单片机课件15章.ppt
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单片机的C语言应用程序设计
计算机体系结构与网络研究所
马忠梅
中＃911 bitmzm126
引言
单片机全称为单片微型计算机（SingleChip Microcomputer），在一块芯片上，集 成了CPU, RAM, ROM,定时器/计数器(C/T) 和多种I/O。
一块芯片就是一台计算机（俗话说麻雀 虽小，五脏俱全），它具有体积小、功能 强、价格便宜等优点，被广泛应用在产品 智能化和工业自动化上。
单片机存在：
计 算 机 键 盘 （ 8049 ） 、 硬 盘 控 制 器 、 阵 列 卡 、 网 卡 （i960）
饭卡读卡器 VCD机、洗衣机、电饭煲、微波炉——家用电器 商务通、好译通、文曲星，PDA、手机——手持设备 存储示波器、温控仪、电子秤——智能仪器仪表 心电监护仪（Holter）等医疗仪器 智能玩具、游戏机、电子宠物 高级汽车、飞机、火车及黑匣子 智能大厦——电表、水表、煤气 POS、ATM、出租车计价器
物理上的4 个空间： 1） 片内程序存储器 2） 片外程序存储器 3） 片内数据存储器 4） 片外数据存储器
程序存储器 ROM型（只读）：程序,表格常
数 当PC超过4KB, 自动转1000H~FFFFH（片外）
数据存储器 RAM型（读，写）：数据暂存, 运算结果, 标志位, 堆栈
MICROCHIP PIC16XX
ATMEL AVR NEC公司μPD 78XX
3.16位机 INTEL MCS-96系列 NS HPC16040 NEC 783XX PHILIPS XA系列
4.32位机 INTEL 386EX, StrongARM,xScale MOTOROLA 68K，MX1 ARM核芯片
CAN Bus Control Area Network 嵌入式Internet
第一章 单片机基础知识
1.1 8051单片机的特点 基本组成部件： 中央处理器：CPU 8位 数据存储器：RAM 128B 程序存储器：ROM 4KB 定时器/计数器：2个16位 I/O接口： 8位×4（P0~P3)
MCS-51 INTEL 1980年
单片机的编程规范化、网络化发展 实时多任务操作系统（RTOS）
Real-Time Operating System VxWorks, PSOS, QNX, WindowsCE, uC/OS, uClinux, RTLinux 现场总线技术（Field Bus） LonWorks Local Network
单片机标志：
MCS-48, MCS-51, MCS-96(16位)
8位机：8051系列 教学首选
8051
掩膜
8031 FLASH
无ROM, EPROM,
8751
EPROM
低功耗基本型：
80C51, 80C31, 87C51
80年代中期，专利互让的形式，51系列衍生产品
Atmel 89C51,89C52,89C2051 Philips 80C51,80C552,87C752 MAXIM(Dallas) 80C390, 80C400 Infineon C517, C509, 80C537
最活跃方向：嵌入式系统、网络。
信息家电(IA，Information Appliance): 机顶盒
单片机应用特点： 1．小巧、灵活、成本低，易于产品化 2．面向控制 3．抗干扰能力强 4．方便实现多机和分布式控制
单片机现状：微机产量80% 1．4位机 NEC公司μPD75XX系列和NS公司COP400 INTEL 4040 2．8位机 INTEL MCS-51 系 列 （ PHILIPS, ATMEL, WINBOND,SILABS,SST,MAXIM,TI,ADI,STC） MOTOROLA 68HC
内部高增益放大器，引脚XTAL1和XTAL2 时钟产生方式： 1) 内部方式：外接石英晶体（晶振） 2) 外部方式：外部振荡信号作8051时钟
2．基本时序周期
振荡周期：1/fOSC 时钟周期：2/fOSC 机器周期：12/fOSC=T 指令周期：1~4T
1.2.2 存储器组织
存储器特点 程序存储器 分开，哈佛型 数据存储器 合并，普林斯顿型
“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控 制器” 国际上Microcontroller, MCU(Microcontroller Unit)
单片机发展史： 1．探索阶段：MCS-48 2．完善阶段：MCS-51（典型通用总线型体系结构） 3．向微控制器发展：MCS-96（ ADC, WDT,PWM） 4．全面发展：广泛选择
三金工程：金卡（IC卡），金税（税务），金 桥（即指网络）。
计算机的应用：1、非嵌入式应用：通用微机， 2、嵌入式应用：微控制器（即单片机），微处 理器，DSP（数字信号处理器）
嵌入式系统（Embedded System）：一种以应 用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪， 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功 耗要求严格的专用计算机系统。
CY: 进位标志。有进位/借位时置1 AC：半进位标志。D3->D4进位/借位时置1 OV：溢出标志。带符号数超出－128～127置 1，乘法结果超过255，除数为0 P： 奇偶标志。A中的1的个数为奇数 F0：用户设置标志 RS1,RS0: 通用寄存器选择位，在存储器组织 部分介绍
二、时钟电路和基本时序周期 1. 8051时钟
32
定时/计数器 2
3
中断源
5
8
串行口
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
AT89C2051（20引脚 ） AT89S51
1.2 8051的内部结构
1.2.1 中央处理器CPU 一、ALU
算术运算：加，减，乘，除 逻辑运算：与，或，异或 位操作（布尔）：与，或，取反 ACC＝A:累加器， B:寄存器 程序状态字：PSW 8位寄存器
ADI ADuC812, ADuC824 TI (BB) MSC1210
SILABS(Cygnal) C8051F STCmicro STC89C51
Cypress,Winbond, SST
AT89C51 AT89C52
闪存
4KB
8KB
内存
128B
256B
工作频率 24MHz 24MHz
输入/输出线 32
计算机体系结构与网络研究所
马忠梅
中＃911 bitmzm126
引言
单片机全称为单片微型计算机（SingleChip Microcomputer），在一块芯片上，集 成了CPU, RAM, ROM,定时器/计数器(C/T) 和多种I/O。
一块芯片就是一台计算机（俗话说麻雀 虽小，五脏俱全），它具有体积小、功能 强、价格便宜等优点，被广泛应用在产品 智能化和工业自动化上。
单片机存在：
计 算 机 键 盘 （ 8049 ） 、 硬 盘 控 制 器 、 阵 列 卡 、 网 卡 （i960）
饭卡读卡器 VCD机、洗衣机、电饭煲、微波炉——家用电器 商务通、好译通、文曲星，PDA、手机——手持设备 存储示波器、温控仪、电子秤——智能仪器仪表 心电监护仪（Holter）等医疗仪器 智能玩具、游戏机、电子宠物 高级汽车、飞机、火车及黑匣子 智能大厦——电表、水表、煤气 POS、ATM、出租车计价器
物理上的4 个空间： 1） 片内程序存储器 2） 片外程序存储器 3） 片内数据存储器 4） 片外数据存储器
程序存储器 ROM型（只读）：程序,表格常
数 当PC超过4KB, 自动转1000H~FFFFH（片外）
数据存储器 RAM型（读，写）：数据暂存, 运算结果, 标志位, 堆栈
MICROCHIP PIC16XX
ATMEL AVR NEC公司μPD 78XX
3.16位机 INTEL MCS-96系列 NS HPC16040 NEC 783XX PHILIPS XA系列
4.32位机 INTEL 386EX, StrongARM,xScale MOTOROLA 68K，MX1 ARM核芯片
CAN Bus Control Area Network 嵌入式Internet
第一章 单片机基础知识
1.1 8051单片机的特点 基本组成部件： 中央处理器：CPU 8位 数据存储器：RAM 128B 程序存储器：ROM 4KB 定时器/计数器：2个16位 I/O接口： 8位×4（P0~P3)
MCS-51 INTEL 1980年
单片机的编程规范化、网络化发展 实时多任务操作系统（RTOS）
Real-Time Operating System VxWorks, PSOS, QNX, WindowsCE, uC/OS, uClinux, RTLinux 现场总线技术（Field Bus） LonWorks Local Network
单片机标志：
MCS-48, MCS-51, MCS-96(16位)
8位机：8051系列 教学首选
8051
掩膜
8031 FLASH
无ROM, EPROM,
8751
EPROM
低功耗基本型：
80C51, 80C31, 87C51
80年代中期，专利互让的形式，51系列衍生产品
Atmel 89C51,89C52,89C2051 Philips 80C51,80C552,87C752 MAXIM(Dallas) 80C390, 80C400 Infineon C517, C509, 80C537
最活跃方向：嵌入式系统、网络。
信息家电(IA，Information Appliance): 机顶盒
单片机应用特点： 1．小巧、灵活、成本低，易于产品化 2．面向控制 3．抗干扰能力强 4．方便实现多机和分布式控制
单片机现状：微机产量80% 1．4位机 NEC公司μPD75XX系列和NS公司COP400 INTEL 4040 2．8位机 INTEL MCS-51 系 列 （ PHILIPS, ATMEL, WINBOND,SILABS,SST,MAXIM,TI,ADI,STC） MOTOROLA 68HC
内部高增益放大器，引脚XTAL1和XTAL2 时钟产生方式： 1) 内部方式：外接石英晶体（晶振） 2) 外部方式：外部振荡信号作8051时钟
2．基本时序周期
振荡周期：1/fOSC 时钟周期：2/fOSC 机器周期：12/fOSC=T 指令周期：1~4T
1.2.2 存储器组织
存储器特点 程序存储器 分开，哈佛型 数据存储器 合并，普林斯顿型
“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控 制器” 国际上Microcontroller, MCU(Microcontroller Unit)
单片机发展史： 1．探索阶段：MCS-48 2．完善阶段：MCS-51（典型通用总线型体系结构） 3．向微控制器发展：MCS-96（ ADC, WDT,PWM） 4．全面发展：广泛选择
三金工程：金卡（IC卡），金税（税务），金 桥（即指网络）。
计算机的应用：1、非嵌入式应用：通用微机， 2、嵌入式应用：微控制器（即单片机），微处 理器，DSP（数字信号处理器）
嵌入式系统（Embedded System）：一种以应 用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪， 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功 耗要求严格的专用计算机系统。
CY: 进位标志。有进位/借位时置1 AC：半进位标志。D3->D4进位/借位时置1 OV：溢出标志。带符号数超出－128～127置 1，乘法结果超过255，除数为0 P： 奇偶标志。A中的1的个数为奇数 F0：用户设置标志 RS1,RS0: 通用寄存器选择位，在存储器组织 部分介绍
二、时钟电路和基本时序周期 1. 8051时钟
32
定时/计数器 2
3
中断源
5
8
串行口
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
AT89C2051（20引脚 ） AT89S51
1.2 8051的内部结构
1.2.1 中央处理器CPU 一、ALU
算术运算：加，减，乘，除 逻辑运算：与，或，异或 位操作（布尔）：与，或，取反 ACC＝A:累加器， B:寄存器 程序状态字：PSW 8位寄存器
ADI ADuC812, ADuC824 TI (BB) MSC1210
SILABS(Cygnal) C8051F STCmicro STC89C51
Cypress,Winbond, SST
AT89C51 AT89C52
闪存
4KB
8KB
内存
128B
256B
工作频率 24MHz 24MHz
输入/输出线 32