分析二、安裝與調試四、Protues仿真軟件的應用三、KeilC51的應用三、KeilC51軟件的應用1啟動KeilC51，進入KeilC51編輯界面；2建立一個新工程；3選擇保存的路徑，輸入工程文件的名字，點擊保存；4選擇單片機的型號；5新建源程序文件并保存；6添加源程序至工程中；7輸入源代碼；8生成HEX代碼。目錄

知識鏈接一、單片機概述二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)任務實施一、任務分析二、安裝與調試三、KeilC51的應用四、Protues仿真軟件的應用1、簡介PROTEUS是英國LabcenterElectronics公司研發(fā)的多功能EDA軟件,它具有功能很強的ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)，有非常友好的人機互動窗口界面；有豐富的操作菜單與工具。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，是目前較好的仿真單片機及外圍器件的工具。2、特點實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。提供軟件調試功能。支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如KeilC51等軟件。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。具有強大的原理圖繪制功能。3、啟動Protues雙擊桌面上的ISIS6Professional圖標或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”，出現如下圖所示屏幕，表明進入ProteusISIS集成環(huán)境。4、界面簡介ProteusISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。4、界面簡介5、基本操作1元件的拾取按類別查找和拾取。方法一直接搜索查找和拾取。方法二2編輯窗口視野控制3元件位置的調整和參數4電路連線5電路的動態(tài)仿真6文件的保存5、基本操作1元件的拾取5、實例操作#include<reg51.h>sbitL1=P1^0;voiddelay02s(void) //延時0.2秒子程序{ unsignedchari,j,k; for(i=20;i>0;i--) for(j=20;j>0;j--) for(k=248;k>0;k--);}voidmain(void){ while(1) { L1=0; //燈滅

delay02s(); L1=1; //燈亮

delay02s(); }}C源代碼主程序子程序目錄

知識鏈接二、MCS-51單片機的硬件系統(tǒng)任務實施二、安裝與調試三、KeilC51的應用四、Protues仿真軟件的應