单片机系统综合设计与实践课件1
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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。
单片机课件 汇编语言程序设计PPT
结构如下：
4.1 概述
---- 程序头( 即定义变量和等值符号)---SCL BIT P1.2 ；定义SCL位变量 SDA BIT P1.3 ；定义SDA位变量 ByteCon DATA 30H ；定义字节变量
ByteCon ……
ORG nnnn ；CPU复位后，第一指令机器码存 放单元地址，具体值由CPU类型决定。
用到的有关寄存器，如 Acc、PSW等，即保护现场 …… ；中断服务程序实体，具体指令由程序功能决
定 POP Acc POP PSW ；恢复现场
4.1 概述
CLR TI ；清除中断标志(在51系列中，对于电平触 发的外中断INT0和 INT1、串行接收及发送中断 RI、TI 等，不自动清除，需要在中断服务结束前，通过CLR指 令清除。
例4.9 在51系列中，外部中断0的入口地址为 0003H，显然只有0000H、0001H和0002H三个单 元，刚好可以存放一条长跳转指令的机器码。
4.1 概述
----- 主程序 ----ORG yyyy ；其中yyyy就是主程序代码存放区 的首地址，如0100H Main： MOV SP,#5FH ；初始化有关寄存器，如 设置SP、选择工作寄存器组。
际问题处理程序编写能力。
4.1 概述
4.1 概述 程序设计：为了解决某一个问题，将所设计应用
系统(单片机类型)的指令按一定顺序组合在一起。即用 计算机所能接受的语言把解决问题的步骤描述出来。
单片机汇编源程序结构与通用微机汇编源程序结构 略有不同，原因是：
1、一般没有可以直接利用的监控程序，所有程 序均要自己编写。
转移。(程序走向只有一条路径。)
例4.11 将两个半字节数组合成一个字节数。 设内部RAM中40H、41H单元分别存放着8位二进制
4.1 概述
---- 程序头( 即定义变量和等值符号)---SCL BIT P1.2 ；定义SCL位变量 SDA BIT P1.3 ；定义SDA位变量 ByteCon DATA 30H ；定义字节变量
ByteCon ……
ORG nnnn ；CPU复位后，第一指令机器码存 放单元地址，具体值由CPU类型决定。
用到的有关寄存器，如 Acc、PSW等，即保护现场 …… ；中断服务程序实体，具体指令由程序功能决
定 POP Acc POP PSW ；恢复现场
4.1 概述
CLR TI ；清除中断标志(在51系列中，对于电平触 发的外中断INT0和 INT1、串行接收及发送中断 RI、TI 等，不自动清除，需要在中断服务结束前，通过CLR指 令清除。
例4.9 在51系列中，外部中断0的入口地址为 0003H，显然只有0000H、0001H和0002H三个单 元，刚好可以存放一条长跳转指令的机器码。
4.1 概述
----- 主程序 ----ORG yyyy ；其中yyyy就是主程序代码存放区 的首地址，如0100H Main： MOV SP,#5FH ；初始化有关寄存器，如 设置SP、选择工作寄存器组。
际问题处理程序编写能力。
4.1 概述
4.1 概述 程序设计：为了解决某一个问题，将所设计应用
系统(单片机类型)的指令按一定顺序组合在一起。即用 计算机所能接受的语言把解决问题的步骤描述出来。
单片机汇编源程序结构与通用微机汇编源程序结构 略有不同，原因是：
1、一般没有可以直接利用的监控程序，所有程 序均要自己编写。
转移。(程序走向只有一条路径。)
例4.11 将两个半字节数组合成一个字节数。 设内部RAM中40H、41H单元分别存放着8位二进制
实验1单片机系统认识实验ppt课件
.
2、程序调试步骤： ① 进入调试环境：CTRL+F5 ② 修改程序计数器PC的值 ③ 单步执行：F10（连续F5，断点） ④ 观察调试窗口的数据正确与否 ⑤ 退出调试环境。
.
六．书写实验报告
１．实验目的 ２．实验设备 ３．实验内容
画出单片机最小系统的基本电路； 结合图１．５描述小灯亮灭的原理； 如何使小灯两灭的时间间隔变长？ ４．写出实验过程中遇到的问题及其解决方法
.
谢机系统认识实验
.
一、实验目的：
1、认识单片机最小系统的组成 2、掌握单片机最小系统的设计
二、实验内容：
1、熟悉最小系统的组成器件 2、理解最小系统的硬件电路 3、编写程序并下载运行，点亮小灯
.
三、硬件电路
.
四、参考程序
.
五、程序设计与调试步骤 (重要)
1、程序设计步骤： ① 创建工程 ② 选择单片机型号 ③ 新建源文件，编辑汇编或C51语言程序 ④ 保存源程序.asm或.c，并加入到工程中 ⑤ 进行编译；若不成功，要调试修改
2、程序调试步骤： ① 进入调试环境：CTRL+F5 ② 修改程序计数器PC的值 ③ 单步执行：F10（连续F5，断点） ④ 观察调试窗口的数据正确与否 ⑤ 退出调试环境。
.
六．书写实验报告
１．实验目的 ２．实验设备 ３．实验内容
画出单片机最小系统的基本电路； 结合图１．５描述小灯亮灭的原理； 如何使小灯两灭的时间间隔变长？ ４．写出实验过程中遇到的问题及其解决方法
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谢机系统认识实验
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一、实验目的：
1、认识单片机最小系统的组成 2、掌握单片机最小系统的设计
二、实验内容：
1、熟悉最小系统的组成器件 2、理解最小系统的硬件电路 3、编写程序并下载运行，点亮小灯
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三、硬件电路
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四、参考程序
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五、程序设计与调试步骤 (重要)
1、程序设计步骤： ① 创建工程 ② 选择单片机型号 ③ 新建源文件，编辑汇编或C51语言程序 ④ 保存源程序.asm或.c，并加入到工程中 ⑤ 进行编译；若不成功，要调试修改
《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。
51单片机课件第一章
1.2.2单片机的发展趋势
（1）CPU功能增强
（2）内部资源增多 （3）引脚多功能化 （4）寻址范围增加 （5）超微型化
（6）低电压和低功耗
1.3 单片机应用
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
1.4 MCS-51单片机
1.4.1 MCS-51系列单片机
MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片 机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如 8031，8051，8751，8032，8052，89C51等，其中 8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是 在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的， 所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机， 而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多 场合会看到8031的名称。
1.2 单片机的发展历史及发展趋势 1.2.1 单片机的发展历史 单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位 机的发展过程，目前8位单片机仍在广泛使用。 第一代：1974~76，起步阶段 特点：制造工艺落后，集成度低，采用双片形式 典型代表：美国仙童（Fairchild）公司F8系列 第二代：1976~78，低性能单片机阶段 特点：性能低，品种少，应用范围不广（比较简单 场合） 典型代表：Intel公司的MCS-48型，8位单片机 采用8位CPU、2个 I/O口、8位定时器/计数器、简单 中断，寻址小于4K，且无串行口。
单片机系统
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 设 备
运算器 控制器
存储器 硬件系统
输 出 接 口 设 备
输 出 设 备
软
+
件 系
统
单片机内部结构示意图
单片机应用系统设计课件
转子园柱面也开槽
C
B’
A
转子
B
A’
C’ 定子
转子
步进电机工作原理
四相双4拍：
AB BC CD DA AB BC CD DA …(P1….0) A
B (P1.1)
C (P1.2)
P1.3 (P1.3) P1.2
D P1.1
P1.0
03 06 0C 09 03 06……
步进电机工作原理
硬件实验16
四相双4拍：AB BC CD DA AB……
三相单3拍：A B C A B C…… 三相双3拍：AB BC CA AB BC…… 三相单、双6拍：AABBBCCCAA…… 四相单4拍：A B C D A B…… 四相双4拍：AB BC CD DA AB……
步进电机结构：
A
C’ 定子
B’
A’B’C’三
定点子共磁地极端面开槽
void WByte(char cw) /* 写一个字节进 24C02 */
{ char i;
/* 变量cw放着待写进24C02的数据 */
for(i=0; i<8; i++)
{ if(( cw&0x80)!=0) SDA=1;/*写一个“bit”进 24C02*/
else SDA=0;
cw=cw<<1; DELAY(1); /* 将cw左移一次 */
第七章 单片机应用系统设计与开发
系统设计应当考虑的主要技术性能 速度 精度 功耗 可靠性 驱动能力
基本设计原则应当考虑： 功能需求，应用需求，开发条件，市场 情况，可靠性需求，成本需求，尽量以 软代硬……
基本设计原则 ①从系统功能需求出发设计功能模块
单片机原理及应用全套完整课件
显示器接口技术及应用实例
1 2
显示器接口原理
显示器接口是单片机将数据显示到外部设备的常 用方式，通过显存和控制信号实现数据的显示和 刷新。
显示器接口电路
显示器接口电路包括显存、显示控制器、驱动电 路等部分，以实现数据的稳定显示和刷新。
3
显示器接口应用实例
通过实例介绍如何使用单片机实现数据显示和控 制，如LED数码管显示、LCD液晶显示等。
单片机发展历程
早期单片机
早期的单片机功能相对简 单，主要用于控制领域，
如Intel公司的8048、 8051等。
现代单片机
随着技术的发展，现代单 片机功能越来越强大，集 成了更多的外设接口和通 信接口，如ARM公司的
ARM7、ARM9等。
未来单片机发展趋势
未来单片机将更加注重低 功耗、高性能、高集成度 和智能化等方向的发展。
目标
培养学生掌握单片机系统开发的 基本技能，具备独立设计单片机 应用系统的能力。
课件结构与安排
结构
按照由浅入深、循序渐进的原则，分为基础篇、提高篇和应用篇三个部分。
安排
基础篇主要介绍单片机的基本概念和原理；提高篇着重讲解单片机的指令系统 和编程语言；应用篇则通过实例分析，介绍单片机的典型应用和开发流程。
串行扩展技术及应用实例
串行扩展原理
通过串行接口与单片机连接，数据传输速度较慢，但节省单片机资 源。
典型应用
如SPI、I2C等串行总线扩展方式。
实例分析
以某串行扩展应用为例，详细介绍其硬件连接、软件编程及调试方法 。
存储器扩展技术及应用实例
存储器扩展需求
当单片机内部存储器不足时，需要进行外部存储器扩 展。
单片机原理及应用全套完整课 件
单片机系统设计与实现
单片机系统设计与实现单片机系统是一种基于单片机的微控制系统，在现代电子技术领域广泛应用。
它可以对外界信号进行采集、处理和控制，实现各种自动化控制和智能化功能。
单片机系统设计和实现是一项综合性工程，需要掌握硬件设计、软件编程等多方面知识和技能。
本文将介绍单片机系统的基本原理、设计流程和实现方法，并分享一些设计和实现的技巧和经验。
一、单片机系统原理单片机系统由单片机、外围设备和外界环境三部分组成。
其中单片机是系统的核心，负责进行数据处理和控制。
外围设备包括传感器、执行器、显示器等，用于与外界进行交互和控制。
外界环境则是单片机系统所处的物理环境和电气环境。
单片机是一种集成了处理器、存储器、输入输出口和各种外设接口的芯片，具有体积小、速度快、功耗低等优点。
单片机可以通过编程实现不同的功能，如测量温度、控制电机、播放音乐等。
常见的单片机有51系列、AVR系列、ARM系列、STM32系列等。
外围设备和外界环境对单片机系统的性能和稳定性有重要影响。
传感器用于采集各种模拟量信号，如温度、湿度、光照等。
执行器用于控制各种机械、电气和液压装置，如电机、阀门、泵站等。
显示器用于显示各种文本和图形信息，如LCD显示器、LED灯等。
外界环境包括电源、噪声、电磁干扰等，会影响单片机系统的电路设计和信号处理。
二、单片机系统设计流程单片机系统设计包括硬件设计和软件编程两部分，它们是相互独立但又相互关联的。
硬件设计包括电路设计、PCB设计和电源设计等；软件编程包括程序设计、调试和优化等。
1.需求分析在进行单片机系统设计之前，需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。
需求分析包括系统的输入输出、运算速度、存储容量、接口类型和通讯方式等。
对于不同的应用场景和要求，需要选择不同的单片机型号、外围设备和外界环境。
2.硬件设计硬件设计是单片机系统设计的重要组成部分。
它包括电路设计、PCB设计和电源设计等。
电路设计是根据系统的功能需求和信号特性设计电路图，并选用合适的电子元器件。
2024版51单片机ppt课件
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51单片机ppt课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机结构与原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口原理及应用实例分析 • 并行扩展技术及其在外围设备中的应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
51单片机概述
定义与发展历程
定义
51单片机是指基于Intel 8051内核 的单片机，是一种集成度高、功能 强大的微控制器。
定时/计数器工作原理及设置方法
工作原理
定时/计数器是对机器周期进行计数， 实现定时或计数功能。
设置方法
工作模式
包括模式0（13位定时/计数器）、模 式1（16位定时/计数器）、模式2（8 位自动重装载定时/计数器）和模式3 （特殊功能寄存器）。
通过编程设置定时/计数器的工作模式、 计数初值、启中所取得的成果，如完成的实验、 项目、作业等，并分享自己的学习经验和心得。
不足之处分析 学生分析自己在课程学习中存在的不足之处，如对某些知 识点的理解不够深入、实验技能有待提高等，并提出改进 措施。
未来学习计划与目标 学生根据自己的实际情况和需求，制定未来的学习计划和 目标，如深入学习某一领域的知识、参加相关竞赛或项目 等。
分时操作、实时处理、故障处 理。
外部中断0、定时器0中断、外 部中断1、定时器1中断、串行 口中断。
高优先级中断可以打断低优先 级中断。
外部中断触发方式选择
1 2
电平触发方式 外部中断请求信号为低电平时有效。
边沿触发方式 外部中断请求信号由高电平跳变为低电平时有效。
3
定时器/计数器溢出触发方式 定时器/计数器溢出时产生中断请求。
单片机应用系统设计ppt课件
2）了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植， 以防止大量低水平重复劳动。
3）摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4）综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用 系统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。
二．可行性分析
可行性分析的目的是对系统开发研制的必要 性及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论 决定系统的开发研制工作是否进行下去。
二．数据RAM资源分配
RAM分为片内RAM和片外RAM。片外RAM的容 量比较大，通常用来存放批量大的数据，如采样结果 数据；片内RAM容量较少，应尽量重叠使用，比如数 据暂存区与显示、打印缓冲区重叠。
对于MCS-51单片机来说，片内RAM是指 00H~7FH单元，这128个单元的功能并从以下几个方面进行论证： 1）市场或用户的需求情况。 2）经济效益和社会效益。 3）技术支持与开发环境。 4）现在的竞争力与未来的生命力。
三．系统功能设计
系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及系 统硬、软件模块功能的划分与协调关系。
系统功能设计是根据系统硬件、软件功能的划分 及其协调关系，确定系统硬件结构和软件结构。
单
被
模拟量输入
入
A/D
扩展存储器
控
开关量输入
输 光电隔离
片
I/O
显示器
键盘接口
对
出
接
象
开关量输出
光电隔离 接
机
口
功能芯片
模拟量输出
D/A
口
接口
四．系统详细设计与制作 系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付
诸实施，将硬件框图转化成具体电路，并制作成电路 板，软件框图或流程图用程序加以实现。
五．系统调试与修改 系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的
3）摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4）综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用 系统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。
二．可行性分析
可行性分析的目的是对系统开发研制的必要 性及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论 决定系统的开发研制工作是否进行下去。
二．数据RAM资源分配
RAM分为片内RAM和片外RAM。片外RAM的容 量比较大，通常用来存放批量大的数据，如采样结果 数据；片内RAM容量较少，应尽量重叠使用，比如数 据暂存区与显示、打印缓冲区重叠。
对于MCS-51单片机来说，片内RAM是指 00H~7FH单元，这128个单元的功能并从以下几个方面进行论证： 1）市场或用户的需求情况。 2）经济效益和社会效益。 3）技术支持与开发环境。 4）现在的竞争力与未来的生命力。
三．系统功能设计
系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及系 统硬、软件模块功能的划分与协调关系。
系统功能设计是根据系统硬件、软件功能的划分 及其协调关系，确定系统硬件结构和软件结构。
单
被
模拟量输入
入
A/D
扩展存储器
控
开关量输入
输 光电隔离
片
I/O
显示器
键盘接口
对
出
接
象
开关量输出
光电隔离 接
机
口
功能芯片
模拟量输出
D/A
口
接口
四．系统详细设计与制作 系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付
诸实施，将硬件框图转化成具体电路，并制作成电路 板，软件框图或流程图用程序加以实现。
五．系统调试与修改 系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的
单片机综合实训教案
单片机综合实训教案第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程1.2 单片机的主要组成部分1.3 单片机的应用领域1.4 单片机的发展趋势第二章：单片机的基本原理2.1 单片机的硬件结构2.2 单片机的指令系统2.3 单片机的编程语言2.4 单片机的时序分析第三章：单片机的开发工具与编程环境3.1 单片机开发工具的种类及作用3.2 常用的单片机编程软件3.3 单片机编程环境的搭建3.4 单片机程序的与第四章：单片机的基本操作与实践4.1 单片机的启动与复位4.2 单片机的输入与输出4.3 单片机的定时与中断4.4 单片机的串行通信第五章：单片机应用实例解析5.1 温度控制器的设计与实现5.2 智能家居系统的设计与实现5.3 电子密码锁的设计与实现5.4 智能车模的设计与实现第六章：单片机系统设计基础6.1 系统设计流程与原则6.2 硬件选型与设计6.3 软件设计方法与技巧6.4 系统调试与优化第七章：传感器与单片机的接口技术7.1 常见传感器的原理与应用7.2 传感器与单片机的连接方式7.3 传感器信号的放大与处理7.4 传感器数据的采集与处理第八章：嵌入式系统设计与实践8.1 嵌入式系统概述8.2 嵌入式操作系统简介8.3 嵌入式系统设计与开发流程8.4 嵌入式系统实践项目案例第九章：单片机在工业控制中的应用9.1 工业控制概述9.2 单片机在工业控制中的应用实例9.3 工业控制系统的可靠性设计9.4 工业控制系统的发展趋势第十章：单片机项目实战与创新10.1 单片机项目开发的注意事项10.2 单片机项目的实战案例解析10.3 单片机项目的创新与优化10.4 单片机项目竞赛与创新创业实践重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程解析：单片机的定义是教学的基础，需要准确理解和掌握。
发展历程的介绍能够帮助学生了解单片机的技术演进，对于培养学生的技术背景和行业认知有重要作用。
重点环节二：单片机的主要组成部分解析：了解单片机的组成部分对于理解其工作原理和功能至关重要。
单片机综合设计实验
单片机综合设计实验一、实验目的通过单片机的综合设计实验，加深对单片机原理和应用的理解，练习使用单片机进行控制和数据处理的能力。
二、实验内容设计一个模拟温度控制系统，要求能够通过单片机读取温度传感器的温度值，并根据设定的目标温度进行判断和控制，使得温度值稳定在目标温度附近。
即实现一个简单的闭环温度控制系统。
三、实验器材1.单片机：使用8051单片机2.温度传感器：使用LM35温度传感器3.显示器：使用数码管显示器4.控制器：使用电热器作为温度控制的对象，通过控制电热器的加热时间和加热功率来控制温度四、实验步骤1.连接电路将LM35温度传感器与单片机相连接，使得单片机能够读取到温度传感器的模拟信号。
将单片机与数码管显示器以及电热器相连接，使得单片机能够通过数码管显示温度值，并能够控制电热器的加热时间和加热功率。
2.编写程序根据实验要求，设计一个闭环温度控制系统的程序。
通过单片机读取温度传感器的温度值，并与设定的目标温度进行比较，根据比较结果控制电热器的加热时间和加热功率。
同时，将温度值通过数码管进行显示，使得操作人员能够实时监控温度的变化。
3.调试验证五、实验结果经过调试验证，实验结果表明设计的温度控制系统能够达到预期的效果。
单片机能够准确读取温度传感器的温度值，并根据设定的目标温度进行判断和控制，使得温度能够稳定在目标温度附近。
六、实验总结通过这次单片机综合设计实验，我对单片机的原理和应用有了更深入的理解。
通过实际操作和编程，我学会了如何连接温度传感器和数码管显示器，以及如何通过单片机对温度进行控制和显示。
同时，我还锻炼了解决问题和调试的能力，提高了实际应用技能。
这次实验不仅提供了实践的机会，也巩固了我对单片机的相关知识，为今后的学习和应用打下了坚实的基础。
单片机系统综合设计与实践课件1
程序状态字
堆栈指针 数据指针 口0 口1 口2 口3 中断优先级控制
0D0H
81H 83H和82H 80H 90H 0A0H 0B0H 0B8H
TCON
TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON
定时器/计数器控制
定时器/计数器0（高字节） 定时器/计数器0（低字节） 定时器/计数器1（高字节） 定时器/计数器1（低字节） 串行控制 串行数据缓冲器 电源控制
88H
8CH 8AH 80H 8BH 98H 99H 97H
说明：
PC： 程序地址寄存器（16位），始终指向下一条指令的内存地址。 访问范围：00000FFFFH
ACC： 累加器（8位），专门存放操作数或运算结果。
B ： SP： 8位，专门为乘除法而设置的寄存器。 堆栈指针（8位），始终指向堆栈的栈顶位置。 遵循“先进后出”的原则。 DPTR： 数据地址指针（16位），存放程序存储器或外部数据存储器的
第7页
1-3 单片机的开发和开发工具
一、单片机应用系统开发条件
单片机芯片 开发工具 资料手册
第8页
二、单片机应用系统的开发过程
系统需求调查； 可行性分析； 系统方案设计；
系统建造；
系统调试； 系统方案局部修改、再调试； 生成正式产品。
第9页
三、单片机应用系统设计的基本原则与方法
一、设计原则：
①可靠性高 ②性能价格比高
机。
★ 单片机的发展历史和发展趋势
4位单片机 （1971-1974） 低档8位单片机 （1974-1978） 高档8位单片机 （1978-1982） 16位单片机 （1982-1990）
新一代单片机
（90年代以来）
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3. 复位电路
（a）上电复位电路
(b) 开关复位电路
第51页
复位后内部寄存器状态
在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作。
第15页
MCS—51系列部分单片机配置一览表
2-2 中央处理器 CPU
中央处理器是单片机 内部的核心部件, 它决定 了单片机的主要功能特性。 它由运算部件和控制 部件两大部分组成。
第17页
一、运算器
运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心, 加上累 加器A、 寄存器B、 暂存器TMP1和TMP2、 程序状 态寄存器PSW及专门用于位操作的布尔处理机组成 的, 它能实现数据的算术逻辑运算, 位变量处理和数 据传送操作。
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1-3 单片机的开发和开发工具
一、单片机应用系统开发条件
单片机芯片 开发工具 资料手册
第8页
二、单片机应用系统的开发过程
系统需求调查； 可行性分析； 系统方案设计；
系统建造；
系统调试； 系统方案局部修改、再调试； 生成正式产品。
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三、单片机应用系统设计的基本原则与方法
一、设计原则：
①可靠性高 ②性能价格比高
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一、I/O口的应用功能
P0：系统扩展 一般I/O口（输出时，需接上拉电阻）
P1： 专供用户使用的I/O口
P2： 系统扩展
通用I/O口
P3： 功能口，每位独立定义
通用I/O口
红 字 为 仪 表 中 的 用 法 。
第36页
二、I/O的负载能力
P0可驱动8个LSTTL负载
P1-P3可驱动4个LSTTL负载。
截止
2. P1口
P1口只有一种通用输 入输出I/O接口功能。
不需要外接电阻；但
P1口是准双向口，其特点 是在输入数据时，应先把 口置1(写1)使输出级的场 效应管V1截止，41页
3、P2口 P2口也是一准双向口。 它具有通用I/O接口或 高8位地址总线输出两 种功能。
第37页
三、I/O的特点
1. P0口： P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复
用口，也可作为通用I/O接口。
第38页
（1）地址/数据分时复用功能
当P0口作为地址/数据分时复用总线时，可分为两种情况：一种 是从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输出数据。
第39页
（2）通用I/O接口功能
当作为准双向通用I/O
接口使用时, 其工作原
理与P1相同。
第42页
4、P3口
◆当P3口作为通用I/O接口时, 第2功能输出线为高电平, 使与非门3的 输出取决于口锁存器的状态。 在这种情况下, P3口仍是1个准双向口,
它的工作方式、 负载能力均与P1、 P2口相同。
◆当P3口作为第2功能使用 时，其锁存器Q端必须为高 电平, 否则V1管导通, 引 脚被箝位在低电平, 无法 输入或输出第2功能信号。 当Q端为高电平时, P3口的
口线状态就取决于第2功能
输出线的状态。
第43页
思考：
1、P0口是一个三态双向口，可作为（）分时复用口，也可 作为（）接口。 2、P1口仅具有（）功能。
3、P2口具有（）或（）功能。
4、P3口具有（）或（）功能。
第44页
2-5 外部引脚说明
1．主电源引脚 VCC：接+5V VSS：接地 2．外接晶体引脚 XTAL1、XTAL2
● 在输出数据时，由于T1截止，输出级是漏极开路电路，要使"1"信号正 常输出，必须外接上拉电阻。 ● P0口作为通用I/O口使用时，是准双向口。其特点是在输入数据时， 应先把口置1(写1)，此时锁存器的Q端为0，使输出级的两个场效应管T1、 T2均截止，引脚处于悬浮状态，才可作高阻输入。
R
“1”
“0”
访问外部数据存储器
MOV指令
MOVX指令
第33页
思考：
什么叫哈佛结构？ 程序存储器用来存放什么？ 程序运行的入口地址是什么？ 内部数据存储器分为哪几个部分？
位寻址区有多少个位？
堆栈指针SP有多少位？堆栈是向（大、小）地址生长？
第34页
2-4 输入/输出口（I/O口）
四个(P0、P1、P2、P3)双向8位I/O口，共32根I/O口线。 每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。所 以每个I/O既可作输入又可作输出；每一条口线可独立用 作输入又可用作输出。
2、软件模拟开发系统
第12页
第二章
MCS－51单片机的结构
基本组成（内部资源）
存储器的配置
I/O口的应用功能
时序及电路
2-1 MCS - 51单片机的内部结构(8051)
存储器
CPU
I/O接口
说明:
中央处理机CPU (8位) 存储器: 片内数据存储器RAM (128个字节) 片内程序存储器EPROM（4 KB） I/O接口: 4个8位并行口(P0、P1、P2、P3口） 1个串行I/O接口。 2个16位定时器/计数器。 5个中断源二级优先权的中断系统
● 30H-7FH是数据缓冲区, 也即用户RAM区, 共 80个单元。 ● 用户RAM区又可分为数据区和堆栈区
7FH
MCS—51单片机堆栈区不是固定的,且堆
堆栈区
栈属向上生长型， 为了避开工作寄存器区和
位寻址区, 一般设在30H以后的范围内。
30H
数据区
第29页
四、特殊功能寄存器SFR
SFR又称为专用寄存器。 它专用于控制、 管理单片机内算术逻辑部
3．输入 / 输出引脚
P0-P3口 4．控制线
(1)ALE/PROG：地址锁存有效信号输出
(2)PSEN：片外程序存储器读选通信号 (3)RST/VPD：RST即为RESET，VPD为备用电源
(4)EA/VPP(31脚)：片外程序存储器选用端
第45页
P3口第二功能表
第46页
2-6 单片机工作的基本时序
1. 机器周期和指令周期
（1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡 源的周期。
（2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频 后得到的。
（3） 机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1~S6, 也就是 12 个时 钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。 （4） 指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。 每条指令 执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS - 51 系统中, 有单周期指 令、双周期指令和四周期指令。
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用户关心 1. 算术逻辑单元ALU 2. 累加器ACC（Accumulator） 3. 寄存器B 4. 程序状态字PSW（Programe D7
Cy
State D2
OV
Word） D1
…
D6
AC
D5
F0
D4
RS1
D3
RS0
D0
P
PSW
第19页
二、控制器
控制部件是单片机的神经中枢, 它包括定时和 控制电路、 指令寄存器、 译码器以及信息传送控制
等部件。
CPU执行指令时, 由程序存储器中读取的指令代 码送入指令存储器, 经译码器译码后由定时与控制电 路发出相应的控制信号, 完成指令所指定的操作。
第20页
2-3 存储器和特殊功能寄存器
一、MCS—51单片机存储器分类及配置 MCS-51单片机的存储器结构为哈佛结构，既：程序存储器和 数据存储器分开寻址。
机。
★ 单片机的发展历史和发展趋势
4位单片机 （1971-1974） 低档8位单片机 （1974-1978） 高档8位单片机 （1978-1982） 16位单片机 （1982-1990）
新一代单片机
（90年代以来）
发展趋势: 单片机在集成度、 功能、 速度、 可靠性、 应用领域等全方位向更高水平发展。
程序状态字
堆栈指针 数据指针 口0 口1 口2 口3 中断优先级控制
0D0H
81H 83H和82H 80H 90H 0A0H 0B0H 0B8H
TCON
TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON
定时器/计数器控制
定时器/计数器0（高字节） 定时器/计数器0（低字节） 定时器/计数器1（高字节） 定时器/计数器1（低字节） 串行控制 串行数据缓冲器 电源控制
件、 并行I/O口锁存器、 串行口数据缓冲器、 定时器/计数器、 中断系
统等功能模块的工作。
标识符 ACC B 名称 累加器 B寄存器 地址 0E0H 0F0H 标识符 IE TMOD 名称 允许中断控制 定时器/计数器方式控制 地址 0A8H 89H
PSW
SP DPTR P0 P1 P2 P3 IP
第5页
1-2 单片机的应用
应用特点
体积小：基本功能部件满足要求 可靠性高：BUS大多在内部；易采取电磁屏蔽 功能强：实时响应速度；I/O直接操作 使用方便：硬件设计简单；提供开发工具资料 性能价格比高：电路板小；接插件少 易产品化：研制周期短
第6页
应用： 量大面广
机电一体化：电脑缝纫机 智能仪表：测量仪 实时控制：汽车 家电：（MOTOROLA） 网络通信：通信协议集成其中 计算机外设：键盘、打印机 保健产品：按摩器 多机应用
地址。可分DPH和DPL两个独立8位寄存器。
第31页
程序状态字PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 C 进 位 标 志 位 AC 辅 助 进 位 标 志 位 F0 用 户 自 定 义 标 志 位 RS1 RS0 OV 溢 出 标 志 位 --P