《单片机原理与应用》课件(14)
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《单片机原理及应用》ppt课件
• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
单片机原理及应用(课件)
输出接口
实现单片机向外部设备输出信号的功能。
输入输出接口的扩展
通过I/O口的扩展，可以实现更多设备的控 和信号的采集。
03 单片机编程语言与开发环 境
单片机编程语言概述
单片机编程语言分类
根据单片机的特性和应用需求，单片机编程语言可分为机器语言、汇 编语言和高级语言。
机器语言
机器语言是直接用二进制代码编写的语言，是单片机能够直接识别的 唯一语言。
物联网时代单片机的应用前景
1 2
智能感知
单片机作为物联网感知层的重要组件，能够实现 各种传感器数据的采集和处理，为上层应用提供 可靠的数据支持。
无线通信
单片机集成无线通信模块，可以实现远程数据传 输和控制，为物联网应用提供了便利的通信手段。
3
边缘计算
单片机具备强大的计算能力，可以实现边缘计算 功能，减轻云端负担，提高数据处理速度和实时 性。
汇编语言
汇编语言是一种低级语言，使用助记符表示指令，易于理解和记忆。
高级语言
高级语言是一种更接近自然语言的编程语言，如C、C等，具有更高 的编程效率和可移植性。
C语言在单片机开发中的应用
C语言的优势
C语言具有高效、可移植性强、易于维护等优点，适合用于单片 机开发。
C语言的移植性
由于C语言是一种高级语言，其代码可以在不同的单片机平台上 进行移植，提高了代码的可重用性。
按键输入是单片机应用中常 见的输入方式之一，通过按 键可以实现对单片机程序的
触发和控制。
具体实现方法：将按键的一 端连接到单片机的I/O端口，
另一端接地。当按键被按下 时，I/O端口会收到一个低电
平信号，单片机程序通过检 测这个信号的变化可以判断
单片机原理教程(经典)ppt课件
三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机；
2）东芝单片机；
3）Epson单片机；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
•最新课件
•9
第三节 单片机的应用领域及发展
第一章---------9
一、单片机在智能仪器中的应用
第一章---------3
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分；
微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；
单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通 信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
P1口也是—个准双向I／O口，与P0口不同的是，没有多路开关MUX和控 制电路部分。输出驱动电路只有一个FET场效应管，同时内部带上拉电阻， 此电阻与电源相连。P1口可作通用双向I／O口用，而不必再外接上拉电阻。
《单片机原理及应用》PPT课件全集
化为机器码。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
单片机原理及应用ppt
单片机原理及应用ppt1. 引言- 单片机是一种集成电路芯片，具有计算、控制、存储等功能，广泛应用于各个领域。
- 本次报告将介绍单片机的工作原理及其常见应用。
2. 单片机的工作原理- 单片机由中央处理器、存储器、输入输出接口等组成。
- 中央处理器负责执行指令，存储器用于存储数据和程序。
- 输入输出接口与外部设备连接，实现与外界的交互。
3. 单片机的基本组成- 中央处理器：包括运算器、控制器等，负责指令的解码和执行。
- 存储器：包括内部RAM、ROM和外部扩展存储器，用于存储数据和程序。
- 输入输出接口：用于与外部设备进行数据的输入输出。
- 时钟模块：提供时钟信号，控制单片机的工作节奏。
4. 单片机的工作流程- 初始化：对单片机进行初始化设置，包括时钟设置、引脚配置等。
- 程序执行：按照指令序列执行程序，完成各项功能。
- 输入输出：通过输入输出接口与外部设备进行数据的输入输出交互。
- 中断处理：对外部中断信号进行处理，优先级高于程序执行。
5. 单片机的应用领域- 家电控制：用于控制电视、空调、冰箱等家电设备的运行。
- 工业自动化：用于控制生产线、机器人等工业设备的运行。
- 汽车电子：用于汽车电子系统的控制和管理。
- 医疗设备：用于医疗设备的监测和控制。
6. 单片机的优势- 体积小：由于集成度高，单片机体积小，适合在各种设备中嵌入使用。
- 功耗低：单片机的设计考虑了功耗的问题，能够节省能源。
- 成本低：由于单片机是一种大规模集成电路，成本相对较低。
- 灵活性高：单片机的程序可以根据需要进行修改和更新。
7. 单片机的未来发展- 多核架构：未来单片机可能采用多核架构，提高计算能力。
- 人工智能应用：单片机可能加入人工智能算法，具备智能化的功能。
- 物联网应用：单片机将与物联网技术相结合，实现更广泛的应用。
8. 结语- 单片机是一种功能强大、应用广泛的集成电路芯片。
- 通过了解单片机的工作原理及应用领域，我们能更好地理解其在各个领域中的应用。
《单片机原理与应用技术》电子PPT课件
①性能价格比高； ②开发装置多； ③国内技术人员熟悉； ④芯片功能够用适用； ⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。
1.1.5 单片机的特点和应用
1、单片机特点
⑴ 有优异的性能价格比。 ⑵ 集成度高，体积小，可靠性好。 ⑶ 控制能力强。 ⑷ 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 ⑸ 易扩展。
2、单片机的应用
1.2.3 存储器：
作用：存放程序和数据
1. 存储器分类 RAM 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM
通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/ 光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。（……100、48、 40、32、28、20、16、8条引脚）。
单片机与PC机之异同（2）
功能：
PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输； 单片机：控制（或受控于）外设。
通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、 存储和传输；
单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/ 设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之异同（3）
应用特点：
个人计算机（微机）：
体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通 用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必 须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软 件。
1.1.5 单片机的特点和应用
1、单片机特点
⑴ 有优异的性能价格比。 ⑵ 集成度高，体积小，可靠性好。 ⑶ 控制能力强。 ⑷ 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 ⑸ 易扩展。
2、单片机的应用
1.2.3 存储器：
作用：存放程序和数据
1. 存储器分类 RAM 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM
通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/ 光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。（……100、48、 40、32、28、20、16、8条引脚）。
单片机与PC机之异同（2）
功能：
PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输； 单片机：控制（或受控于）外设。
通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、 存储和传输；
单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/ 设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之异同（3）
应用特点：
个人计算机（微机）：
体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通 用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必 须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软 件。
《单片机原理与应用》ppt课件
条件转移指令
子程序调用与返回
根据某个条件判断的结果来决定 程序是否转移到指定的地址执行， 如JZ（零转移）、JNZ（非零转 移）等。
子程序是一段可以独立执行的程 序段，通过调用指令CALL实现子 程序的调用和返回。在调用子程 序时，需要将返回地址压入堆栈； 在子程序返回时，再从堆栈中弹 出返回地址并执行返回操作。
人机交互设备（键盘、显示器等）接口设计
键盘接口设计
通过扫描键盘矩阵或接收键盘中断的方式，读取按键信息并转 换为相应的数据或命令。
显示器接口设计
根据显示器的类型和通信协议，设计相应的接口电路和驱动程 序，实现单片机对显示器的控制和数据传输。
应用实例分析：智能家居控制系统设计
系统概述
介绍智能家居控制系统的功能、 组成和工作原理，包括中央控制 器、传感器、执行器等部分。
AVR系列
ARM系列
采用先进的RISC结构，具有高速度、低功耗、 丰富的外设接口等特点，适用于物联网等领 域。
采用高性能的32位RISC结构，具有强大的处 理能力和丰富的外设接口，适用于高端嵌入 式系统等领域。
02
单片机基本原理
微处理器结构与工作原理
微处理器内核结构 包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、控制单元等。
04
C语言程序设计在单片机 中的应用
C语言与汇编语言比较
高级语言与低级语言
C语言属于高级语言，具有易于理解、编写和维护的特点；而汇编 语言是低级语言，更接近硬件，但编写复杂且可读性较差。
可移植性
C语言具有良好的可移植性，可以在不同平台上运行；而汇编语言 与特定硬件平台紧密相关，可移植性差。
执行效率
创建工程文件
在编译器中创建新的工程文件，并添 加源代码文件、头文件等。
《单片机原理及应用技术》教学课件
步骤2 首先新建一个工程，如左图所示，选择“Project”>“New Project”菜单，在弹出的保存窗口中选择工程文件的保存位置，填写文件名， 如右图所示，单击“保存”按钮。
步骤3 在弹出的CPU选择对话框中选择80C51系列芯片，如下所示，然 后单击“确定”按钮。
步骤4 单击文件工具栏中的新建文件按钮，在编辑区域编辑汇编源程序， 如左图所示；编辑完成后，单击文件工具栏中的保存文件按钮，将汇编源 程序保存为“.asm”形式的文件，如右图所示。
任务二 单片机中的数制与编码
一、 单片机中的数制 二、 数制间的转换 三、 信息编码
一、 单片机中的数制
1．数制的概念
数制是人们按进位的原则进行计数的一种科学方法。一 种记数制所使用的数字符号的个数称为基数，某个固定位置 上的计数单位称为位权。 十进制数123.45用位权可以表示成： (123.45)10=1×102+2×101+1×100+4×10-1+5×10-2
（二）常见产品
1．Intel公司
： MCS-51系列单片机 8031、8051、8751、8032、8052和8752等
2．Ｍotorola公司
8位单片机代表：M6805、M68HC05、M68HC11、M68HC12
3．ATMEL公司
8位单片机代表：AT89、AT90两个系列
4．Microchip公司
十进制使用D，二进制使用B，八进制使用O或Q， 十六进制使用H。
例如123D，10110010B，27O，3FH。也可 以使用下标标注，如(123)10，(10110010)2， (27)8，(3F)16。
注：没有加下标和后缀字母的数值默认为十进制。
《单片机原理与应用》课件
2 嵌入式系统
探索单片机在嵌入式系统 开发中的作用，如智能家 居和智能交通系统。
3 物联网
讨论单片机在物联网设备 中的应用，如传感器节点 和无线通信。
单片机实验案例
通过一些具体的实验案例，展示单片机在实际应用中的灵活性和强大功能。
1
LED闪烁
讲解如何使用单片机控制LED灯的闪烁频率和模式。
2
温度检测
介绍如何设计一个基于单片机的温度检测系统，并显示实时温度值。
3
无线通信
示范如何使用无线模块在单片机之间进行数据通信和传输。
单片机开发工具
介绍一些常用的单片机开发工具，如集成开发环境（IDE）、仿真器和调试器。
集成开发环境
仿真器
展示一些流行的单片机开发环境， 如Keil和Arduino IDE。
探索使用仿真器进行单片机程序 调试和测试的好处。
调试器
介绍单片机调试器的功能和使用 方法，帮助开发人员快速定位和 修复错误。
总结与问题解答
总结课程内容，并提供一个问题解答环节，以帮助学生更好地理解和应用所学知识。
单片机编程语言
探索用于编写单片机应用程序的编程语言，如C语言和汇编语言，并了解它们的优缺点。
C语言
介绍使用C语言进行单片机编程的好处和应用领域。
汇编语言
讨论使用汇编语言编写程序的优越性和适用性。
单片Байду номын сангаас应用领域
展示单片机在各个领域的应用，包括自动控制、嵌入式系统、物联网和无人机等。
1 自动控制
介绍单片机在工业自动化 和家庭自动化中的应用， 如温度控制和电机驱动。
《单片机原理与应用》PPT课 件
单片机基础概念
介绍单片机基础知识，包括什么是单片机、单片机的组成部分以及其基本工作原理。
单片机原理及应用课件
模拟/数字转换器
解释模拟/数字转换器（ADC）和数字/模拟转换器（DAC）的作用和汇编语言在单片机编程中的应用，以及如何选择合适的编程语言。
内部结构和工作原理
探讨单片机内部结构和工作原理，包括寄存器、时钟、中断等关键概念。
单片机的输入输出口
介绍单片机的输入输出口，包括数字输入输出和模拟输入输出，以及如何连 接外部设备。
常用的单片机内部模块
定时器/计数器
解释定时器和计数器的作用，并讨论它们在实际应用中的使用。
通信接口
介绍串口、SPI、I2C等常用的通信接口，以及其在数据传输中的作用。
单片机体系结构
解释单片机的体系结构，包括中央处理器、存储器、外设等组成部分，并讨 论其相互之间的关系。
单片机芯片分类
基于工作原理分类
分类单片机芯片根据其处理 器架构和工作原理。
基于应用分类
分类单片机芯片根据其应用 领域，如工业控制、汽车电 子、智能家居等。
基于引脚数量分类
分类单片机芯片根据其引脚 数量和布局。
单片机原理及应用课件
本课件介绍单片机的原理及应用。覆盖单片机的发展历史、体系结构、内部 结构和工作原理、常用的内部模块等内容。
单片机概述
介绍单片机的定义、作用和应用领域。解释为什么单片机是现代电子设备中 最重要的部件之一。
单片机发展历史
从第一台微型计算机到现代单片机的发展历程。描述在技术和市场上的重要 突破。
解释模拟/数字转换器（ADC）和数字/模拟转换器（DAC）的作用和汇编语言在单片机编程中的应用，以及如何选择合适的编程语言。
内部结构和工作原理
探讨单片机内部结构和工作原理，包括寄存器、时钟、中断等关键概念。
单片机的输入输出口
介绍单片机的输入输出口，包括数字输入输出和模拟输入输出，以及如何连 接外部设备。
常用的单片机内部模块
定时器/计数器
解释定时器和计数器的作用，并讨论它们在实际应用中的使用。
通信接口
介绍串口、SPI、I2C等常用的通信接口，以及其在数据传输中的作用。
单片机体系结构
解释单片机的体系结构，包括中央处理器、存储器、外设等组成部分，并讨 论其相互之间的关系。
单片机芯片分类
基于工作原理分类
分类单片机芯片根据其处理 器架构和工作原理。
基于应用分类
分类单片机芯片根据其应用 领域，如工业控制、汽车电 子、智能家居等。
基于引脚数量分类
分类单片机芯片根据其引脚 数量和布局。
单片机原理及应用课件
本课件介绍单片机的原理及应用。覆盖单片机的发展历史、体系结构、内部 结构和工作原理、常用的内部模块等内容。
单片机概述
介绍单片机的定义、作用和应用领域。解释为什么单片机是现代电子设备中 最重要的部件之一。
单片机发展历史
从第一台微型计算机到现代单片机的发展历程。描述在技术和市场上的重要 突破。
《单片机原理与应用》课件
《单片机原理与应用》课件一、教学内容本节课的教学内容选自教材第四章《单片机原理与应用》。
本章主要介绍单片机的基本原理、硬件结构、编程语言及其应用。
本节课将详细讲解单片机的基本原理、硬件结构以及单片机编程的基本方法。
二、教学目标1. 让学生了解单片机的基本原理及其硬件结构。
2. 培养学生掌握单片机编程的基本方法。
3. 使学生能够运用单片机解决实际问题。
三、教学难点与重点重点：单片机的基本原理、硬件结构以及编程方法。
难点：单片机编程语言的掌握以及实际应用。
四、教具与学具准备教具：电脑、投影仪、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、编程软件。
五、教学过程1. 导入：通过展示生活中常见的单片机应用实例，引导学生关注单片机的作用和应用领域。
2. 讲解单片机的基本原理：介绍单片机的定义、工作原理及其发展历程。
3. 分析单片机的硬件结构：讲解单片机的各个组成部分，如中央处理器、存储器、输入输出接口等。
4. 教学编程语言：介绍单片机编程的基本语言，如C语言、汇编语言等。
5. 示例讲解：通过具体的编程实例，讲解单片机编程的方法和技巧。
6. 随堂练习：让学生动手实践，编写简单的单片机程序。
六、板书设计板书内容：单片机原理与应用1. 单片机的定义和工作原理2. 单片机的硬件结构3. 单片机编程语言及方法4. 单片机应用实例七、作业设计1. 请简述单片机的基本原理及其硬件结构。
答案：单片机是一种集成度很高的微处理器，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等集成在一个芯片上。
单片机的基本原理是通过编程实现对输入输出设备的控制，实现对各种信息的处理。
2. 请列举两种生活中的单片机应用实例，并说明其作用。
答案：例如，洗衣机中的单片机用于控制洗涤、漂洗、脱水等程序；智能家居系统中的单片机用于实现远程控制家用电器等功能。
八、课后反思及拓展延伸课后反思：本节课通过讲解单片机的基本原理、硬件结构以及编程方法，使学生了解了单片机的相关知识。
在教学过程中，要注意引导学生动手实践，提高学生的实际操作能力。
单片机原理与应用教学课件(完整版)
03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令格式及寻址方式
指令格式
通常由操作码和操作数组成，操作码指明操作性质 ，如数据传送、算术运算、逻辑运算等；操作数指 定参与操作的数据及数据所在地址。
寻址方式
包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址 、相对寻址等。不同的寻址方式适用于不同的场合 ，具有不同的特点和优势。
可移植性
C语言具有良好的跨平台特性，编写的程序可轻松 移植到不同型号的单片机上。
丰富的库函数
C语言提供了丰富的库函数，可大大简化单片机程 序的开发过程。
Keil C51编译器使用教程
01
02
03
04
05
安装Keil C51编 …
创建工程文件
编写源代码
编译与链接
调试与仿真
下载并安装Keil C51编译器 ，配置相关环境变量。
中断概念
中断是指CPU在执行程序的过程中，由 于外部或内部事件（如输入/输出操作、 定时器溢出等）的请求，暂时停止当前 程序的执行，转而去处理该事件，处理 完毕后再返回原程序继续执行的过程。
VS
中断处理过程
中断处理过程包括中断请求、中断响应、 中断服务和中断返回四个阶段。在中断请 求阶段，外部或内部事件向CPU发出中断 请求信号；在中断响应阶段，CPU响应中 断请求，保存现场信息并转入中断服务程 序；在中断服务阶段，CPU执行中断服务 程序，处理中断事件；在中断返回阶段， CPU恢复现场信息并返回原程序继续执行 。
数据传送类指令详解
MOV指令
用于在内部RAM、特殊功能寄存器SFR、累 加器A之间或它们与数据存储器RAM之间进 行数据传送。
MOVC指令
单片机原理及其应用ppt课件
精选ppt课件2021
4
2021/4/25
单片机的发展历史
初级阶段（1974~1976）FAIRCHILD 两片集成芯片（集成工艺限制）
低性能阶段（1976~1978） INTEL MCS-48 高性能阶段（1978~1982） INTEL MCS51 更高性能阶段（1983~) 多种机型并行发展
精选ppt课件2021
5
2021/4/25
单片机的应用特点
软硬件结合、多学科交叉 应用现场环境恶劣（电磁干扰、电源波动、
冲击振动、高低温湿度等） 应用领域广泛且意义重大（硬件软化--微控
制技术）
精选ppt课件2021
6
2021/4/25
单片机的应用领域
①在工业自动化方面（过程控制、数据采集和测控 技术、机器人技术、机械电子计算机一体化技术） ②仪器仪表方面（测试仪表和医疗仪器--数字化、智 能 化、高精度、小体积、低成本、便于增加显示报 警和自诊断功能）
精选ppt课件2021
8
2021/4/25
典型单片机产品
根据型号可确定单片机的存储器类型
无ROM型 :80C31 ROM型: 80C51 EPROM型:87C51 EEPROM型:89C51
精选ppt课件2021
9
2021/4/25
单片机的发展趋势
性能不断提高 CPU功能增强：速度、精度 内部资源增多：A/D、D/A、EEPROM
③在家用电器方面（冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、 电视机、音像设备等）
④信息和通信产品方面（计算机的键盘、打印机、磁 盘驱动器；传真机、复印机、电话机、考勤机）
⑤在军事方面（飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、火 箭、雷达等）
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方式，一次通信只传输一帧信息。这里的
信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有
若干个数据字符，如图9.3所示。
• 图9.3 同步通信的字符帧格式
三部分组成
• 图9.3（a）为单同步字符帧结构，图9.3
（b）为双同步字符帧结构，但它们均由同 步字符、数据字符和校验字符CRC三部分 组成。在同步通信中，同步字符可以采用 统一的标准格式，也可以由用户约定。
最后一次修订。
RS-232C主要用来定义计算机系统的一些 数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（ DCE）之间的电气性能。例如CRT、打印机与 CPU的通信大都采用RS-232C接口，MCS-51 单片机与PC机的通信也是采用该种类型的接 口。由于MCS-51系列单片机本身有一个全双 工的串行接口，因此该系列单片机用RS-232C 串行接口总线非常方便。
逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端
开始发送一帧信息。
• 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况
可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位
在后。
• 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用 来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由 用户决定。 • 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。 通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示 一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧作 准备。
• SM0、SM1：串行工作方式选择位。定义如下表9.1 所示。
SM0 SM1 工作方式
功
能
波特率
0 0
0 1
方式0 方式1
方式2 方式3
8位同步移位寄存器 10位UART
11位UART 11位UART
fosc/12 可变
fosc/64或 fosc/32 可变
1
0
1
1
多机通信控制位
SM2：
多机通信控制位，用于方式2和方式3中。
信可分为同步通信和异步通信两类。 在异步通信中，接收端是依靠字符帧格 式来判断发送端是何时开始发送，何时结束 发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要 指标。
异步通信
异步通信（Asynchronous Communication）
在异步通信中，数据通常是以字符为单位
组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧
允许串行接收位
REN：允许串行接收位。由软件置位或清
零。REN=1时，允许接收，REN=0时，禁 止接收。
TB8： 发送数据的第9位。在方式2和方式3中， 由软件置位或复位，可做奇偶校验位。在多 机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标 识位，一般约定地址帧时TB8为1，数据帧时 TB8为0。 RB8： 接收数据的第9位。功能同TB8。
异步通信的优点
• 通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。
• 异步通信的优点是不需要传送同步时钟，
字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点
是字符帧中因包含起始位和停止位而降低
了有效数据的传输速率。
同步通信（Synchronous Communication）
• 同步通信是一种连续串行传送数据的通信
数据后，由硬件置位；在其他方式中，在接收 停止位的中间由硬件置位。同TI一样，也可以 通过指令来查询是否接收完一帧数据。 RI=1时，也可申请中断，响应中断后都必须由 软件清除RI。
SCON中的低2位与中断有关
• SCON中的低2位与中断有关，在中断的有 关章节中有详细论述。
TXD(P3.1)来实现的，因此可以同时发送、
接收数据，为全双工制式。
串行口控制寄存器SCON
SCON用来控制串行口的工作方式和状
态，可以位寻址，字节地址为98H。
9FH SM0 9EH SM1 9DH SM2 图9.9 9CH REN 9BH TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
SCON的各位定义
异步串行通信接口主要有三类
异步串行通信接口主要有三类：
RS-232接口；RS-449、RS-422和RS485接口以及20mA电流环。下面介绍较常用 的RS-232接口标准。
RS-232C接口 RS-232C是使用最早、应用最多的一种 异步串行通信总线标准。它是美国电子工业 协会（EIA）1962年公布、1969年最后修 订而成的。其中RS表示Recommended Standard，232是该标准的标识号，C表示
也可做同步移位寄存器使用。该串行口有4种 工作方式，帧格式有8位、10位和11位，并 能设置各种波特率。本节将对其结构、工作 方式和波特率进行介绍。
MCS-51单片机的串行口结构 MCS-51单片机内部有两个独立的接收、发 送缓冲器SBUF，SBUF属于特殊功能寄存器。 发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能 串行口的结构如图9.8所示。
两相邻字符帧之间
在串行通信中，两相邻字符帧之间可以没 有空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户来 决定。图9.2（b）表示有3个空闲位的字符帧 格式。
波特率（baud rate） • 异步通信的另一个重要指标为波特率。 • 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也 叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。波特率用 于表征数据传输的速度，波特率越高，数据 传输速度越快。但波特率和字符的实际传输 速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所 传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。
完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用
异步接收器/发送器；能够完成同步通信的硬
件电路称为USRT；既能够完成异步又能同步
通信的硬件电路称为USART。
串行接口电路数据形式
从本质上说，所有的串行接口电路都是以
并行数据形式与CPU连接，以串行数据形式
与外部逻辑设备连接。它们的基本功能是从
外部逻辑设备接收串行数据，转换成并行数 据后传送给CPU，或从CPU接收并行数据， 转换成串行数据后输出到外部逻辑设备。
串行通信，即数据一位一位顺序传送，如
图9.1(b)所示。
图9.1 两种通信方式的示意图
串行通信的优点与缺点
两种基本通信方式比较起来，串行通信 方式能够节省传输线，特别是数据位数很多
和远距离数据传送时，这一优点更为突出；
串行通信方式的主要缺点是传送速度比并行
通信要慢。
串行通信的分类
按照串行数据的时钟控制方式,串行通
图9.5 RS-232C信息格式
RS-232C电平转换器
• RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是
在TTL电路之前研制的，所以它的电平不
是+5V和地，而是采用负逻辑， Nhomakorabea：• 逻辑“0”：+5V～+15V
• 逻辑“1”：-5V～-15V
RS-232C不能和TTL电平直接相连
因此，RS-232C不能和TTL电平直接相
在方式2和方式3处于接收时,若SM2=1, 且接收
到的第9位数据RB8为0时,不激活RI；若
SM2=1，且RB8=1时，则置RI=1。
方式2、3处于接收或发送方式
在方式2、3处于接收或发送方式，若
SM2=0，不论接收到第9位RB8为0还是为1，
TI，RI都以正常方式被激活。在方式1处于接收
时，若SM2=1,则只有收到有效的停止位后，RI 置1。在方式0中，SM2应为0。
连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL
电路烧坏，实际应用时必须注意！常用的电
平转换集成电路是传输线驱动器MC1488和传 输线接收器MC1489。
• MC1488内部有三个与非门和一个反相器，
供电电压为±12V，输入为TTL电平，输出
为RS-232C电平，MC1489内部有四个反相
器，供电电压为±5V，输入为RS-232C电
读出不能写入，二者共用一个字节地址（99H）。
特殊功能寄存器
与MCS-51串行口有关的特殊功能寄存器 有SBUF，SCON，PCON，下面对它们分别 详细介绍。
图9.8 MCS-51单片机串行口结构示意图
串行口数据缓冲器SBUF
SBUF是两个在物理上独立的接收、发送
寄存器，一个用于存放接收到的数据，另一个
RS-232C串行接口总线适用于：设备之
间的通信距离不大于15米，传输速率最大
为20kB/s。
RS-232C信息格式标准
RS-232C采用串行格式，如图9.5所示。
该标准规定:信息的开始为起始位,信息的结束 为停止位;信息本身可以是5、6、7、8位再加 一位奇偶位。如果两个信息之间无信息，则 写“1”，表示空。
全双工通信系统
• 全双工通信系统的每端都有发送器和接收
器，可以同时发送和接收，即数据可以在 两个方向上同时传送。如图9.4(c)所示。 • 在实际应用中，尽管多数串行通信接口电 路具有全双工功能，一般情况只工作于半 双工制式下，这种用法简单、实用。
串行通信的接口电路
串行接口电路的种类和型号很多。能够
地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，
通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端
和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送
和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。
字符帧（Character Frame）
字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校 验位和停止位等四部分组成。
• 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为
用于存放欲发送的数据，可同时发送和接收数
据。两个缓冲器共用一个地址99H，通过对
SBUF的读、写指令来区别是对接收缓冲器还
是发送缓冲器进行操作。CPU在写SBUF时，
就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收 缓冲器的内容。
接收或发送数据
接收或发送数据，是通过串行口对外的
两条独立收发信号线RXD（P3.0）、
同步通信的缺点
• 同步通信的数据传输速率较高，通常可达
56Kb/s或更高，其缺点是要求发送时钟和接 收时钟必须保持严格同步。
信息帧和异步通信的字符帧不同，通常有
若干个数据字符，如图9.3所示。
• 图9.3 同步通信的字符帧格式
三部分组成
• 图9.3（a）为单同步字符帧结构，图9.3
（b）为双同步字符帧结构，但它们均由同 步字符、数据字符和校验字符CRC三部分 组成。在同步通信中，同步字符可以采用 统一的标准格式，也可以由用户约定。
最后一次修订。
RS-232C主要用来定义计算机系统的一些 数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（ DCE）之间的电气性能。例如CRT、打印机与 CPU的通信大都采用RS-232C接口，MCS-51 单片机与PC机的通信也是采用该种类型的接 口。由于MCS-51系列单片机本身有一个全双 工的串行接口，因此该系列单片机用RS-232C 串行接口总线非常方便。
逻辑0低电平，用于向接收设备表示发送端
开始发送一帧信息。
• 数据位：紧跟起始位之后，用户根据情况
可取5位、6位、7位或8位，低位在前高位
在后。
• 奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用 来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验，由 用户决定。 • 停止位：位于字符帧最后，为逻辑1高电平。 通常可取1位、1.5位或2位，用于向接收端表示 一帧字符信息已经发送完，也为发送下一帧作 准备。
• SM0、SM1：串行工作方式选择位。定义如下表9.1 所示。
SM0 SM1 工作方式
功
能
波特率
0 0
0 1
方式0 方式1
方式2 方式3
8位同步移位寄存器 10位UART
11位UART 11位UART
fosc/12 可变
fosc/64或 fosc/32 可变
1
0
1
1
多机通信控制位
SM2：
多机通信控制位，用于方式2和方式3中。
信可分为同步通信和异步通信两类。 在异步通信中，接收端是依靠字符帧格 式来判断发送端是何时开始发送，何时结束 发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要 指标。
异步通信
异步通信（Asynchronous Communication）
在异步通信中，数据通常是以字符为单位
组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧
允许串行接收位
REN：允许串行接收位。由软件置位或清
零。REN=1时，允许接收，REN=0时，禁 止接收。
TB8： 发送数据的第9位。在方式2和方式3中， 由软件置位或复位，可做奇偶校验位。在多 机通信中，可作为区别地址帧或数据帧的标 识位，一般约定地址帧时TB8为1，数据帧时 TB8为0。 RB8： 接收数据的第9位。功能同TB8。
异步通信的优点
• 通常，异步通信的波特率为50～9600bit/s。
• 异步通信的优点是不需要传送同步时钟，
字符帧长度不受限制，故设备简单。缺点
是字符帧中因包含起始位和停止位而降低
了有效数据的传输速率。
同步通信（Synchronous Communication）
• 同步通信是一种连续串行传送数据的通信
数据后，由硬件置位；在其他方式中，在接收 停止位的中间由硬件置位。同TI一样，也可以 通过指令来查询是否接收完一帧数据。 RI=1时，也可申请中断，响应中断后都必须由 软件清除RI。
SCON中的低2位与中断有关
• SCON中的低2位与中断有关，在中断的有 关章节中有详细论述。
TXD(P3.1)来实现的，因此可以同时发送、
接收数据，为全双工制式。
串行口控制寄存器SCON
SCON用来控制串行口的工作方式和状
态，可以位寻址，字节地址为98H。
9FH SM0 9EH SM1 9DH SM2 图9.9 9CH REN 9BH TB8 9AH RB8 99H TI 98H RI
SCON的各位定义
异步串行通信接口主要有三类
异步串行通信接口主要有三类：
RS-232接口；RS-449、RS-422和RS485接口以及20mA电流环。下面介绍较常用 的RS-232接口标准。
RS-232C接口 RS-232C是使用最早、应用最多的一种 异步串行通信总线标准。它是美国电子工业 协会（EIA）1962年公布、1969年最后修 订而成的。其中RS表示Recommended Standard，232是该标准的标识号，C表示
也可做同步移位寄存器使用。该串行口有4种 工作方式，帧格式有8位、10位和11位，并 能设置各种波特率。本节将对其结构、工作 方式和波特率进行介绍。
MCS-51单片机的串行口结构 MCS-51单片机内部有两个独立的接收、发 送缓冲器SBUF，SBUF属于特殊功能寄存器。 发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能 串行口的结构如图9.8所示。
两相邻字符帧之间
在串行通信中，两相邻字符帧之间可以没 有空闲位，也可以有若干空闲位，这由用户来 决定。图9.2（b）表示有3个空闲位的字符帧 格式。
波特率（baud rate） • 异步通信的另一个重要指标为波特率。 • 波特率为每秒钟传送二进制数码的位数，也 叫比特数，单位为bit/s，即位/秒。波特率用 于表征数据传输的速度，波特率越高，数据 传输速度越快。但波特率和字符的实际传输 速率不同，字符的实际传输速率是每秒内所 传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。
完成异步通信的硬件电路称为UART，即通用
异步接收器/发送器；能够完成同步通信的硬
件电路称为USRT；既能够完成异步又能同步
通信的硬件电路称为USART。
串行接口电路数据形式
从本质上说，所有的串行接口电路都是以
并行数据形式与CPU连接，以串行数据形式
与外部逻辑设备连接。它们的基本功能是从
外部逻辑设备接收串行数据，转换成并行数 据后传送给CPU，或从CPU接收并行数据， 转换成串行数据后输出到外部逻辑设备。
串行通信，即数据一位一位顺序传送，如
图9.1(b)所示。
图9.1 两种通信方式的示意图
串行通信的优点与缺点
两种基本通信方式比较起来，串行通信 方式能够节省传输线，特别是数据位数很多
和远距离数据传送时，这一优点更为突出；
串行通信方式的主要缺点是传送速度比并行
通信要慢。
串行通信的分类
按照串行数据的时钟控制方式,串行通
图9.5 RS-232C信息格式
RS-232C电平转换器
• RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是
在TTL电路之前研制的，所以它的电平不
是+5V和地，而是采用负逻辑， Nhomakorabea：• 逻辑“0”：+5V～+15V
• 逻辑“1”：-5V～-15V
RS-232C不能和TTL电平直接相连
因此，RS-232C不能和TTL电平直接相
在方式2和方式3处于接收时,若SM2=1, 且接收
到的第9位数据RB8为0时,不激活RI；若
SM2=1，且RB8=1时，则置RI=1。
方式2、3处于接收或发送方式
在方式2、3处于接收或发送方式，若
SM2=0，不论接收到第9位RB8为0还是为1，
TI，RI都以正常方式被激活。在方式1处于接收
时，若SM2=1,则只有收到有效的停止位后，RI 置1。在方式0中，SM2应为0。
连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL
电路烧坏，实际应用时必须注意！常用的电
平转换集成电路是传输线驱动器MC1488和传 输线接收器MC1489。
• MC1488内部有三个与非门和一个反相器，
供电电压为±12V，输入为TTL电平，输出
为RS-232C电平，MC1489内部有四个反相
器，供电电压为±5V，输入为RS-232C电
读出不能写入，二者共用一个字节地址（99H）。
特殊功能寄存器
与MCS-51串行口有关的特殊功能寄存器 有SBUF，SCON，PCON，下面对它们分别 详细介绍。
图9.8 MCS-51单片机串行口结构示意图
串行口数据缓冲器SBUF
SBUF是两个在物理上独立的接收、发送
寄存器，一个用于存放接收到的数据，另一个
RS-232C串行接口总线适用于：设备之
间的通信距离不大于15米，传输速率最大
为20kB/s。
RS-232C信息格式标准
RS-232C采用串行格式，如图9.5所示。
该标准规定:信息的开始为起始位,信息的结束 为停止位;信息本身可以是5、6、7、8位再加 一位奇偶位。如果两个信息之间无信息，则 写“1”，表示空。
全双工通信系统
• 全双工通信系统的每端都有发送器和接收
器，可以同时发送和接收，即数据可以在 两个方向上同时传送。如图9.4(c)所示。 • 在实际应用中，尽管多数串行通信接口电 路具有全双工功能，一般情况只工作于半 双工制式下，这种用法简单、实用。
串行通信的接口电路
串行接口电路的种类和型号很多。能够
地发送，每一帧数据是低位在前，高位在后，
通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端
和接收端由各自独立的时钟来控制数据的发送
和接收，这两个时钟彼此独立，互不同步。
字符帧（Character Frame）
字符帧也叫数据帧，由起始位、数据位、奇偶校 验位和停止位等四部分组成。
• 起始位：位于字符帧开头，只占一位，为
用于存放欲发送的数据，可同时发送和接收数
据。两个缓冲器共用一个地址99H，通过对
SBUF的读、写指令来区别是对接收缓冲器还
是发送缓冲器进行操作。CPU在写SBUF时，
就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收 缓冲器的内容。
接收或发送数据
接收或发送数据，是通过串行口对外的
两条独立收发信号线RXD（P3.0）、
同步通信的缺点
• 同步通信的数据传输速率较高，通常可达
56Kb/s或更高，其缺点是要求发送时钟和接 收时钟必须保持严格同步。