单片机原理及应用 第1章 课件
合集下载
《单片机原理及应用》教学课件 第1章-如何学习单片机
家用电器：广泛应用于电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、 其他音响视频器材，再到电子秤量设备等。
网络和通信：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与 计算机进行数据通信。这为设备之间通信的实现和计算机网络的 广泛使用提供了极好的物质条件。广泛应用于 机、小型程控交 换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，移动 、集群移 动通信、无线电对讲机等，及各种需要进行通信的设备中。
汇编语言
汇编语言是一种用于电子计算机、微 处理器、微控制器或其他可编程器件的低 级语言。在汇编语言中，用助记符代替机 器指令的操作码，用地址符号或标号代替 指令或操作数的地址。汇编语言的学习可 以对深刻理解和熟练运用单片机有重要的 帮助。
C 语言
C 语言知识并不难，没有任何编程基 础的人都可以学。C 语言重点需要掌握的 知识就3个条件判断语句、3个循环语句、 3个跳转语句和1个开关语句。学习时要一 条语句一条语句的学，学一条活用一条， 全部学过用过这些关键语句后，相信你的C 基础建立了。
8
医用设备：广泛应用于医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声 诊断设备及病床呼叫系统等。
模块化系统：某些单片机系统用于实现特定功能，它们可以在各 种电路中作为其中一个模块来使用。这种模块化的微小系统一般 不要求使用人员了解其内部结构，而只需了解其输入输出信号及 系统能够实现的功能即可。例如，音乐集成单片机可将音乐信号 以数字的形式存于存储器中，工作时可由微控制器读出数据，然 后转化为模拟音乐电信号。在大型电路中，这种模块化应用极大 地缩小了设备的体积，简化了电路设计，降低了错误率，同时也 便于更换。
7
智能仪器：广泛应用于仪器仪表中，例如电压表、功率计、示波 器、各种分析仪等。单片机的使用使得仪器仪表实现了数字化和 智能化，且功能比起采用单纯的数字电路更为强大。
网络和通信：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与 计算机进行数据通信。这为设备之间通信的实现和计算机网络的 广泛使用提供了极好的物质条件。广泛应用于 机、小型程控交 换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，移动 、集群移 动通信、无线电对讲机等，及各种需要进行通信的设备中。
汇编语言
汇编语言是一种用于电子计算机、微 处理器、微控制器或其他可编程器件的低 级语言。在汇编语言中，用助记符代替机 器指令的操作码，用地址符号或标号代替 指令或操作数的地址。汇编语言的学习可 以对深刻理解和熟练运用单片机有重要的 帮助。
C 语言
C 语言知识并不难，没有任何编程基 础的人都可以学。C 语言重点需要掌握的 知识就3个条件判断语句、3个循环语句、 3个跳转语句和1个开关语句。学习时要一 条语句一条语句的学，学一条活用一条， 全部学过用过这些关键语句后，相信你的C 基础建立了。
8
医用设备：广泛应用于医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声 诊断设备及病床呼叫系统等。
模块化系统：某些单片机系统用于实现特定功能，它们可以在各 种电路中作为其中一个模块来使用。这种模块化的微小系统一般 不要求使用人员了解其内部结构，而只需了解其输入输出信号及 系统能够实现的功能即可。例如，音乐集成单片机可将音乐信号 以数字的形式存于存储器中，工作时可由微控制器读出数据，然 后转化为模拟音乐电信号。在大型电路中，这种模块化应用极大 地缩小了设备的体积，简化了电路设计，降低了错误率，同时也 便于更换。
7
智能仪器：广泛应用于仪器仪表中，例如电压表、功率计、示波 器、各种分析仪等。单片机的使用使得仪器仪表实现了数字化和 智能化，且功能比起采用单纯的数字电路更为强大。
0102单片机原理与应用技术第1章绪论PPT课件
5
第１章 绪 论
❖ 1.1 引 言 ❖ 1.2 单片机的特点 ❖ 1.3 单片机的发展及应用 ❖ 1.4 MCS-51系列和AT89系列单片机 ❖ 1.5 本章小结
6
1.1 引 言
❖ 21世纪是信息技术蓬勃发展的世纪，那么 信息技术快速发展的具体体现是什么呢？ 单片机技术的应用应该是其中的一个方面。 生产中使用的智能仪表、分布式控制系统 总线、智能家电和智能办公设备等都可以 见到单片机的身影。日常生活中常用的电 子产品如MP3、手机、数码照相机、智能 洗衣机、高科技电视机、智能冰箱等都是 以单片机为控制核心的。
二．实验内容
1. 仿真系统的安装与使用 2. 软件实验(10个) 3. 硬件实验(20个)
3
单片机原理与应用技术
❖ 第1章 绪论 ❖ 第2章 MCS–51单片机的结构和原理 ❖ 第3章 指令系统与程序设计 ❖ 第4章 内部标准功能单元 ❖ 第5章 外部并行接口扩展技术 ❖ 第6章 外部串行接口扩展技术 ❖ 第7章 MCS-51应用系统开发与设计 ❖ 第8章 AT89C系列单片机简介
兼容性
与MCS-51兼容
与MCS-51不兼 容
16
表1-3 MCS-51单片机及其兼容的产品
资源 配置 子系 列
无
片内ROM形式
ROM
EPRO FPERO
M
M
片内 ROM 容量
片内 RAM 容量
单片机原理与应用技术
主 讲：王宝兴 理论课：60学时 实验课：24学时
职称:教授
主要参考书：
1 单片微型机原理与应用技术
2 AT89系列单片机原理与接口技术 3 MCS-51单片计算机应用系统设计
4 MCS-51/96系列单片机原理与应用
第１章 绪 论
❖ 1.1 引 言 ❖ 1.2 单片机的特点 ❖ 1.3 单片机的发展及应用 ❖ 1.4 MCS-51系列和AT89系列单片机 ❖ 1.5 本章小结
6
1.1 引 言
❖ 21世纪是信息技术蓬勃发展的世纪，那么 信息技术快速发展的具体体现是什么呢？ 单片机技术的应用应该是其中的一个方面。 生产中使用的智能仪表、分布式控制系统 总线、智能家电和智能办公设备等都可以 见到单片机的身影。日常生活中常用的电 子产品如MP3、手机、数码照相机、智能 洗衣机、高科技电视机、智能冰箱等都是 以单片机为控制核心的。
二．实验内容
1. 仿真系统的安装与使用 2. 软件实验(10个) 3. 硬件实验(20个)
3
单片机原理与应用技术
❖ 第1章 绪论 ❖ 第2章 MCS–51单片机的结构和原理 ❖ 第3章 指令系统与程序设计 ❖ 第4章 内部标准功能单元 ❖ 第5章 外部并行接口扩展技术 ❖ 第6章 外部串行接口扩展技术 ❖ 第7章 MCS-51应用系统开发与设计 ❖ 第8章 AT89C系列单片机简介
兼容性
与MCS-51兼容
与MCS-51不兼 容
16
表1-3 MCS-51单片机及其兼容的产品
资源 配置 子系 列
无
片内ROM形式
ROM
EPRO FPERO
M
M
片内 ROM 容量
片内 RAM 容量
单片机原理与应用技术
主 讲：王宝兴 理论课：60学时 实验课：24学时
职称:教授
主要参考书：
1 单片微型机原理与应用技术
2 AT89系列单片机原理与接口技术 3 MCS-51单片计算机应用系统设计
4 MCS-51/96系列单片机原理与应用
单片机原理及应用课件
第二章 单片机的基本结构与工作原理
学时：4 要点：单片机的基本组成、引脚功能、结构 及特点、存储器结构、工作方式。 重点：MCS-51单片机的结构及特点、存储器 结构。
2.1 单片机的基本组成（51系列）
单片机的结构特征： 将组成计算机的基本部件集成在一 块芯片上。
（1）中央处理器、并行可编程I/O、可编程 串行口、定时器/计数器、定时电路及元件。 （2）存储器。 两种结构，哈佛结构和普林斯顿结构。 由于单片机“面向控制”的实际应用特点，一 般需要较大的程序存储器，因此普遍采用哈佛 结构，见图2-2
•PWM，脉冲宽度调制。
温度
T
加温电流
温度
T0
0
时间
图1-2 PWM控制原理图
1.4 单片机的应用领域
（1）家电领域。洗衣机、空调、微波炉、电视机、录象 机。 （2）办公自动化。打印机、复印机、电话、传真机。 （3）商业营销。电子称、收款机、条形码阅读器。 （4）工业自动化。机器人、过程控制。 （5）智能仪表。 （6）汽车电子。 （7）航空航天。 等等
2.3 80C51 CPU的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构和特点
2.3.1 中央控制器
1．PC和DPTR （1）参照P14~16，举例讲解其结构和特 点。 （2）它们的差别。 2．指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑 参照P16简单介绍。
•2.3.2 运算器
包括ALU、ACC、暂存寄存器、B寄存器、 PSW、 1．ALU（参照P16~17简单讲解）。 2．ACC（最频繁使用的寄存器） （1）是ALU的输入，又是ALU运算结果 的存放单元。 （2）中转站。 （3）有一部分传送指令不经过ACC。 3．B寄存器
MUL A，B时，若积>255，则OV=1，说明B中有 高8位积。 DIV A，B时，若除数为0，则OV=1。
一章单片机原理及应用ppt课件
n1
H Hi 16i im
0 F 7 .0 H 3 1 1 5 2 1 6 7 1 0 6 0 1 1 6 3 1 26
5. 八进制（J=8）
n1
Q Qi 8i im
第一章 绪论 §1.2 计算机中的数和常用编码
1.2.2 进位计数制转换 1. 二进制、八进制、十六进制转换为十进制
机器数： 一个数字在机器(计算机)中的表示形式； 二进制（0，1），符号位数字化。
01011011 ；5BH
真值：机器数本身代表的值称为真值。＋91
第一章 绪论 §1.2 计算机中的数和常用编码
机器数：包括无符号数、有符号数； 有符号数：常见表示方法是原码、反码、补码
1）原码 （d7～d0） 最高位是符号位d7： 正数0； 负数1
打开市场 1.大容量、高性能
•CPU功能增强：速度、精度、I/O处理能 力提高、指令丰富
•内部资源的增多：波形输出、LED输出、 PWM输出、A/D输入
•寻址范围增大：几兆
第一章 绪论 §1.1 单片机概述 1.1.4 单片机的发展趋势
2. 超小型、低功耗、廉价 工作电压低（2～6V）、工作电流几个毫安、
第一章 绪论 §1.1 单片机概述 1.1.1 单片机发展情况
4）16位单片机 82年～ MCS-96系列，8096、8098、80196等 增加性能：16位CPU，RAM/ROM增大，
中断能力增强 A/D、HSIO等 性能、速度
1.1.2 单片机特点 • 集成度高、可靠性高
一片芯片：CPU、存储器、I/O接口等 • 片内RAM采用存储器结构
3. 逻缉运算规则 与AND、或OR、非NOT、异或XOR
1) 与AND
0 • 0 0; 0 •1 0; 1 • 1 1;
《单片机原理及应用》课件第1章 单片机基础知识
—属于微型机的一种 —具有一般微型机的基本组成和功能
AB—地址总线; CB—控制总线; DB—数据总线
1.1.1 单片机的基本概念
单片机在应用时通常处于被控系统的核心地位并融 入其中，即以嵌入的方式使用。为了强调其“嵌入” 的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 （Embedded Micro-Controller Unit，EMCU）。
单片形成阶段
1976年，Intel推出MCS-48列单片机 ： 8位CPU、1KB ROM、64B RAM、27根I/O线和1个8位 定时器/计数器。 特点：存储器容量较小，寻址范围小(不大于4KB)， 无串行接口，指令系统功能不强。
10
1.2.1 单片机的发展历史
性能完善提高阶段
1980年，Intel推出MCS-51系列单片机： 8位CPU、4KB ROM、128B RAM、4个8位并行口、1个 全双工串行口、2个16位定时器/计数器。寻址范围 64KB，并有控制功能较强的布尔处理器。
“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
12
1.2.1 单片机的发展历史
微控制器化完善阶段
近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、 ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行 扩展总线、控制网络总线和开发方式（在系统可编 程，ISP）等方面都有了进一步的增强。
特点：单片机的综合品质（如成本、性能、体系结构 、开发环境、供应状态）有了长足的进步。
15
1.3.1 MCS-51系列单片机-80C51系列单片机
Atmel公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC
AB—地址总线; CB—控制总线; DB—数据总线
1.1.1 单片机的基本概念
单片机在应用时通常处于被控系统的核心地位并融 入其中，即以嵌入的方式使用。为了强调其“嵌入” 的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 （Embedded Micro-Controller Unit，EMCU）。
单片形成阶段
1976年，Intel推出MCS-48列单片机 ： 8位CPU、1KB ROM、64B RAM、27根I/O线和1个8位 定时器/计数器。 特点：存储器容量较小，寻址范围小(不大于4KB)， 无串行接口，指令系统功能不强。
10
1.2.1 单片机的发展历史
性能完善提高阶段
1980年，Intel推出MCS-51系列单片机： 8位CPU、4KB ROM、128B RAM、4个8位并行口、1个 全双工串行口、2个16位定时器/计数器。寻址范围 64KB，并有控制功能较强的布尔处理器。
“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
12
1.2.1 单片机的发展历史
微控制器化完善阶段
近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、 ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行 扩展总线、控制网络总线和开发方式（在系统可编 程，ISP）等方面都有了进一步的增强。
特点：单片机的综合品质（如成本、性能、体系结构 、开发环境、供应状态）有了长足的进步。
15
1.3.1 MCS-51系列单片机-80C51系列单片机
Atmel公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机的组成：运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备
微处理器(CPU)：包含了运算器和控制器 微型计算机：由微处理器、存储器和I/O接口 电路构成。各部分通过地址总线(AB)、数据总 线(DB)和控制总线(CB)相连。 微处理器与微型计算机的区别：
微处理器集成了运算器和控制器(即CPU )； 而微型计算机包含微处理器、存储器和I/O接 口电路等。
版社，2008 • 4、单片机基础(第3版) ，李广弟等，北京航空
航天大学出版社，2007 • 5、单片机高级教程:应用与设计(第2版) ，何立
民，北京航空航天大学出版社，2007
目录
第1章 概论 第2章 MCS-51系列单片机的资源配置 第3章 MCS-51系列单片机的指令系统及汇编 语言程序设计 第4章 单片机的C语言 第5章 MCS-51系列单片机的片内接口及中断 第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术 第7章 单片机应用系统接口技术 第8章 单片机应用系统设计 第9章 单片机应用系统设计实例
1.2.1 单片机组成及结构 1.2.2 单片机的工作原理 1.3 典型单片机的结构及特点 1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 1.3.2 其他单片机的结构及特点 1.4 单片机应用系统的开发过程
1.1 单片机技术的发展过程及趋势
• 单片机技术的发展过程 纵观整个单片机技术的发展过程，可以分为以下几个主要阶段：
1.2.2 单片机的工作原理
单片机执行每一条指令都可分为3个阶段进行，即取 指令、分析指令和执行指令。
取指令阶段：根据程序计数器PC中的值，从程序存储 器中读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段：将指令寄存器中的指令操作码取出后 进行译码，分析指令性质。
执行指令阶段：取出操作数，然后按照操作码的性质 对操作数进行操作。
单片机的开发一般应包含以下过程： 1．根据应用系统设计目标（功能和性能指标），确定
待开发的应用系统所要完成的任务，以及从应用系统总体 设计方案出发，确定应用系统的结构、电路板划分原则等。
2．以上述工作为基础，写出设计任务书、画出总体原 理框图，作为系统设计的依据。
3．进行软、硬件的研制。 4．系统调试。
非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选 择空间，主要产品有：
Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP430F系列，16位低功耗
数控系统 焊接机器人 六轴机器人
温控仪
微波炉
示波器
电话
打印机
倒车雷达
1.4 单片机应用系统的开发过程
单片机——专长于测控，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机之间的异同 （3）应用特点： PC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——专用计算机。
1.2 单片机的典型结构及工作原理
单片机原理及应用
黄勤，李楠 等编著 清华大学出版社
主讲教师：吕伟杰 weijielv@
• 参考资料： • 1、单片机原理及接口技术（第2版），李全利，
高等教育出版社，2009年1月。 • 2、单片机原理及应用（第二版），李建忠，西
安电子科技大学出版社，2008 • 3、单片机原理及应用，冯文旭等，机械工业出
存储器
CPU
I / O口
时钟电路
控制电路
定时器
晶 片
单 硅
Hale Waihona Puke RAMROM/ 低电压监测
Flash
与复位
中断系统
定时器/ 计数器
内部总线 A/D
D/A
I/O端口
WatchDog 异步串行通 信口UART
单片机基本结构框图
CPU内核
单片机与PC机之间的异同 （1）组成： 同：CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储
1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.1 单片机组成及结构 所谓单片机（Single Chip Microcomputer）就是将微
处理器、一定容量的存储器、个数有限的I/O接口以及定时 器/计数器等功能部件集成在一块芯片上的微型计算机，且 具有一套完善的指令系统。其基本结构如下图所示。
单片机
（1）单芯片微机形成阶段 （2）性能完善提高阶段 （3）微控制器化阶段 （4）片上系统阶段 • 单片机技术的发展趋势
一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；另一个 则向稳定可靠、体积小、价格低的单片机方向发展（主要用于控 制） （1）CPU的改进 （2）存储器的发展 （3）片内I/O的改进 （4）外围电路集成化 （5）低功耗CMOS化
单片机执行程序的过程实际上就是重复执行上述3个 阶段的操作过程。
1.3 典型单片机的结构及特点
1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 下图是按功能划分的MCS-51系列单片机内部功能模块
框图，各模块及其基本功能为：
振荡器
程序计数器 PC
程序 存储器 ROM
数据 存储器 RAM
定时器 /计数器 T0 T1
ATMEL公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC
CPU
ACC 特殊功能 B寄存器
寄存器 PSW
SFR
...
并行 I/O口
串行口
中断 系统
• 单片机的特点
1.可直接操作I/O口；位操作能力突出；CPU,I/O 端口及存储器集成在一块芯片内，数据在传送中 受干扰影响小，不易受环境影响。
2.单片机品种和型号多，引脚少，体积小，产品结 构灵活
80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼 容的主要产品有：
单片机：在一片集成电路芯片上集成微处理器、 存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微 型计算机，即单片机。
单片机的主要特点：控制性能和可靠性高；体 积小、价格低、易于产品化；具有良好的性能 价格比。
下图是一片40脚的89C51及一片20脚的 89C2051的单片机。
第1章 概论
1.1 单片机技术的发展过程及趋势 1.2 单片机的典型结构及工作原理
器)、I/O口(串口、并口等)、ROM(程序存 储器) 异：PC机——上述部件以芯片形式安装在主 板上。
单片机——上述部件被集成到单芯片中。
单片机与PC机之间的异同 （2）功能： 同：数据运算、采集、处理、存储、传输；控
制（或受控于）外设。
异：通用计算机——擅长于数据运算、采集、 处理、存储和传输；
推荐的学习资源：
/ 单片机学习网 及 友情链接
/ 电子园 / 广州周立功单片机发 展有限公司
/ 21IC电子网 及友情链接 / 电子工程师之家 / 学林电子 / 武汉力源