单片机原理及应用PPT课件
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单片机原理及应用.ppt
单片机原理及应用
30
方式1
10位数据异步通讯方式——用于双机通信
单片机原理及应用
31
方式1
单片机原理及应用
方式1
SM0、SM1=01
方式1一帧数据为10位，1个起始位（0），8个数据位， 1个停止位（1），其中起始位和停止位是自动插入 的。先发送或接收最低位。帧格式如下：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。
扩展输出口
扩展输入口
数据传输波特率固定为fosc/12 由RXD引脚输入或输出数据（低位在前,高位在后）
由TXD引脚输出同步时钟信号
25
方式0
单片机原理及应用
实例1 利用74LS164扩展并行输出口,并实现发光二极管循环控制功能
26
方式0
74LS164为8位串并转换移位寄存器 能将串行输入数据转为并行输出
T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]} 在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和11.0592MHz。所 以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系 如表所示。
23
串行口初始化
单片机原理及应用
串行口初始化，主要是设置产生波特率的 定时器1、串行口控制和中断控制。具体步 骤如下：
4
单片机原理及应用
同步通讯数据格式——数据以块为单位连续传送。
在发一组数据时，只在开始用若干个同步字符作为双方的号令， 然后连续发送整组数据。 特点——数据是以数据块为单位连续传送的，结构紧凑， 传输效率高，但要求双方有准确的时钟，对硬件要求高。
5
单片机原理及应用
波特率为每秒钟发送二进制数码的位数，即b/S （位/秒）。
《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(455页PPT课件)
运算器
数值 增量或减量； 运算 带进位和不带进位的加法、减法及8位的乘、除法运算； 逻辑 逻辑运算AND、OR和XOR； 运算 位操作有位置位、位复位和位取反；
位操作 左移位、右移位；
半字节交换；
数制 转换 BCD码运算修正；
算数逻辑运算单元 ALU
ACC 暂存器2
暂存器`
PSW
ALU
对数据进行算数、逻辑运算
中断 控制
内
部
总线 扩展
中
控制 器
断
并行 可编程 I/O
可编 程 串行 口
外部 中断
控制
P0 P1 P2 P3 （数据/地址）
输入输出端口
RXD TXD
单片机的基本组成
外部 钟源
振荡 器和 时序 电路
外部 事件计 数
两个16位 存储器
的精（4确KB）定时电路（256B）
单片机的CPU结构 02
CPU结构
运算器
CPU由中央控制器和运算器组成
P0.0 - P0.7
P2.0 - P2.7
Vcc Vss
P0口驱动器
P2口驱动器
中央控制器
电源控制
P0口锁存器
P1口锁存器
片内ROM
地址寄存器（16）
B寄存器 中断逻辑
ACC 暂存器2
暂存器1
堆栈
定时器0
定时器1
串行口
PSW
ALU
数据 存储器 （256B）
总线 扩展 控制 器
存储器
并行 可编程 I/O
可编 程 串行 口
P0 P1 P2 P3
存储单片机的程序与 随机数据（哈佛结构）
外部 钟源
外部 事件计 数
《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PPT
档8位单片机。
第1章 概 述 在高档8位单片机的基础上，单片机功能进一步得到提高， 近年来推出了超8位单片机。如Intel公司的8X252、Zilog公司的
Super8，Motorola公司的MC68HC等，它们不但进一步扩大了
片内ROM和RAM的容量，同时还增加了通信功能、DMA传输 功能以及高速I/O功能等。自1985年以来，各种高性能、大存储 容量、多功能的超8位单片机不断涌现，它们代表了单片机的发 展方向，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用。
第1章 概 述 80C51系列单片机在存储器结构上与通用微机也有不同之处， 通用微机中程序存储器和数据存储器是一个地址空间，而单片机 把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不同 的寻址方式，使用两个不同的地址指针，PC指向程序存储器， DPTR指向数据存储器。采用这种结构主要是考虑到工业控制的 特点。一般工业控制系统中，需要较大的程序存储器空间和较小
8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、
仪器仪表等各个领域。
第1章 概 述 3．16位单片机阶段 1983年以后，集成电路的集成度可达十几万只管/片，16位单 片机逐渐问世。这一阶段的代表产品有1983 年Intel公司推出的 MCS-96系列，1987年Intel公司又推出的80C96，美国国家半导体 公司推出的HPC16040和NEC公司推出的783XX系列等。 16位单片机把单片机的功能又推向了一个新的阶段。如MCS96系列，片内含16位CPU、8 KB ROM、232字节RAM、5个8位 并行I/O口、4个全双工串行口、4个16位定时器/计数器、8级中断
(4) 商用产品。如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
(5) 家用电器。如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、
第1章 概 述 在高档8位单片机的基础上，单片机功能进一步得到提高， 近年来推出了超8位单片机。如Intel公司的8X252、Zilog公司的
Super8，Motorola公司的MC68HC等，它们不但进一步扩大了
片内ROM和RAM的容量，同时还增加了通信功能、DMA传输 功能以及高速I/O功能等。自1985年以来，各种高性能、大存储 容量、多功能的超8位单片机不断涌现，它们代表了单片机的发 展方向，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用。
第1章 概 述 80C51系列单片机在存储器结构上与通用微机也有不同之处， 通用微机中程序存储器和数据存储器是一个地址空间，而单片机 把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不同 的寻址方式，使用两个不同的地址指针，PC指向程序存储器， DPTR指向数据存储器。采用这种结构主要是考虑到工业控制的 特点。一般工业控制系统中，需要较大的程序存储器空间和较小
8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、
仪器仪表等各个领域。
第1章 概 述 3．16位单片机阶段 1983年以后，集成电路的集成度可达十几万只管/片，16位单 片机逐渐问世。这一阶段的代表产品有1983 年Intel公司推出的 MCS-96系列，1987年Intel公司又推出的80C96，美国国家半导体 公司推出的HPC16040和NEC公司推出的783XX系列等。 16位单片机把单片机的功能又推向了一个新的阶段。如MCS96系列，片内含16位CPU、8 KB ROM、232字节RAM、5个8位 并行I/O口、4个全双工串行口、4个16位定时器/计数器、8级中断
(4) 商用产品。如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
(5) 家用电器。如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、
单片机原理及应用说课ppt课件
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单片机原理及应用说 课ppt课件
目录
• 课程介绍与目标 • 单片机基本原理 • 单片机外部扩展技术 • 单片机接口技术 • 单片机应用系统设计实例分析 • 实验教学内容安排与考核方式 • 课程总结与展望
01 课程介绍与目标
课程背景与意义
信息技术发展迅速， 单片机作为嵌入式系 统核心，应用广泛
适应社会对单片机应 用人才的需求，提高 学生就业竞争力
新能源与节能环保
在新能源和节能环保领域，单片机将应用于太阳能、风能 等可再生能源的转换和控制，以及能源管理和节能控制等 方面。
工业自动化与智能制造
在工业自动化领域，单片机将作为控制器和执行器广泛应 用于各种自动化设备中，提高生产效率和产品质量。
人工智能与机器人
随着人工智能技术的不断发展，单片机将作为机器人的核 心控制单元，实现机器人的感知、决策和执行等功能。
内部结构和工作原理
内部结构
主要包括中央处理器（CPU）、 存储器（ROM、RAM）、I/O接 口、定时器/计数器、中断系统
等。
工作原理
单片机通过执行存储在存储器中 的程序，实现对外部设备的控制 和数据处理。程序由一系列指令 组成，指令在CPU中执行，完成
各种操作。
时序与复位
单片机的时序是指各部件之间协 调工作的时间顺序。复位操作是 将单片机恢复到初始状态，以便
D
简易计算器设计
设计目标
实现基本的数学运算功能，包括加、 减、乘、除等。
设计思路
采用单片机作为核心控制器，通过按 键输入数字和运算符，经过处理后在 显示屏上显示结果。
硬件组成
单片机、按键、显示屏、电阻、电容 等。
软件设计
编写程序实现按键输入识别、数学运 算处理、结果显示等功能。
单片机原理及应用PPT课件
02
单片机基本原理
单片机的硬件结构
01
02
03
04
中央处理器
负责执行指令和控制单片机工 作。
存储器
用于存储程序和数据。
输入/输出接口
实现单片机与外部设备的通信 。
时钟电路
提供单片机工作所需的时钟信 号。
单片机的指令系统
指令集
单片机所能执行的指令集合。
指令格式
指令的编码格式和长度。
寻址方式
确定操作数所在地址的方式。
统上运行。
项目管理工具
IAR Embedded Workbench提供了 项目管理工具，方便用户管理项目文
件和资源。
高效编译器和调试器
IAR Embedded Workbench提供了 高效的编译器和调试器，支持多种单 片机型号。
图形化界面设计工具
IAR Embedded Workbench支持图 形化界面设计，方便用户设计人机交 互界面。
单片机原理及应用
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 单片机编程语言与开发环境 • 单片机应用实例 • 单片机发展趋势与展望
01
单片机概述
单片机的定义与特点
定义
单片机是一种集成电路芯片，它集成 了中央处理器、存储器、输入/输出 接口等主要计算机部件，形成一个完 整的微型计算机系统。
特点
单片机具有体积小、功耗低、可靠性 高、价格便宜等特点，广泛应用于各 种智能控制领域。
单片机的应用领域
工业控制
单片机可以用于各种自 动化设备的控制，如智 能仪表、传感器、执行
器等。
智能家居
单片机可以用于智能家 居系统的控制，如智能 照明、智能安防、智能
家电等。
《单片机原理及应》课件
指令的执行过程
中断的基本概念
中断的产生、优先级和向量地址等。
中断处理过程
中断请求、中断响应、中断处理和中断返回等阶段。
中断服务程序的编写
如何编写中断服务程序以及中断服务程序的入口地址。
03
CHAPTER
单片机开发流程
03
选择合适的单片机
基于应用需求和单片机特点，选择最适合项目的单片机型号。
01
无线通信技术的引入，使得单片机能够实现远程控制和数据传输，提高了应用的灵活性。
单片机可以作为智能家居的核心控制芯片，实现家电的远程控制和智能化管理。
智能家居
通过单片机和物联网技术的结合，可以实现物流过程的实时追踪和监控。
物流追踪
单片机可以应用于农业智能化领域，如智能灌溉、温室控制等，提高农业生产效率。
总结词：应用范围
详细描述：单片机在各个领域都有广泛的应用，如智能家居、工业控制、汽车电子、医疗器械等。通过单片机，可以实现智能化控制和远程监控等功能。
总结词：发展轨迹
详细描述：单片机的发展经历了多个阶段，从最早的4位单片机到8位、16位、32位等更高性能的单片机，其功能和性能不断提升。同时，单片机的开发平台和编程语言也在不断演进，使得开发更加便捷高效。
烧录程序到单片机
使用烧录器将可执行文件烧录到单片机中。
04
CHAPTER
单片机应用实例
05
CHAPTER
单片机发展趋势与展望
嵌入式系统
单片机正逐渐向嵌入式系统发展，通过集成更多的功能和接口，实现更复杂的应用。
低功耗设计
随着节能环保意识的提高，低功耗设计成为单片机的一个重要发展方向。
无线通信技术
明确应用需求
根据项目需求，确定单片机的功能和性能要求。
中断的基本概念
中断的产生、优先级和向量地址等。
中断处理过程
中断请求、中断响应、中断处理和中断返回等阶段。
中断服务程序的编写
如何编写中断服务程序以及中断服务程序的入口地址。
03
CHAPTER
单片机开发流程
03
选择合适的单片机
基于应用需求和单片机特点，选择最适合项目的单片机型号。
01
无线通信技术的引入，使得单片机能够实现远程控制和数据传输，提高了应用的灵活性。
单片机可以作为智能家居的核心控制芯片，实现家电的远程控制和智能化管理。
智能家居
通过单片机和物联网技术的结合，可以实现物流过程的实时追踪和监控。
物流追踪
单片机可以应用于农业智能化领域，如智能灌溉、温室控制等，提高农业生产效率。
总结词：应用范围
详细描述：单片机在各个领域都有广泛的应用，如智能家居、工业控制、汽车电子、医疗器械等。通过单片机，可以实现智能化控制和远程监控等功能。
总结词：发展轨迹
详细描述：单片机的发展经历了多个阶段，从最早的4位单片机到8位、16位、32位等更高性能的单片机，其功能和性能不断提升。同时，单片机的开发平台和编程语言也在不断演进，使得开发更加便捷高效。
烧录程序到单片机
使用烧录器将可执行文件烧录到单片机中。
04
CHAPTER
单片机应用实例
05
CHAPTER
单片机发展趋势与展望
嵌入式系统
单片机正逐渐向嵌入式系统发展，通过集成更多的功能和接口，实现更复杂的应用。
低功耗设计
随着节能环保意识的提高，低功耗设计成为单片机的一个重要发展方向。
无线通信技术
明确应用需求
根据项目需求，确定单片机的功能和性能要求。
2024版单片机原理及应用电子版教材pptx
输入输出端口（I/O端 口）：用于与外部设备进 行数据交换
存储器：包括程序存储器、 数据存储器等，用于存储 程序和数据
定时/计数器：提供精确 的定时或计数功能
9
单片机工作原理
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合
可靠性设计
采取多种措施提高单片机的抗干扰能力和 可靠性
寻址方式
确定操作数地址的方法
低功耗设计
PIC系列
高性能、低功耗的单片机，具有丰富 的外设接口和强大的中断处理能力。
2024/1/25
AVR系列
高速、低功耗的单片机，具有先进的 指令集和丰富的外设接口。
ARM系列
高性能、低功耗的32位单片机，具 有强大的计算能力和丰富的外设接口， 适用于高端应用场合。
6
02
单片机基本原理
2024/1/25
2024/1/25
29
汽车电子控制系统设计
发动机控制
通过单片机控制点火、喷油、气门等执行器，实现对发动 机性能的优化和燃油消耗的降低。
01
车身控制
通过单片机控制车灯、车窗、门锁等车 身部件，提高驾驶的便捷性和安全性。
02
2024/1/25
03
车载信息系统
通过单片机控制车载导航、音响、蓝 牙等设备，提供丰富的车载信息娱乐 功能。
2024/1/25
16
I/O端口扩展
I/O端口类型
包括并行I/O端口、串行I/O端口等，用于与外部设备 或传感器进行数据传输。
扩展方式
通过数据线、控制线与单片机连接，实现I/O端口的 扩展。
端口地址分配
根据单片机的地址空间和I/O端口数量，合理分配端 口地址，确保访问正确。
单片机原理及应用教学课件 - POWERPOINT 演示文稿
《单片机原理及应用》教学课件
3.1.2
MCS-51内部并行I/O口的应用
MCS-51I/O端口的操作方式： （ 1）输出数据方式：CPU通过一条数据传送指令就可以把输 出数据写入 P0 ～ P3 的端口锁存器，然后通过输出驱动器 送到端口引脚线。例如，下面的指令均可在P0口输出数据。
MOV P0, A ANL P0, #data ORL P0, A
《单片机原理及应用》教学课件
2．P2口
P2口常用做外部存储器的高8位地 址口。当不用做地址口时， P2 口也可 作为通用 I/O 口，这时它也是一个准双 向 I/O 口。不必外接上拉电阻就可以驱 动任何MOS驱动电路，且只能驱动4个 TTL 输入。 P2 口的位结构如右图所示。
3．P1口
P1口常用做通用I/O口，它也是
（2）读端口数据方式： CPU读入的这个数据并非端口引脚线 上的数据。读端口数据可以直接读端口。例如，下面的指 令均可以从P1口输入数据。
MOV MOV MOV MOV A, P1 20H, P1 R0, P1 @R0, P1
《单片机原理及应用》教学课件
（3）读端口引脚方式：读端口引脚方式可以从端口引脚
中断与子程序的最主要区别：子程序是预先安排好的，中 断是随机发生的。
中断涉及的几个环节：中断源、 中断申请、开放中断、保 护现场、中断服务、恢复现场、中断返回。
《单片机原理及应用》教学课件 2. 中断源
中断源是指引起中断的设备或事件，或发出中断请求的源头。
3. 中断的分类
中断按功能通常可分为可屏蔽中断、非屏蔽中断和软件中断三类。 可屏蔽中断是指CPU可以通过指令来允许或屏蔽中断的请求。 非屏蔽中断是指CPU对中断请求是不可屏蔽的，一旦出现，CPU必须响应。 软件中断则是指通过相应的中断指令使CPU响应中断。
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
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及高 档电子玩具。 2、8位单片机 8位单片机是目前单片机中的主流机型。由于8位单片机的
功能强、价格低廉、品种齐全，因而被广泛应用于各个领域。 3、16位单片机 4、32位单片机
按用途分类 1、通用型单片机：将资源全部提供给用户使
用，如片内寄存器、存储器、中断系统、定时器/ 计数器、I/O接口等。
1.1 什么是单片机
一片半导体硅片集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、 ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统 时钟电路及系统总线的微型计算机。
国际上通常把单片机称为嵌入式控制器或微控制器
1.2 单片机的分类 按二进制位数分类
1、4位单片机 4位单片机主要用于控制诸如洗衣机、微波炉等家用电器
8751与8051相比，片内集成的4KB EPROM取代了8051的4KB ROM来作为程序存储器。
（2）增强型 INTEL公司在基本型基础上，推出增强型-52子系列，
典型产品：8032/8052/8752。内部RAM增到256B，8052、 片内程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3 个，6个中断源，串行口通信速率提高5倍。
表1-1列出了基本型和增强型的MCS-51系列单片机 片内的基本硬件资源。
1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列单片机 ATMEL公司1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C51内核的使
用权进行交换。 ATMEL公司的技术优势是闪速（Flash）存储器技术，将Flash
1.6 单片机的发展趋势
单片机的发展趋势将是多功能、高性能、高速度、低电压、 低功耗、低价格、外围电路内装化以及片内程序存储器和 数据存储器容量不断增大的方向发展。 1．CPU的改进 （1）增加CPU数据总线宽度。 （2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。 2．存储器的发展 （1）片内程序存储器普遍采用闪速（Flash）存储器。 （2）加大存储容量。
3．片内I/O的改进 （1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。 （2）设置特殊的串行I/O功能，为构成分布式、网络化系统
提供方便条件。 4．低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状 态等工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电 的便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。 5．外围电路内装化
众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发 展趋势之一。
1.6 MCS-51系列与AT89C5x系列单片机
1.6.1 MCS-51系列单片机 MCS是Intel公司单片机的系列符号，如MCS-48、MCS-51、
MCS-96系列单片机。 MCS-51系列单片机主要包括
基本型：8031/8051/8751（低功耗型80C31/80C51/87C51）。 增强型：8032/8052/8752。
AT89C5x/AT89S5x单片机还支持由软件选择的两种节电工作 方式，非常适于低功耗的场合。
第三阶段（1978年～1983年）：高性能单片机阶段。1980年， Intel公司推出MCS-51系列， Mortorola推出6801单片机， 使单片机的性能及应用跃上新的台阶。
第四阶段（1983年～现在）：8位单片机巩固发展及16位单片 机、32位单片机推出阶段。 16位典型产品Intel公司的 MCS-96系列单片机。
技术与80C51内核相结合，形成了片内带有Flash存储器的 AT89C5x/AT89S5x系列单片机。
AT89ห้องสมุดไป่ตู้5x/AT89S5x系列与MCS-51系列在原有功能、引脚以及 指令系统方面完全兼容。
某些品种又增加了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP （在系统编程也称在线编程）及SPI串行接口技术等。片内 Flash存储器允许在线（+5V）电擦除、电写入或使用编程器 对其重复编程。
（1）基本型
典型产品：8031/8051/8751。
8031内部包括1个8位CPU、128B RAM，21个特殊功能寄存器 （SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位 定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外 扩程序存储器芯片。
8051是在8031的基础上，片内又集成有4KB ROM作为程序存储 器。所以8051是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程 序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。
1.5 单片机的应用
从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等 方面，直到国防尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作 用。 1．工业检测与控制：各种测控系统等。 2．仪器仪表：智能仪器仪表等。 3．消费类电子产品：全自动家用电器等。 4．通讯：调制解调器控制等。 5．武器装备：导弹控制等。 6．各种终端及计算机外部设备：硬盘驱动器控制等。 7．汽车电子设备：点火系统控制。 8．分布式多机系统
单片机原理及应用
第1章 单片机概述
介绍单片机基础知识、发展历史、应用领域及发展趋势。 详细介绍目前流行的51单片机的代表性机型：美国
ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列单片机。 初步了解嵌入式处理器：单片机，数字信号处理器
（DSP）、嵌入式微处理器 数的表示方法 不同计数制之间的转换
2、专用型单片机：针对各种特殊应用场合而 专门设计的单片机。
1.3 单片机的发展历史
第一阶段（1974年～1976年）：单片机初级阶段。因工艺限 制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。
第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。1976年 Intel的MCS-48单片机（8位）极大地促进了单片机的变革 和发展。
1.4 单片机的特点
单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。 体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动 化等领域带来了一场重大革命和技术进步。 （1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。 （2）简单方便，易于普及。 （3）发展迅速，前景广阔。 （4）嵌入容易，用途广泛，体积小、性能价格比高，应用灵 活性强等特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要的地位。
功能强、价格低廉、品种齐全，因而被广泛应用于各个领域。 3、16位单片机 4、32位单片机
按用途分类 1、通用型单片机：将资源全部提供给用户使
用，如片内寄存器、存储器、中断系统、定时器/ 计数器、I/O接口等。
1.1 什么是单片机
一片半导体硅片集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、 ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统 时钟电路及系统总线的微型计算机。
国际上通常把单片机称为嵌入式控制器或微控制器
1.2 单片机的分类 按二进制位数分类
1、4位单片机 4位单片机主要用于控制诸如洗衣机、微波炉等家用电器
8751与8051相比，片内集成的4KB EPROM取代了8051的4KB ROM来作为程序存储器。
（2）增强型 INTEL公司在基本型基础上，推出增强型-52子系列，
典型产品：8032/8052/8752。内部RAM增到256B，8052、 片内程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3 个，6个中断源，串行口通信速率提高5倍。
表1-1列出了基本型和增强型的MCS-51系列单片机 片内的基本硬件资源。
1.6.2 AT89C5x（AT89S5x）系列单片机 ATMEL公司1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C51内核的使
用权进行交换。 ATMEL公司的技术优势是闪速（Flash）存储器技术，将Flash
1.6 单片机的发展趋势
单片机的发展趋势将是多功能、高性能、高速度、低电压、 低功耗、低价格、外围电路内装化以及片内程序存储器和 数据存储器容量不断增大的方向发展。 1．CPU的改进 （1）增加CPU数据总线宽度。 （2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。 2．存储器的发展 （1）片内程序存储器普遍采用闪速（Flash）存储器。 （2）加大存储容量。
3．片内I/O的改进 （1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。 （2）设置特殊的串行I/O功能，为构成分布式、网络化系统
提供方便条件。 4．低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状 态等工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电 的便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。 5．外围电路内装化
众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发 展趋势之一。
1.6 MCS-51系列与AT89C5x系列单片机
1.6.1 MCS-51系列单片机 MCS是Intel公司单片机的系列符号，如MCS-48、MCS-51、
MCS-96系列单片机。 MCS-51系列单片机主要包括
基本型：8031/8051/8751（低功耗型80C31/80C51/87C51）。 增强型：8032/8052/8752。
AT89C5x/AT89S5x单片机还支持由软件选择的两种节电工作 方式，非常适于低功耗的场合。
第三阶段（1978年～1983年）：高性能单片机阶段。1980年， Intel公司推出MCS-51系列， Mortorola推出6801单片机， 使单片机的性能及应用跃上新的台阶。
第四阶段（1983年～现在）：8位单片机巩固发展及16位单片 机、32位单片机推出阶段。 16位典型产品Intel公司的 MCS-96系列单片机。
技术与80C51内核相结合，形成了片内带有Flash存储器的 AT89C5x/AT89S5x系列单片机。
AT89ห้องสมุดไป่ตู้5x/AT89S5x系列与MCS-51系列在原有功能、引脚以及 指令系统方面完全兼容。
某些品种又增加了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP （在系统编程也称在线编程）及SPI串行接口技术等。片内 Flash存储器允许在线（+5V）电擦除、电写入或使用编程器 对其重复编程。
（1）基本型
典型产品：8031/8051/8751。
8031内部包括1个8位CPU、128B RAM，21个特殊功能寄存器 （SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位 定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外 扩程序存储器芯片。
8051是在8031的基础上，片内又集成有4KB ROM作为程序存储 器。所以8051是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程 序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。
1.5 单片机的应用
从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等 方面，直到国防尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作 用。 1．工业检测与控制：各种测控系统等。 2．仪器仪表：智能仪器仪表等。 3．消费类电子产品：全自动家用电器等。 4．通讯：调制解调器控制等。 5．武器装备：导弹控制等。 6．各种终端及计算机外部设备：硬盘驱动器控制等。 7．汽车电子设备：点火系统控制。 8．分布式多机系统
单片机原理及应用
第1章 单片机概述
介绍单片机基础知识、发展历史、应用领域及发展趋势。 详细介绍目前流行的51单片机的代表性机型：美国
ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列单片机。 初步了解嵌入式处理器：单片机，数字信号处理器
（DSP）、嵌入式微处理器 数的表示方法 不同计数制之间的转换
2、专用型单片机：针对各种特殊应用场合而 专门设计的单片机。
1.3 单片机的发展历史
第一阶段（1974年～1976年）：单片机初级阶段。因工艺限 制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。
第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。1976年 Intel的MCS-48单片机（8位）极大地促进了单片机的变革 和发展。
1.4 单片机的特点
单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。 体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动 化等领域带来了一场重大革命和技术进步。 （1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。 （2）简单方便，易于普及。 （3）发展迅速，前景广阔。 （4）嵌入容易，用途广泛，体积小、性能价格比高，应用灵 活性强等特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要的地位。