单片机原理及应用电子课件
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单片机原理及应用电子教案课件
单片机原理及应用电子教案课件第一章：单片机概述1.1 单片机的定义和发展历程1.2 单片机的特点和应用领域1.3 单片机的分类和主要性能指标1.4 单片机的发展趋势和前景第二章：单片机的基本组成原理2.1 单片机的硬件组成2.2 单片机的软件组成2.3 单片机的工作原理2.4 单片机的时序和工作状态第三章：单片机的指令系统3.1 单片机的指令格式和分类3.2 单片机的寻址方式3.3 单片机的常用指令及其功能3.4 单片机的特殊指令及其功能第四章：单片机的编程技术和应用4.1 单片机的编程语言和工具4.2 单片机的编程步骤和技巧4.3 单片机的程序调试和优化4.4 单片机的应用领域及实例第五章：单片机的接口技术和扩展应用5.1 单片机接口技术的基本概念5.2 单片机的并行接口和串行接口5.3 单片机的外设接口及驱动电路5.4 单片机的扩展应用及实例第六章：单片机的中断系统6.1 中断系统的概念和分类6.2 单片机中断系统的工作原理6.3 单片机中断系统的编程和应用6.4 外部中断源的识别和应用实例第七章：单片机的定时器和计数器7.1 定时器和计数器的基本概念7.2 单片机定时器和计数器的工作原理7.3 单片机定时器和计数器的编程和应用7.4 定时器和计数器应用实例第八章：单片机的串行通信接口8.1 串行通信的基本概念和标准8.2 单片机串行通信接口的工作原理8.3 单片机串行通信的编程和应用8.4 串行通信接口应用实例第九章：单片机的人机交互接口9.1 人机交互接口的基本概念9.2 单片机与显示器接口的编程和应用9.3 单片机与键盘接口的编程和应用9.4 单片机与鼠标和触摸屏接口的编程和应用第十章：单片机的开发工具和环境10.1 单片机开发工具的分类和功能10.2 单片机编程软件的使用和操作10.3 单片机仿真器和调试器的工作原理和使用方法10.4 单片机开发环境和项目的创建与管理第十一章：单片机在工业控制中的应用11.1 工业控制中的单片机概述11.2 单片机在工业现场的作用与地位11.3 工业控制中单片机的典型应用案例11.4 工业控制中单片机的选型与设计要点第十二章：单片机在嵌入式系统中的应用12.1 嵌入式系统的基本概念12.2 单片机在嵌入式系统中的应用12.3 嵌入式系统设计的基本原则与步骤12.4 嵌入式系统应用实例分析第十三章：单片机在物联网中的应用13.1 物联网的基本概念与发展趋势13.2 单片机在物联网中的作用与地位13.3 物联网中单片机的应用案例分析13.4 物联网中单片机的选型与设计要点第十四章：单片机在消费电子中的应用14.1 消费电子中的单片机概述14.2 单片机在常见消费电子产品中的应用14.3 消费电子中单片机的选型与设计要点14.4 消费电子中单片机的最新发展趋势第十五章：单片机实验与实践15.1 单片机实验的重要性与目的15.2 单片机实验设备与材料15.3 单片机实验项目与步骤15.4 单片机实验结果分析与总结重点和难点解析本教案主要介绍了单片机原理及应用，内容涵盖了单片机的基本概念、硬件组成、指令系统、编程技术、接口技术、中断系统、定时器和计数器、串行通信接口、人机交互接口、开发工具和环境、工业控制应用、嵌入式系统应用、物联网应用、消费电子应用以及实验与实践等方面。
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
《单片机原理与应用》全套课件 387p
～2 20 V
R4 1 0KΩ
+ C4
晶闸管 智能模块
5 4 3 2 1
+ OUT -
IN
1 00 μF
+12 V
（晶振电路、电源电路省略）
《单片机原理与应用》
课程简介：“单片机原理及应用 ”是一门实践性、
应用性很强的技术基础课，通过本课程的学习，使学 生较好地掌握MCS-51系列单片微型计算机的基本结构、 工作原理、接口技术和应用等方面的知识。掌握单片 机应用系统的设计和应用程序的设计方法，学习单片 机应用于工业测控等方面的基本技术。并通过实践环 节的学习，学会单片机应用系统的设计和调试方法。 为将来从事自动测控技术、智能电器、电子、检测等 工业领域相关工作，进行各种智能化电子产品的设计 和研发等提供技术准备，奠定坚实的技术基础。
AM PL IFE R
火 线
5V
5 0KΩ
独石电容
1 04
P 2 .0
3 4 BUT T E N J5 1 3 4 BUT T E N J6 1 3 4 BUT T E N J7 1 3 4 BUT T E N J8 1
独石电容
2
独石电容
1 04 1 04
P 2 .1
3 4 BUT T E N J9 1 3 4 BUT T E N J1 0 1 3 4 BUT T E N J1 1 1 3 4 BUT T E N J1 2 1
P 3 .3
1 3 P3. 3 (INT 1 ) (A1 5) P2. 7 2 8 1 4 P3. 4 (T 0 ) 1 5 P3. 5 (T 1 ) 1 6 P3. 6 (W R) 1 7 P3. 7 (RD) 1 8 XT AL 2 1 9 XT AL 1 2 0 GND IAP&ISP (A1 4) P2. 6 2 7 (A1 3) P2. 5 2 6 (A1 2) P2. 4 2 5 (A1 1) P2. 3 2 4 (A1 0) P2. 2 2 3 (A9 ) P2. 1 2 2 (A8 ) P2. 0 2 1
《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。
单片机原理及应用电子版教材(ppt 173页)_7696
VSS
(a) 上电复位
(b) 按键脉冲复位
RESETVCC
8051
R1 200
VCC C
22μF RSTP/DV
R2 1k
VSS
(c) 按键电平复位
图 2-15 复位电路
2021/2/27
3．复位状态
专用寄存器 PC ACC B PSW SP DPTR P0～P3 IP IE TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON(CHMOS)
2EH
2DH
2CH
2BH
2AH
29H
28H
24H
27H
26H
25H
24H
23H
22H
21H
20H
23H
1FH
1EH
1DH
1CH
1BH
1AH
19H
18H
22H
17H
16H
15H
14H
13H
12H
11H
10H
21H
0FH
0EH
0DH
0CH
0BH
0AH
09H
08H
20H
07H
06H
05H
04H
03H
02H
9FH～98H
8FH～88H
（1） P0口位的结构
读锁存器
地址/数据
控制
内部总线
D
Q
P0.n
写锁存器
锁存器
Q
MUX
VCC
T1 P0.n
T2
读引脚
图 2-5 P0口的位结构
2021/2/27
（2） P1口位的结构
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。
单片机原理及应用电子课件
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单片机原理及应用电子课件
•6号题
•温故知新检测
• 程序计数器PC的作用是什么？
•
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单片机原理及应用电子课件
•7号题
•温故知新检测
•AT89C51 的 CPU 主 要 由哪几部分组成?
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单片机原理及应用电子课件
•8号题
•温故知新检测
•单片机CPU运算器的核心 部件是什么？ •其主要功能有哪些？
P3口的功能作用。 9. 了解堆栈指针SP及堆栈的作用； 10. 掌握堆栈的设置及使用方式； 11. 熟悉AT89C51复位条件、复位电路和复位后
常用的SFR的状态。 12. 理解时钟电路组成、时钟和机器周期的概念。
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单片机原理及应用电子课件
•课前预习和复习检测
•1号题
•2号题
•3号题
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单片机原理及应用电子课件
2.2 AT89C51单片机引脚及其功能
AT89C51有40条引脚，与其他51系列 单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为 I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线 四部分。其封装形式有两种：双列直插封装 (DIP)形式和方形封装形式，如图2.2所示。
PPT文档演模板
•4号题
•5号题
•6号题
•7号题
•8号题
•9号题
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单片机原理及应用电子课件
•1号题
•温故知新检测
• 微机中常用的进制有哪些？ • 各有何特点？
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单片机原理及应用电子课件
•2号题
•温故知新检测
• 什么是BCD码和BCD数？ • BCD数的加减运算有何特点？
2024版单片机原理及其应用PPT课件讲义
并行扩展应用实例
分析并行扩展在存储器扩 展、I/O端口扩展等方面的 应用实例，包括电路图、 程序设计及实现方法。
串行扩展技术及应用实例分析
1 2 3
串行通信基础 介绍串行通信的基本概念、通信协议（如UART、 I2C、SPI等）及数据传输方式（异步、同步）。
串行接口芯片
阐述串行接口芯片的工作原理、常见类型（如 MAX232、TL16C550等）及其与单片机的连接 方式。
数据格式和传输速率等。
串行通信优缺点
串行通信具有传输距离远、成本 低等优点，但传输速度相对较慢。
串行接口电路组成和工作原理
串行接口电路组成
串行接口电路主要由发送器、接收器、控制逻辑和电平转换电 路等组成。
工作原理
在发送数据时，发送器将并行数据转换为串行数据，然后通过 传输线发送给接收器；接收器将接收到的串行数据转换为并行 数据，供后续电路处理。控制逻辑负责协调发送器和接收器的 工作，确保数据传输的正确性。
等，定位软件故障。
THANK YOU
感谢聆听
选择合适的单片机型号
根据系统需求选择合适的单片机型号， 考虑处理速度、存储容量、外设接口 等因素。
设计合理的电路结构
简化电路结构，减少元器件数量，降 低系统复杂度和成本。
考虑电磁兼容性
合理布局布线，采取屏蔽、滤波等措 施，提高系统电磁兼容性。
调试技巧
使用示波器、逻辑分析仪等工具进行 信号测试和分析，定位硬件故障。
03
人机交互设备应用实例
分析人机交互设备在单片机系统中的应用实例，包括电路图、程序设计
及实现方法。例如，基于单片机的简易计算器设计，通过键盘输入数据，
显示器显示结果，实现基本计算功能。
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
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安装Keil C51编 …
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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
《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
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常用的SFR的状态。 12. 理解时钟电路组成、时钟和机器周期的概念。
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单片机原理及应用电子课件
•课前预习和复习检测
•1号题
•2号题
•3号题
•4号题
•5号题
•6号题
•7号题
•8号题
•9号题
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单片机原理及应用电子课件
•1号题
•温故知新检测
• 微机中常用的进制有哪些？ • 各有何特点？
CPU是单片机内部的核心部件，是一个8 位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、 控制器和寄存器阵列构成。
1. 运算器
运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能， 它是AT89C51内部处理各种信息的主要部件。 运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器 (ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)和状态 寄存器(PSW)组成。
•RXD TXD
•图2.1 AT89C51单片机内部结构框图
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单片机原理及应用电子课件
•RAM
•RAM地址寄存器 •P3口 •P1口
•P2口
•P0口
•128B •SP
•存储 •运算 •中断 •锁存器 •锁存器
器 •定时/计数器 •串行口
器
•控制 •锁存器 •锁存器 器
•I/O接口
•B
•ACC •指令寄存器IR
•暂存器1 •暂存器2 •指令译码器ID
•缓冲器
•DPH •DPL •PC增量器
•4K •ROM
•PSW
•ALU
•定时与控制
•程序计数器PC •地址寄存器AR
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•图2.2 AT89C51单片机的内部结构示意 单片机原理及应用电子课件
2.1.1 中央处理器(CPU)
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•2.1.2 存储器
• AT89C51单片机内部有256个字节的RAM数据 存储器和4 KB的闪存程序存储器(Flash)，当不够 使用时，可分别扩展为64 KB外部RAM存储器和 64 KB外部程序存储器。它们的逻辑空间是分开的， 并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单 片机称为哈佛型结构单片机。 • 程序存储器是可读不可写的，用于存放编好 的程序和表格常数。 • 数据存储器是既可读也可写的，用于存放运 算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。
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• 2．串行I/O端口
• AT89C51有一个全双工的可编程串行I/O 端口，它利用了P3口的第二功能，即将P3.1 引脚作为串行数据的发送线TXD，将P3.0引 脚作为串行数据的接收线RXD。
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2.1.4 定时器/计数器
B、SP、DPTR的作用和功能，重点掌握PSW结构 组成和各位作用。
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6. 理解程序计数器PC的功能。 7. 了解AT89C51 4个I/O端口结构及工作原理。 8. 理解在扩展外存储器情况下，P0、P2及
P3口的功能作用。 9. 了解堆栈指针SP及堆栈的作用； 10. 掌握堆栈的设置及使用方式； 11. 熟悉AT89C51复位条件、复位电路和复位后
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•位编 号
•位定 义
•位地 址
•PSW7
表2.1 PSW各位定义表
•PSW6 •PSW5 •PSW4 •PSW3
•PSW2
•PSW1
•PSW0
•CY
•AC
•F0
•RS1
•RS0
•OV
•—
•P
•D7H
•D6H
•D5H
•D4H
•D3H
•D2H
•D1H
•D0H
•① 进位标志位CY：表示累加器A在加减运算过程中其最高位 A7有 无 • 进位或借位。 •② 辅助进位位AC：表示累加器A在加减运算时低4位(A3)有无向高4 • 位(A4)进位或借位。 •③ 用户标志位F0：是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用 • 软件来使它置位或清除。
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2.1.6 内部总线
• 总线是用于传送信息的公共途径。总线 可分为数据总线、地址总线和控制总线。单 片机内的CPU、存储器、I/O接口等单元部件 都是通过总线连接到一起的。采用总线结构 可以减少信息传输线的根数，提高系统可靠 性，增强系统灵活性。 • AT89C51单片机内部总线是单总线结构， 即数据总线和地址总线是公用的。
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2.2 AT89C51单片机引脚及其功能
AT89C51有40条引脚，与其他51系列 单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为 I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线 四部分。其封装形式有两种：双列直插封装 (DIP)形式和方形封装形式，如图2.2所示。
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•2.1.3 I/O端口
• AT89C51单片机对外部电路进行控制或 交换信息都是通过I/O端口进行的。单片机的 I/O端口分为并行I/O端口和串行I/O端口，它 们的结构和作用并不相同。 • 1．并行I/O端口 • AT89C51有四个8位并行I/O端口，分别 命名为P0口、P1口、P2口和P3口，它们都是 • 8位准双向口，每次可以并行输入或输出8位 二进制信息。
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• 2. 控 制 器
• 指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从 ROM中读出的指令操作码。 • 指令译码器ID是用于分析指令操作的部件， 指令操作码经译码后产生相应于某一特定操作 的信号。 • 定时控制逻辑中定时部件用来产生脉冲序 列和多种节拍脉冲。
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2.1.5 中断系统
单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程 序转而为中断源服务(执行中断服务程序)，在执行 完中断服务程序后再回到原程序继续执行。中断系 统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。
AT89C51的中断系统由中断源、中断允许控制 器IE、中断优先级控制器IP、定时器控制器 TCON(中断标志寄存器)等构成，IE、IP、TCON 均为SFR特殊功能寄存器(见表2.2)。
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•5号题
•温故知新检测
•AT89C51系列单片机内部 包含哪些主要功能部件？
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•6号题
•温故知新检测
• 程序计数器PC的作用是什么？
•
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•7号题
•温故知新检测
•AT89C51 的 CPU 主 要 由哪几部分组成?
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1. 运算器
④ 寄存器选择位RS1、RS0：AT89C51共 有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编 程时用于存放数据或地址。但每组工作寄 存器在内部RAM中的物理地址不同。RS1 和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工 作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状 态与工作寄存器R0～R7的物理地址关系如 表2.2 所示。
中P0.0为低位，P0.7为高位。每条线的结构组 成如图2.3所示。它由一个输出锁存器，两个三 态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。 P0口是一个三态双向I/O口，它有两种不同的 功能，用于不同的工作环境。
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单片机原理及应用电子 课件
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2020/11/13
单片机原理及应用电子课件
教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 总体了解AT89C51单片机内部结构。 2. 熟悉AT89C51单片机40个引脚及其功能。 3. 熟悉AT89C51三个不同存储空间配置及地址范
围，了解不同存储空间的操作指令和控制信号。 4. 熟悉AT89C51片内RAM低128B分区结构和作用。 5. 了解特殊功能寄存器地址分布范围，理解ACC、
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表2.2 工作寄存器组R0～R7的物理地址
•RS1 RS0 •工作寄存器组号 •R0~R1的物理地址
•0
0
•0
•01•1Fra bibliotek•10
•2
•1
1
•3
•00H ~ 07H •08H ~ 0FH •10H ~ 17H •18H ~ 1FH
•⑤ 溢出标志位OV：当执行算术指令时，由硬件自动置位或 • 清零，表示累加器A的溢出状态。 •⑥ 奇偶标志位P：用于指示运算结果中1的个数的奇偶性， • 若累加器A中1的个数为奇数，则P=1；若1的个数为偶 • 数，则P=0。
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• 2. 控制器
• 控制器是单片机内部按一定时序协调工 作的控制核心，是分析和执行指令的部件。 控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、 指令译码器ID和定时控制逻辑电路等构成。 • 程序计数器PC是专门用于存放现行指令 的16位地址的。CPU就是根据PC中的地址到 ROM中去读取程序指令码和数据，并送给指 令寄存器IR进行分析。
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•2号题
•温故知新检测
• 什么是BCD码和BCD数？ • BCD数的加减运算有何特点？
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•3号题
•温故知新检测
• 什么是原码、反码和补码？
•
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•课前预习和复习检测
•1号题
•2号题
•3号题
•4号题
•5号题
•6号题
•7号题
•8号题
•9号题
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•1号题
•温故知新检测
• 微机中常用的进制有哪些？ • 各有何特点？
CPU是单片机内部的核心部件，是一个8 位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、 控制器和寄存器阵列构成。
1. 运算器
运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能， 它是AT89C51内部处理各种信息的主要部件。 运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器 (ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)和状态 寄存器(PSW)组成。
•RXD TXD
•图2.1 AT89C51单片机内部结构框图
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•RAM
•RAM地址寄存器 •P3口 •P1口
•P2口
•P0口
•128B •SP
•存储 •运算 •中断 •锁存器 •锁存器
器 •定时/计数器 •串行口
器
•控制 •锁存器 •锁存器 器
•I/O接口
•B
•ACC •指令寄存器IR
•暂存器1 •暂存器2 •指令译码器ID
•缓冲器
•DPH •DPL •PC增量器
•4K •ROM
•PSW
•ALU
•定时与控制
•程序计数器PC •地址寄存器AR
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•图2.2 AT89C51单片机的内部结构示意 单片机原理及应用电子课件
2.1.1 中央处理器(CPU)
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•2.1.2 存储器
• AT89C51单片机内部有256个字节的RAM数据 存储器和4 KB的闪存程序存储器(Flash)，当不够 使用时，可分别扩展为64 KB外部RAM存储器和 64 KB外部程序存储器。它们的逻辑空间是分开的， 并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单 片机称为哈佛型结构单片机。 • 程序存储器是可读不可写的，用于存放编好 的程序和表格常数。 • 数据存储器是既可读也可写的，用于存放运 算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。
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• 2．串行I/O端口
• AT89C51有一个全双工的可编程串行I/O 端口，它利用了P3口的第二功能，即将P3.1 引脚作为串行数据的发送线TXD，将P3.0引 脚作为串行数据的接收线RXD。
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2.1.4 定时器/计数器
B、SP、DPTR的作用和功能，重点掌握PSW结构 组成和各位作用。
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6. 理解程序计数器PC的功能。 7. 了解AT89C51 4个I/O端口结构及工作原理。 8. 理解在扩展外存储器情况下，P0、P2及
P3口的功能作用。 9. 了解堆栈指针SP及堆栈的作用； 10. 掌握堆栈的设置及使用方式； 11. 熟悉AT89C51复位条件、复位电路和复位后
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•位编 号
•位定 义
•位地 址
•PSW7
表2.1 PSW各位定义表
•PSW6 •PSW5 •PSW4 •PSW3
•PSW2
•PSW1
•PSW0
•CY
•AC
•F0
•RS1
•RS0
•OV
•—
•P
•D7H
•D6H
•D5H
•D4H
•D3H
•D2H
•D1H
•D0H
•① 进位标志位CY：表示累加器A在加减运算过程中其最高位 A7有 无 • 进位或借位。 •② 辅助进位位AC：表示累加器A在加减运算时低4位(A3)有无向高4 • 位(A4)进位或借位。 •③ 用户标志位F0：是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用 • 软件来使它置位或清除。
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2.1.6 内部总线
• 总线是用于传送信息的公共途径。总线 可分为数据总线、地址总线和控制总线。单 片机内的CPU、存储器、I/O接口等单元部件 都是通过总线连接到一起的。采用总线结构 可以减少信息传输线的根数，提高系统可靠 性，增强系统灵活性。 • AT89C51单片机内部总线是单总线结构， 即数据总线和地址总线是公用的。
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2.2 AT89C51单片机引脚及其功能
AT89C51有40条引脚，与其他51系列 单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为 I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线 四部分。其封装形式有两种：双列直插封装 (DIP)形式和方形封装形式，如图2.2所示。
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•2.1.3 I/O端口
• AT89C51单片机对外部电路进行控制或 交换信息都是通过I/O端口进行的。单片机的 I/O端口分为并行I/O端口和串行I/O端口，它 们的结构和作用并不相同。 • 1．并行I/O端口 • AT89C51有四个8位并行I/O端口，分别 命名为P0口、P1口、P2口和P3口，它们都是 • 8位准双向口，每次可以并行输入或输出8位 二进制信息。
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• 2. 控 制 器
• 指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从 ROM中读出的指令操作码。 • 指令译码器ID是用于分析指令操作的部件， 指令操作码经译码后产生相应于某一特定操作 的信号。 • 定时控制逻辑中定时部件用来产生脉冲序 列和多种节拍脉冲。
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2.1.5 中断系统
单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程 序转而为中断源服务(执行中断服务程序)，在执行 完中断服务程序后再回到原程序继续执行。中断系 统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。
AT89C51的中断系统由中断源、中断允许控制 器IE、中断优先级控制器IP、定时器控制器 TCON(中断标志寄存器)等构成，IE、IP、TCON 均为SFR特殊功能寄存器(见表2.2)。
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•AT89C51系列单片机内部 包含哪些主要功能部件？
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• 程序计数器PC的作用是什么？
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•AT89C51 的 CPU 主 要 由哪几部分组成?
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1. 运算器
④ 寄存器选择位RS1、RS0：AT89C51共 有四组，每组八个工作寄存器R0～R7。编 程时用于存放数据或地址。但每组工作寄 存器在内部RAM中的物理地址不同。RS1 和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工 作寄存器的实际物理地址的。RS1、RS0状 态与工作寄存器R0～R7的物理地址关系如 表2.2 所示。
中P0.0为低位，P0.7为高位。每条线的结构组 成如图2.3所示。它由一个输出锁存器，两个三 态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。 P0口是一个三态双向I/O口，它有两种不同的 功能，用于不同的工作环境。
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教学目标
通过本章教学，要求达到以下目标：
1. 总体了解AT89C51单片机内部结构。 2. 熟悉AT89C51单片机40个引脚及其功能。 3. 熟悉AT89C51三个不同存储空间配置及地址范
围，了解不同存储空间的操作指令和控制信号。 4. 熟悉AT89C51片内RAM低128B分区结构和作用。 5. 了解特殊功能寄存器地址分布范围，理解ACC、
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表2.2 工作寄存器组R0～R7的物理地址
•RS1 RS0 •工作寄存器组号 •R0~R1的物理地址
•0
0
•0
•01•1Fra bibliotek•10
•2
•1
1
•3
•00H ~ 07H •08H ~ 0FH •10H ~ 17H •18H ~ 1FH
•⑤ 溢出标志位OV：当执行算术指令时，由硬件自动置位或 • 清零，表示累加器A的溢出状态。 •⑥ 奇偶标志位P：用于指示运算结果中1的个数的奇偶性， • 若累加器A中1的个数为奇数，则P=1；若1的个数为偶 • 数，则P=0。
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• 2. 控制器
• 控制器是单片机内部按一定时序协调工 作的控制核心，是分析和执行指令的部件。 控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、 指令译码器ID和定时控制逻辑电路等构成。 • 程序计数器PC是专门用于存放现行指令 的16位地址的。CPU就是根据PC中的地址到 ROM中去读取程序指令码和数据，并送给指 令寄存器IR进行分析。
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