单片机基础及最小系统设计.pdf

//定义引脚 //延时函数 //主程序
项目 1 单片机基础及最小系统设计
//无限循环语句
//使 P1.0 引脚为低电平，发光二极管点亮 //延时 //使 P1.0 引脚为高电平，发光二极管熄灭 //延时
//延时子程序
//定义两个无符号变量 j、k //循环语句 //循环语句
4．仿真结果
将 Keil 软件编译生成的十六进制文件加载到芯片中。单击“运行”按钮，启动系统仿 真，发光二极管 D1 点亮、熄灭状态进行交替，实现闪烁。
项目 1
单片机基础及最小 系统设计
教学引导
本项目通过单片机单灯闪烁控制的设计与仿真，让学生掌握单片机的概念、单片机外部引 脚及其功能、单片机内部结构、单片机最小系统以及单片机储存器结构等基本知识，并通过仿 真实验使学生更快地对单片机建立起感性认识。
知识重点
知识难点 建议学时 教学方式 学习方法
1．单片机的概念 2．单片机外部引脚及其功能 3．单片机内部结构 4．单片机最小系统 5．单片机储存器结构 单片机储存结构
1978 年下半年 Motorola 公司推出 M6800 系列单片机，Zilog 公司相继推出 Z8 单片机系 列。1980 年 Intel 公司在 MCS-48 系列基础上又推出了高性能的 MCS-51 系列单片机。这类 单片机均带有串行 I/O 口，定时器/计数器为 16 位，片内存储容量（RAM、ROM）都相应 增大，并有优先级中断处理功能，单片机的功能、寻址范围都比早期的扩大了，它们是当 时单片机应用的主流产品。
2．单片机的发展
单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源不仅能满足很多应用场合的需要， 而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉 等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、网络系统、汽 车工业、国防工业、高级计算器具、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代 现有的多片微机应用系统，单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用 CMOS 工艺 制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大、抗干扰能力强、能满足一些特殊要 求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展。
自 1976 年 9 月 Intel 公司推出 MCS-48 单片机以来，单片机就受到了广大用户的欢迎。 因此，有关公司都争相推出各自的单片机。如 GI 公司推出 PIC16ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 系列单片机，Rockwell 公司推出了与 6502 微处理器兼容的 R6500 系列单片机。它们都是 8 位机，片内有 8 位中央 处理器（CPU）、并行 I/O 口、8 位定时器/计数器和容量有限的存储器（RAM、ROM）以及 简单的中断功能。
10 学时 从具体任务入手，通过彩灯控制器、开关状态显示电路和汽车转向控制器系统的设 计与仿真，掌握对单片机并行 I/O 端口的应用，C51 结构化程序设计方法 讨论法 动手实操法 理解例程→修改例程→编写新例程
单片机技术应用（C 语言+仿真版）
任务 1-1 单灯闪烁控制设计及仿真
1．任务分析
为了更好、更快地学习和掌握单片机的相关基本知识，我们在学习之初为学生设计了 一个简单的单片机仿真实验—单灯闪烁控制设计与仿真。本任务要求采用 51 单片机控制 一个发光二极管进行闪烁，通过本实验让学生初步掌握 51 单片机的概念、引脚及其功能等 基本知识，让学生认识单片机最小系统及其作用，并学习单片机的存储器结构。
2．电路设计
单灯闪烁控制硬件电路如图 1-1 所示。一个发光二极管正极通过限流电阻连接到+5V 电源，P1.0 引脚控制这个发光二极管负极，当 P1.0 口引脚输出为低电平时，发光二极管点 亮，当 P1.0 口引脚输出为高电平时，对应的发光二极管熄灭，P1.1 引脚高低电平交替输 出，这个发光二极管就可以实现闪烁显示。根据图 1-1 绘制仿真硬件电路图。
二极管点亮，当 P1_0 赋值为 1 的时候，P1_0 引脚处于高电平状态，发光二极管熄灭，在点
亮和熄灭状态中间加上延迟函数，就达到了我们想要的闪烁状态。
设计的程序如下：
#include<reg51.h>
//预处理命令，定义 51 单片机各寄存器的存储器映射
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sbit P1_0=P1^0; void delay (unsigned char i); void main() { while(1) { P1_0=0; delay(20); P1_0=1; delay(20); } } void delay( unsigned char i) { unsigned char j,k; for(k=0;k<i;k++) for(j=0;j<255;j++); }
1．单片机的概念
单片机是在一块芯片上集成了中央处理部件（CPU）、存储器（RAM、ROM）、定时器/ 计数器和各种输入/输出（I/O）接口（如并行 I/O 口、串行 I/O 口和 A/D 转换器）等。由于
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单片机技术应用（C 语言+仿真版） 单片机通常是为实时控制应用而设计制造的，因此，又称为微控制器（MCU）。
图 1-1 单灯闪烁控制硬件电路图
3．软件程序设计
本仿真要实现的功能比较简单，对 P1.0 引脚的高低电平状态进行交互控制就可以实现
我们要的仿真现象。首先我们需要利用 sbit 语句对 P1^0 引脚进行定义，定义的名称为
P1_0，之后对 P1_0 进行赋值，当 P1_0 赋值为 0 的时候，P1_0 引脚处于低电平状态，发光
5．任务小结
本任务利用 51 单片机的引脚功能，实现了单个发光二极管闪烁的功能，试验虽然简 单，但能使学生较快地对 51 单片机熟悉起来，从而掌握 51 单片机的相关基础知识，为后 续的课程学习打下良好基础。
相关知识
1.1 单片机的概念、发展及应用
单片微型计算机（Microcontroller）简称为单片机。它是微型计算机发展中的一个重要 分支，它以其独特的结构和性能，越来越广泛地应用于工业、农业、国防、网络、通信以 及人们的日常工作、生活中。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设 计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成 进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。Intel 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处 理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。