应用电子技术导论 第10讲 单片机原理及应用

FFFFH
(64K)
外部
专用 寄存器 内部 RAM 0000H

(2)程序存储器ROM
FFFFH
(64K)
内部
EA=1 0000H
外部
EA=0
0FFFH (4K) 0000H
3、特殊功能寄存器

8051系列单片机内高128B（80H--FFH）的RAM中， 有21个特殊功能寄存器，他们离散地分布在80FFFH的RAM空间中。 SFR是用于对单片机内部各功能 模块进行控制、监视和管理的控制寄存器和状态寄 存器，标准的8051内核单片机内部包括21个SFR， 8052包括27个。
MCS-51系列存储器包括数据存储器和程序存 储器。 数据存储器作用是存放运算的中间结果以及 数据的暂存。 程序存储器：作用是存放程序代码和表格数 据。



（1）数据存储器RAM 8051单片机内部RAM 共256B,又分为低128B 和高128B；外部可以 扩展64KB (高128B) FFH 80H 7FH （65536B）RAM.(低128B) 00H
通用计算机擅长数据运算、处理、存储和传输；

(2)功能不同
单片机的专长则是测控，控制（或受控）于外部设备 计算机体积大，功耗大，价格高，通用。作专
门用途时需要购买专用接口卡及编制专门的软件。 单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活， 无处不在。应用时要设计专门的软件和硬件。
（3）应用特点不同
3、单片机特点 （1）高集成度、高可靠性 （2）控制功能强 （3）低电压、低功耗（通用5V,部分低功 耗的可达1.8-3.6V，电流数百微安） （4）优异的性能价格比
1、要从最简单的小实例入手，培养兴趣。
2、软件的学习，要多看例子，学会模仿，并从模仿走向独立创作 3、要多看设计实例，多动手验证，积累经验
二、课程内容概要
单片机的硬件结构 单片机的指令系统
单片机的外围接口扩展
单片机硬件结构

按功能可以分为8个模块，通过内部总线相连。
8、振荡电 路
2、存储器
S? SW-PB
3 .3 u H

三、单片机发展趋势及应用举例
单片机发展趋势 （1）单片机的大容量化 （2）单片机的高性能化 （3）单片机的外围电路内装化 （4）单片机将实现全面的低功耗管理



单片机应用举例 1、流水灯
ORG 0300H MOV P1,#0FFH 初始化，让第一个灯亮 ACALL DLY MOV P1,#0FEH MOV A,P1 LIGHT:ACALL DLY；延时，让灯亮若干秒 RL A；数据左移，得到新的A值 MOV P1,A；把新A值给P1端口，得到端口新值 AJMP LIGHT
第8篇
单片机原理及应用
1、单片机特点及发展 一、课程概述 2、单片机在现代科技中的地位 3、课程性质、地位和作用 4、单片机课程的学习方法 二、课程内容概要 1、单片机的硬件结构 2、单片机的指令系统 3、单片机外围接口扩展
三、单片机发展趋势 及应用举例
1、恒温控制系统 2、智能呼救器 3、数据采集系统


目前主要单片机厂商： Intel、Motorola、Philips、Atmel、 Siemens、 NS、LG、Winbond、 Microchip、Epson、Nec、Cypress、 Dallas、Oki、Fairchild 、Fujitsu、Hitachi、 SAMSUNG、台湾凌阳……
（2）控制器 控制器是单片机的控制中心，能够识别单片机的指 令并按照指令执行相应的操作。 功能：CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码 存储器中取出，存放在IR（指令寄存器）中，ID（指 令译码器）对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑 在时钟配合下对ID译码后的信号操作。

2、存储器


2、指令格式
[标号:] 操作码 [操作数1] [,操作数2] [;注释]目的 Nhomakorabea操作 数
源操 作数
例如：把某数（如10H）存放到累加器A中， 机器语言为0111 0100 0001 0000 即74H 10H 用助记符为MOV A,#10H 又如 24H 10H 用助记符表示为ADD A,#10H 猜猜什么意思?
3、特殊功 能寄存器
1、中 央处理 器 （运算 器+控 制器）
4、定时/计 数器
7、内部总 线
5、中断 系统 6、I/0口


1、中央处理器（CPU） CPU指单片机的中央处理器，是运算器和控制器的 总称，单片机的CPU和通用微处理器基本相同. （1）运算器 单片机的运算器主要用来实现算术运算（加，减， 乘，除）和逻辑运算（与，或，非等），位处理， 数据处理等。

1、在测控系统中的应用 2、在智能化仪器仪表中的应用

单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向
数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。 单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的 误差修正、线性化的处理等难题迎刃而解。
1、在测控系统中的应用 2、在智能化仪器仪表中的应用 3、在机电一体化中的应用



单片机的发展历史
1974-1976年：4位单片机 Fairchild的 F8系列 1977-1978年：8位单片机 Intel MCS-48系列 1979年： Intel高档8位单片机8051 Intel在80-82年陆续推出和8051指令系统完全相同，内部结 构基本相同的8031、8052和8032等型号单片机，初步形成 MCS-51系列，被奉为“工业控制单片机标准” 1983年- 至今 16位单片机 Intel MCS-96 系列，32位单片机 ARM系列

单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品 结构简化，控制走向智能化，构成新一代的机电 一体化产品。这是机械工业发展的方向。
1、在测控系统中的应用 2、在智能化仪器仪表中的应用 3、在机电一体化中的应用 4、在人们生活中的应用

电讯方面
工业方面
汽车方面 民用方面 数据处理方面
仪表方面


汇编语言特点：通用性差，编程需要考虑硬件结构， 工作量较大；但是结构紧凑，灵活，执行效率高， 执行速度快，特别适合单片机在实时系统中的应用。 因此，大多数单片机仍然采用汇编语言。 C语言也可以进行单片机程序编写，编写之后再通 过编译转换为机器语言。 单片机一般是空机，未含任何系统软件。因此在 第一次使用前，必须对其进行编程。
实现程序的 转移 基本操作
4、编写单片机程序的步骤 （1）画流程图（对工作进行规划） （2）按照流程图写程序



5、单片机开发系统
一般的开发系统可以对代码进行编辑和修改，并把源程 序编译成目标代码（机器语言），通过可以直接连接硬件，行 在线仿真，这样可以大大地提高系统设计的速度和效率，方便 随时进行系统软硬件的修改。 单片机开发系统单片机应用系统设计中不可缺少的开 工具。在单片机应用系统设计的仿真调试阶段，必须借助于单 片机开发系统进行模拟，调试程序，检查软硬件的运行态。 如果仿真无误，可以通过专门的编程器把机器代码写入自 己的单片机。

单片机在现代科技中的应用
由于单片机功能的飞速发展，它的应用范围日益广泛，已
远远超出了计算机科学的领域。小到玩具、信用卡，大到航天 器、机器人，从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系 统到人类的日常生活，到处都离不开单片机。
1、在测控系统中的应用 单片机可以用于构成各种工业控制系统、自 适应控制系统、数据采集系统等。例如，工 业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、 水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、 导弹系统等。
2、温度检测及恒温控制系统 可以实现温度的检测，双限温度报警和恒温 控制

水银开关

3、智能呼救器
呼救系统电路
发光二极管电路
多 功 能 智 能 呼 救 器
蜂鸣器电路
语音电路
无线电发射机电路 触发器电路
助听器电路
MCU及其外围电路
呼救电路图
4 70 p 2 20 k GND 1 00 k GND MIC 2 .7 k 1 .0 u 5 3 8 13 15 16
一、课程概述

单片机特点
1、定义：单片机即单片微型计算机。 是把中央处理器CPU 存储器、输入/输出接口电路及各种控制模块集成在一块芯片 中，构成一个完整的微型计算机。 2、单片机和计算机的区别 （1）组成不同： 单片机把上述各种部件集成在一块芯片上
计算机把上述各种部件制成芯片安装在主板上 而且，计算机包括键盘鼠标等外设，单片机只有一个芯片。


3、指令的分类（共111条指令）
1)按指令字节数分类 单字节指令49条、双字节指令46条和三字节指令16条。 2） 按指令执行时间分类 单周期指令65条、双周期指令44条和四周期指令2条。 3） 按功能分类 数据传送指令（29条）、算术操作指令（24条） 逻辑操作指令（24条）、位操作指令（17条） 控制转移指令（17条）。
常用的MCS-51开发系统： （1）Keil C51单片机仿真器。 （2）广州周立功单片机发展有限公司的TKS 系列仿真器。 （3）Flyto Pemulator单片机开发系统。 （4）Medwin集成开发环境。 （5）WAVE的E6000系列仿真器。

单片机外围接口扩展
1、单片机可以外扩存储器（RAM ,ROM） 2、外接可编程逻辑器件（PLD） 3、外接时钟芯片 4、外接A/D ,D/A转换器 5、外接LED显示屏，液晶显示屏，键盘，微 型打印机等
课程性质、地位和作用 单片机原理及应用是电子信息工程专业、通 信工程专业的一门专业课。本课程是理论和实践 相结合，应用性较强的课程。其先修课程为电路 分析，模拟电子和数字电子技术等。
课程目标和任务
本课程作为一门专业课，对学生以后的就业和深造都有很重 要的作用，通过本课程的学习学生要达到以下目标： 1、掌握MCS-51单片机的基本组成，工作原理和指令系


1、概念 指令系统：一台计算机的CPU所能执行的指令集合 称为指令系统。指令系统内部由两套系统构成，即 机器语言系统和汇编语言系统。 机器语言：用二进制代码表示一条指令的方法； 汇编语言：用语句助记符表示一条指令的方法。但 汇编语言不能自动被计算机识别，因此必须转换为 计算机语言。这个转换过程称为汇编。
统，且能运用所学的知识进行单片机应用系统的开 发设计。 2、能够熟练使用单片机的开发工具，并能够对单片 机的外围电路进行扩展，培养独立开发和设计的能 力。
本课程的学习方法
单片机是一门需要很多实践和动手锻炼的课程， 只听不练很难掌握，因此需要大家多动手，从一些小 的项目着手，慢慢入门，入门之后就很容易了 。
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地)
2、振荡电路：XTAL1、XTAL2
3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号
8031 8051
8751
89C51
7、ALE：地址锁存控制信号
P3口线的第二功能
单片机指令系统
4、定时/计数器和中断系统 用于定时或计数以及对中断的控制和处
理 5、I/0口 8051单片机有4个8位的并行口和一个全 双工串行口。
6、单片机信号引脚简介
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VPD/ RST RXD/ P3. 0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA /VPP ALE /PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0