单片微型计算机及应用——第七章 单片机应用系统设计与开发02
单片微机原理及应用第三版课程设计 (2)
单片微机原理及应用第三版课程设计一、课程设计目标本课程设计旨在让学生能够深入学习和掌握单片微机的原理与应用，通过理论讲解和实际操作，让学生了解单片微机的工作原理、组成结构和应用场景，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力，为其今后从事相关工作打下坚实的基础。
二、课程设计内容本课程设计主要涉及到以下内容：1. 单片微机基础知识1.1 单片微机概述1.2 单片微机系统结构1.3 单片微机工作原理1.4 单片微机应用场景2. 单片微机开发环境2.1 KEIL C51微处理器开发环境2.2 Proteus电路仿真软件2.3 AVR ISP编程器3. 单片微机程序设计3.1 基本指令集介绍3.2 C语言程序设计3.3 汇编程序设计3.4 软件工程开发方法4. 单片微机应用案例4.1 矩阵键盘控制4.2 脉冲宽度调制4.3 温度检测与控制4.4 手写字符识别5. 实验5.1 单片微机程序设计实验5.2 单片微机外围电路设计实验5.3 单片微机应用案例实验三、教学方法本课程采用理论授课、实验操作相结合的方式进行教学，全程教师指导，学生亲自实践，加强理论与实践的结合，达到知行合一的目的。
四、课程设计要求1.学生需要认真听讲，积极参与课堂互动，完成相关的实验操作和作业。
2.学生需要按时完成作业和实验报告，分析和总结实验数据，掌握相关的实验方法和操作技能。
3.学生需要自主探索和学习，深入理解单片微机的工作原理与应用，注重实际操作与解决实际问题。
4.学生需要尊重知识产权，不得抄袭他人作品或代码。
五、结语本课程设计是对单片微机原理与应用的深入研究和实践总结，通过学习，能够深入了解单片微机的工作原理、组成结构和应用场景，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力，为其今后从事相关工作打下坚实的基础。
单片微型计算机原理接口及应用
数据处理
微处理器对存储器中的数据进行 处理，完成各种算术和逻辑运算。
程序控制
通过程序控制微处理器的执行流 程，实现各种复杂的控制功能。
03
单片微型计算机接口技术
接口的基本概念
接口是连接计算机与外部设备 之间的桥梁，负责数据传输和 控制信号的传递。
接口的主要功能包括数据缓冲、 地址译码、设备选择、数据转 换、中断管理、定时/计数等。
ห้องสมุดไป่ตู้
工业自动化控制
总结词
工业自动化控制是单片微型计算机的重要应用领域，通过与 传感器、执行器等设备的配合，实现生产过程的自动化和智 能化。
详细描述
在工业自动化控制中，单片微型计算机可以作为控制核心， 对各种传感器采集的数据进行处理、分析和控制，驱动执行 器执行相应的动作，从而实现生产过程的自动化和智能化。
单片微型计算机原理 接口及应用
目录
• 引言 • 单片微型计算机原理 • 单片微型计算机接口技术 • 单片微型计算机的应用 • 发展趋势和展望
01
引言
主题简介
01
02
03
单片微型计算机
也称为单片机，是一种集 成了微处理器、存储器、 输入输出接口等功能的集 成电路芯片。
原理接口
指单片机内部各功能模块 之间的连接方式和通信协 议。
微处理器是单片微型计算 机的核心，负责执行指令 和控制整个计算机的工作 流程。
存储器
存储器用于存储程序和数 据，分为只读存储器和随 机存取存储器两类。
输入输出接口
输入输出接口用于实现单 片微型计算机与其他设备 之间的通信和数据交换。
单片微型计算机的工作原理
指令执行
微处理器从存储器中读取指令， 解码并执行，完成相应的操作。
单片微型计算机原理与应用教案
单片微型计算机原理与应用教案第一章：单片微型计算机概述1.1 单片微型计算机简介解释单片微型计算机的定义和特点介绍单片微型计算机的发展历程1.2 单片微型计算机的组成介绍单片微型计算机的基本组成部分，包括CPU、内存、输入/输出接口等解释各部分的功能和作用1.3 单片微型计算机的应用领域列举单片微型计算机在不同领域的应用实例，如家居自动化、工业控制、智能交通等第二章：单片微型计算机的硬件组成2.1 CPU的结构与功能介绍CPU的结构组成，如控制单元、算术逻辑单元、寄存器等解释CPU的功能和工作原理2.2 存储器的设计与选择讲解存储器的作用和分类，如随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等介绍存储器的设计原则和选择方法2.3 输入/输出接口的设计与实现解释输入/输出接口的作用和功能介绍输入/输出接口的设计方法和常用接口技术，如并行接口、串行接口等第三章：单片微型计算机的软件编程3.1 程序设计基础介绍程序设计的基本概念和原则讲解常用的程序设计语言，如C语言、汇编语言等3.2 单片微型计算机的指令系统介绍单片微型计算机的指令系统及其分类，如数据传输指令、算术运算指令等解释常用指令的功能和用法3.3 程序设计与调试讲解程序设计的基本步骤，包括需求分析、算法设计、编码实现等介绍程序调试的方法和技巧第四章：单片微型计算机的应用实例4.1 温度控制系统的设计与实现介绍温度控制系统的基本原理和组成讲解如何使用单片微型计算机实现温度控制功能，包括硬件选择和软件编程4.2 智能家居系统的设计与实现介绍智能家居系统的基本概念和功能讲解如何使用单片微型计算机实现智能家居系统，包括硬件选择和软件编程4.3 智能交通系统的设计与实现介绍智能交通系统的基本原理和组成讲解如何使用单片微型计算机实现智能交通系统，包括硬件选择和软件编程第五章：单片微型计算机的发展趋势与前景5.1 单片微型计算机的技术发展趋势介绍当前单片微型计算机技术的最新发展趋势，如集成度提高、性能增强等5.2 单片微型计算机在各领域的应用前景探讨单片微型计算机在各个领域的应用前景和发展潜力5.3 我国单片微型计算机产业的发展现状与展望分析我国单片微型计算机产业的现状和发展趋势展望未来我国单片微型计算机产业的发展前景第六章：单片微型计算机的接口技术6.1 串行通信接口介绍串行通信接口的基本概念和工作原理讲解串行通信接口的编程方法和应用实例6.2 并行通信接口介绍并行通信接口的基本概念和工作原理讲解并行通信接口的编程方法和应用实例6.3 网络接口技术介绍单片微型计算机的网络接口技术，如以太网、Wi-Fi、蓝牙等讲解网络接口的编程方法和应用实例第七章：单片微型计算机的操作系统7.1 操作系统的基本概念解释操作系统的作用和功能介绍操作系统的分类，如实时操作系统、嵌入式操作系统等7.2 嵌入式操作系统的设计与实现讲解嵌入式操作系统的设计原则和实现方法介绍常见的嵌入式操作系统，如uc/OS、Linux等7.3 操作系统的应用实例讲解操作系统在单片微型计算机中的应用实例，如智能家居、工业控制等第八章：单片微型计算机的编程工具与开发环境8.1 集成开发环境（IDE）介绍集成开发环境的概念和功能讲解常见的集成开发环境，如Keil、IAR等8.2 编程工具的使用方法讲解编程工具的基本操作和使用方法介绍编程工具在单片微型计算机编程中的应用实例8.3 调试与仿真工具介绍调试与仿真工具的概念和功能讲解调试与仿真工具的使用方法和应用实例第九章：单片微型计算机的实验与实践9.1 单片微型计算机实验设备介绍单片微型计算机实验设备的基本组成和使用方法9.2 实验方案的设计与实现讲解实验方案的设计原则和方法介绍常见的单片微型计算机实验项目及其实现方法9.3 实践项目的设计与实现讲解实践项目的设计原则和方法介绍常见的单片微型计算机实践项目及其实现方法第十章：单片微型计算机的应用案例分析10.1 案例一：智能分析智能的系统组成和功能讲解单片微型计算机在智能中的应用实例10.2 案例二：无人驾驶汽车分析无人驾驶汽车的工作原理和系统组成讲解单片微型计算机在无人驾驶汽车中的应用实例10.3 案例三：物联网应用介绍物联网的基本概念和应用领域讲解单片微型计算机在物联网中的应用实例重点解析本文教案主要围绕单片微型计算机的原理与应用展开，涵盖了单片微型计算机的概述、硬件组成、软件编程、应用实例、发展趋势等关键知识点。
单片微型计算机原理和应用第三版课程设计 (2)
单片微型计算机原理和应用第三版课程设计本文以单片微型计算机原理和应用第三版课程为例，介绍了课程的教学目标、教学内容和教学方法，并设计了一份课程作业。
教学目标本课程旨在让学生掌握单片微型计算机的基本原理和应用，包括：1.掌握单片微型计算机的硬件组成和工作原理；2.熟悉单片微型计算机的开发环境和编程语言；3.能够设计和实现简单的单片微型计算机应用程序。
教学内容课程分为以下几个部分：第一部分：单片微型计算机概述本部分主要介绍单片微型计算机的基本概念、发展历程和应用领域。
第二部分：单片微型计算机硬件组成和工作原理本部分主要介绍单片微型计算机的各种硬件组件，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，并详细讲解它们的工作原理。
第三部分：单片微型计算机编程语言和开发环境本部分主要介绍单片微型计算机的编程语言和开发环境，包括汇编语言、C语言和单片微型计算机的集成开发环境。
第四部分：单片微型计算机应用程序设计本部分主要介绍单片微型计算机应用程序的设计和实现，包括简单计算器、LED灯控制、蜂鸣器控制等。
教学方法本课程采用理论讲解和实验操作相结合的教学方法。
理论讲解学生通过课堂听讲、课前视频预习、教材阅读等方式，了解单片微型计算机的基本概念、硬件组成和工作原理、编程语言和开发环境等知识点。
实验操作学生在实验室内进行单片微型计算机应用程序的实验操作，掌握单片微型计算机的应用开发能力。
课程作业设计为了加强学生对单片微型计算机应用程序设计的理解，本课程设定了以下实验作业。
实验一：简单计算器设计要求：设计一个简单的计算器程序，能够进行加、减、乘、除四种基本运算，并能够处理异常情况。
提示：该设计需要涉及到单片微型计算机的中央处理器、存储器和输入输出设备等多个硬件组件。
实验二：LED灯控制程序设计要求：设计一个LED灯控制程序，能够控制几盏LED灯的开关状态和亮度。
提示：该设计需要使用单片微型计算机的GPIO接口和PWM控制功能。
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4．硬件和软件的功能划分 系统硬件的配置和软件的设计是紧密联系在一起的，而且在某些场合，
硬件和软件具有一定的互换性。有些硬件电路的功能可用软件来实 现，反之亦然。例如：系统日历时钟的产生可以使用时钟电路（如 5832芯片），也可以由定时器中断服务程序来控制时钟计数。多 用硬件完成一些功能，可以提高工作速度，减少软件设计的工作量， 但增加了硬件成本；若用软件代替某些硬件的功能，可以节省硬件 开支，但增加了软件的复杂性。由于软件是一次性 ，因此在一般 情况下，如果所研制的产品生产批量比较大，则能够用软件实现的 功能都由软件来完成，以便简化硬件结构、降低生产成本。在总体 设计时，必须权衡利弊，仔细划分好硬件和软件的功能。
为使硬件设计尽可能合理，根据经验，系统的电路设计应注意以下几个 方面。
1．尽可能选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵 活性。
2．在条件允许的情况下，尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片。因 为采用这种器件可能代替某一部分电路，不仅元件数量、接插件和相互 连线减少，体积减小，使系统可靠性增加，而且成本往往比用多个元件 实现的电路要低。
2．选择各参数检测元件及变送器。 3．建立数学模型及确定控制算法。 4．选择单片机，并决定是自行设计还是购买成套设备。 5．系统硬件设计，包括接口电路、逻辑电路及操作面板。 6．系统软件设计，包括管理、监控程序以及应用程序的
设计。
7．系统的调试与实验。
图 8.1 单片机应用系统设计的一般过程
8.1.1 总体设计
系统设计者只能在市场上能提供的单片机中选择，特别是作为产 品生产的应用系统，所选机型必须有稳定、充足的货源。
（2）单片机性能 应根据系统的要求和各种单片机的性能，选择最容易实现产品技
单片微型计算机原理及应用_课后习题答案
《单片微型计算机原理及应用》习题参考答案姜志海刘连鑫王蕾编著电子工业出版社目录第1章微型计算机基础 (2)第2章半导体存储器及I/O接口基础 (4)第3章MCS-51系列单片机硬件结构 (11)第4章MCS-51系列单片机指令系统 (16)第5章MCS-51系列单片机汇编语言程序设计 (20)第6章MCS-51系列单片机中断系统与定时器/计数器 (26)第7章MCS-51系列单片机的串行口 (32)第8章MCS-51系列单片机系统扩展技术 (34)第9章MCS-51系列单片机键盘/显示器接口技术 (36)第10章MCS-51系列单片机模拟量接口技术 (40)第11章单片机应用系统设计 (44)第1章微型计算机基础1．简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU（Central Process Unit）。
2．微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别？微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分芯片之间通过总线（Bus）连接。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。
单片机原理与应用(第3版)第7章单片机应用系统
P A N 27.02.2019
单片机原理与应用
(8) 开发系统提供的汇编器（仿真开发软件）必须具备如下功能： l 源程序编辑操作方式与用户熟悉的通用字处理软件，如Word相同或相近。 l 方便、灵活的查找和定位功能，以便迅速找到源程序中特定字符串（如标号 、变量、操作码或操作数助记符）。WAVE系列开发系统附带的编辑器的查找定 位功能就很有特色，如将光标移到源程序内任一字符串后，执行“查找”命令， 光标下的字符串就自动出现在查找对话框内的“查找”文本盒里，无须重新输入 查找字符串，不仅提高了效率，也减少了输入过程中的错漏。 (9) 汇编器（仿真开发软件）应具备一定的容错能力。由于MCS-51汇编语言 指令助记符与Intel X86通用CPU相似，因此编辑源程序时，可能将MCS-51指令系 统的“ANL”（与运算操作助记符）写成“AND”，“ORL”（或运算操作助记符 ）写成“ OR”，“XRL”（异或运算操作助记符）写成“XOR”；又如将“PUSH Acc” 指令写成“ PUSH A” ，“ POP Acc” 指令写成“ POP A” 、“ DJNZ ACC, LOOP”指令写成“DJNZ A, LOOP”等。这样的错误汇编程序应该能够理解。 (10) 设计良好的汇编器，允许将LJMP、SJMP指令统一写做JMP指令，汇编时 根据目标地址远近，自动翻译为SJMP和LJMP。 (11) 汇编器最好支持“条件汇编”和“过程汇编”伪指令，这对于程序设计、 编写将非常方便。 (12) 除了支持A51汇编语言外，最好支持C语言。
2. 仿真器的选择 仿真器功能越强，程序调试效率就越高，理想的单片机开发系统必 须具有如下功能： (1) 不占用硬件资源。一些低档的MCS-51仿真器（仿真头）只能 将P0、P2口作为总线使用，不能作为I/O口使用。 (2) 随机浏览、修改内部RAM、特殊功能寄存器内容。 (3) 浏览、编辑程序存储器各存储单元内容。 (4) 随机修改程序计数器PC的值。 (5) 浏览、修改外部RAM单元内容。 (6) 具备连续、单步、跟踪执行功能，以方便程序的调试。 (7) 灵活、方便的断点设置和取消功能。断点数目最好没有限制， 以方便程序调试。
mcs-51系列单片微型计算机及其应用第四版教学设计 (2)
mcs-51系列单片微型计算机及其应用第四版教学设计引言mcs-51系列单片微型计算机是一种广泛应用于各种嵌入式系统和智能控制系统中的微型计算机。
本教学设计旨在通过掌握mcs-51系列单片微型计算机的基本原理和应用技术，培养学生具有嵌入式系统和智能控制系统的设计和开发能力。
教学目标1.掌握mcs-51系列单片微型计算机的基本原理和应用技术；2.学习嵌入式系统和智能控制系统的设计和开发方法；3.培养学生解决实际问题的能力。
教学内容1.mcs-51系列单片微型计算机的体系结构和指令系统；2.mcs-51系列单片微型计算机的编程方法和应用技术；3.mcs-51系列单片微型计算机与各种外设的接口技术；4.基于mcs-51系列单片微型计算机的嵌入式系统和智能控制系统的设计和开发。
教学方法本课程采用讲授、实验、讨论和综合应用的教学方法。
1.讲授：通过讲授mcs-51系列单片微型计算机的体系结构和指令系统、编程方法和应用技术、与各种外设的接口技术等方面的基础知识，帮助学生理解和掌握该领域的基本概念、原理和方法。
2.实验：通过实验环节，学生能够真正地了解mcs-51系列单片微型计算机的编程和应用方法，并培养独立思考、动手实践的能力。
3.讨论：通过讨论环节，设计一些开放问题，有助于学生彼此交流、相互学习、互相启发。
4.综合应用：通过综合应用环节，设计并开展小型综合项目，综合运用所学的理论知识和实践技能，培养学生解决实际问题的能力和综合能力。
教学流程本教学设计的教学流程如下：1.第一周：介绍课程概述、mcs-51系列单片微型计算机体系结构和指令系统的基础知识。
2.第二周：介绍mcs-51系列单片微型计算机的编程方法和应用技术。
3.第三周：介绍mcs-51系列单片微型计算机与各种外设的接口技术。
4.第四周至第十周：开展实验环节，让学生完成有关mcs-51系列单片微型计算机编程的实验，并进一步巩固所学的知识。
5.第十一周至第十二周：开展讨论环节，设计一些开放问题，让学生彼此交流、相互学习、互相启发。
单片微型计算机原理及其应用电子教案
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PCON SMOD
—
—
—
GF1
GF0
FD
IDL
二、 等待工作方式 三、 掉电方式
单片微型计算机原理及其应用电子教 案
第三章 MSC-51 单片机的指令系统
3．1 指令系统概述
一、 机器码指令与汇编语言指令 机器码指令： 汇编语言指令： 二、 指令格式
汇编语言格式为：[标号：] 操作码助记符 [目的操作数，] [源操作数] [；注释]
n 一、 8051单片机的结构
图 2-1 MCS-51单片机的基本结单构片微型计算机原理及其应用电子教
案
二、 8051单片机的内部结构和 工作原理
n 8051单片机的内部结构框图如图 2-2 所 示，下面分别进行介绍：
单片微型计算机原理及其应用电子教 案
图 2-2 8051的内部结构框单片图微型计算机原理及其应用电子教
0EH
0DH
0CH
0BH
0AH
09H
08H
06H
05H
04H
03H
02H
01H
00H
图 2-4 8051内部RAM位地单片址微区型计算机原理及其应用电子教 案
符号
* ACC *B * PSW SP DPL DPH * IE * IP * P0 * P1 * P2 * P3 PCON * SCON SBUF * TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1
单片微型计算机原理及 其应用电子教案
2020/11/13
单片微型计算机原理及其应用电子教 案
第一章 单片微型计算机概述
单片微型计算机及接口技术课程设计 (2)
单片微型计算机及接口技术课程设计一、项目简介本课程设计旨在通过实践，让学生掌握单片微型计算机及接口技术的相关知识和技能。
本课程设计含有两个部分：单片微型计算机的应用和外设接口技术的设计。
二、单片微型计算机的应用单片微型计算机作为一种基础的电子元器件，被广泛应用于计算机、通信、航空航天以及工控等领域。
在本部分中，我们将采用C语言对单片微型计算机进行编程，实现一些基本的应用。
2.1 实验目的掌握单片微型计算机的基本编程原理和方法，熟悉单片微型计算机的硬件结构和工作原理，提高编程能力。
2.2 实验内容1.LED灯闪烁实验2.定时器实验3.数码管显示实验4.蜂鸣器发声实验5.温度采集实验2.3 实验要求1.采用Keil C编译器进行程序设计和调试2.实验过程中应注意电路连接3.实验过程中应注意安全三、外设接口技术的设计外设接口技术是单片微型计算机技术中的重要组成部分，它将单片微型计算机与外部设备连接起来，为单片微型计算机提供了更多的功能，扩展了单片微型计算机的应用范围。
在本部分中，我们将学习如何设计和实现外设接口技术。
3.1 实验目的掌握单片微型计算机外设接口技术的原理和实现方法，达到能够独立设计、调试和使用单片微型计算机外设接口技术的能力。
3.2 实验内容1.数码管显示实验2.LED灯控制实验3.蜂鸣器发声实验4.按键扫描实验3.3 实验要求1.采用Keil C编译器进行程序设计和调试2.实验过程中应注意电路连接3.实验过程中应注意安全四、实验总结通过本课程设计，我们深入了解了单片微型计算机的硬件结构和工作原理以及外设接口技术的原理和实现方法，熟悉了Keil C编译器的使用方法，掌握了C语言的编程方法和技巧，提高了自己的编程能力和实践能力。
希望通过实践加深对知识的理解，并为今后的专业学习和实践奠定坚实的基础。
单片微型计算机原理和应用教学设计 (2)
单片微型计算机原理和应用教学设计
一、教学目标
本教学设计旨在让学生了解单片微型计算机的基本原理和应用，并能自行设计简单的微型计算机实验。
二、教学内容
1.单片微型计算机的概念和发展历程
2.单片机的基本原理和体系结构
3.单片机的编程、调试和应用
4.微型计算机的应用实验设计
三、教学方法
1.讲授式教学
2.课堂互动式教学
3.实验教学
四、教学步骤
第一步：引入课题（5分钟）
通过介绍单片微型计算机的概念和应用领域，引导学生了解本课程的重要性和意义。
第二步：讲授单片机的基本原理和体系结构（30分钟）
讲解单片机的体系结构、CPU结构、存储器结构、接口功能，以及常用的单片机芯片。
第三步：编程、调试和应用（45分钟）
讲解单片机的编程方式、编程语言和简单应用实例，并通过案例演示单片机的
调试和应用过程。
第四步：分组设计实验（20分钟）
将学生分成小组，要求每个小组自行设计一个简单的微型计算机应用实验，并
在课堂上演示。
第五步：学生实验演示（60分钟）
每个小组轮流进行应用实验演示，并进行评价和讨论，促进学生的思考和交流。
五、教学评价
通过学生的小组设计和实验演示，评价学生对单片微型计算机原理和应用的理
解和掌握水平。
六、参考资料
1.王明达等. 单片微型计算机原理与应用[M]. 北京：国防工业出版社，
2010.
2.张学洋. 嵌入式系统应用开发实例[M]. 北京：人民邮电出版社，
2008.。
微型计算机与单片机系统的设计及开发实例(刘刚)
系统设计（3）
6
软件设计 软件结构设计 程序设计方法
自顶向下模块化设计方法 逐步求精设计方法 结构化程序设计方法
算法和数据结构
2021/4/2
Keil C及C51简介（1）
7
例 1-1： 让接在 P1.0 引脚上的LED 发光。 #include “reg51.h” sbit P1_0=P1^0; void main() { P1_1=0; }
可靠性设计 系统对可靠性的要求是工作环境（湿度、温度、电磁干扰、供电条件等等）和用途确定的。可以采用下列措施， 提高系统的可靠性。
采用抗干扰措施 抑制电源噪声干扰：安装低通滤波器、减少印刷板交流电引进线长度，电源的容量留有余地，完善滤波系统、逻 辑电路和模拟电路的合理布局等。 抑制输入/输出通道的干扰：使用双绞线、光电隔离等方法和外部设备传送信息。 抑制电磁干扰：电磁屏蔽。
Keil C和Proteus联调的单片机系 统的设计及开发实例
1
授课教师：刘×× 讲师 时间：2011年12月22日
2021/4/2
内容提要
2
概述 系统设计 Keil C及C51简介 使用Proteus和Keil C结合的实例 嵌入式远程I/O设备的设计与实现
2021/4/2
பைடு நூலகம்述
3
传统的单片机系统开发过程 基于PROTEUS仿真软件的单片机系统设2计02流1/4程/2
2021/4/2
Keil C及C51简介（2）
8
/*------------------------------------------------------------------------ REG51.H Header file for generic 80C51 and 80C31 microcontroller. Copyright (c) 1988-2001 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc. All rights reserved. --------------------------------------------------------------------------*/ /* BYTE Register */ sfr P0 = 0x80; sfr P1 = 0x90; sfr P2 = 0xA0; sfr P3 = 0xB0; sfr PSW = 0xD0; …… sbit TB8 = 0x9B; sbit RB8 = 0x9A; sbit TI = 0x99; sbit RI = 0x98;
MCS-51系列单片微型计算机及其应用大纲
Ⅰ、课程的性质与目的一、课程的性质与设置目的《MCS-51系列单片微型计算机及其应用》课程是我省高等教育自学考试电子工程专业(本科段)考试计划规定的考试科目。
单片微型计算机作为微型计算机家族发展中的一个分支，以其独特的结构和优点，越来越深受各个应用领域的关注和重视，应用领域十分广泛。
在这样的工程应用背景下，开设本课程显得尤为重要。
本课程是一门面向应用的综合性专业科，以MCS－51系列单片机为主展开讨论。
在学习微型计算机基本原理的基础上，注重单片机系统的设计和工程的实际应用。
通过本课程的学习，为后续课程及课程设计和毕业设计打下坚实的基础。
二、本课程的基本要求通过本课程的学习，提出学习的基本要求如下：1．了解单片微型计算机的基本概念，掌握MCS－51系列单片机系统结构，及其引脚功能和内部组成部分的功能。
掌握MCS－51系列单片机存储器结构和寻址方式。
2．熟练掌握MCS－51系列单片机的指令系统，熟练掌握汇编语言程序设计方法和程序设计的基本结构。
3．掌握MCS－51系列单片机中定时/计数器与串行通讯技术，以及中断系统，学会I /O接口技术的应用。
4．掌握MCS－51系列单片机系统扩展技术，初步掌握单片机系统的设计开发方法。
通过实例分析，进一步巩固和加深对所学理论知识的理解。
三、本课程与相关课程的关系本课程是一门面向应用的专业课程，需要有许多先期基础知识课程的支撑，与本课程有关的先修课程有模拟电路技术、数字电路技术、计算机基础等课程。
为了加强实践训练与实际应用能力，本课程需进行实验。
通过实验让学生获得感性认识和实际动手能力。
Ⅱ、课程内容与考核目标1．绪论一、课程内容1． 1 单片微型计算机单片微型计算机发展历史、单片微型计算机发展总趋势的特点1． 2 Intel MCS系列单片微机简介MCS―48系列单片微机、MCS―51系列单片微机、MCS―96系列单片微机1．3 单片微机工业产品(IGP)概念二、考核知识点1．单片微机发展的特点2．Intel MCS系列单片微机的种类3．MCS―51系列单片微机各产品性能4．单片微机工业产品(IGP)概念三、考核要求（1）识记1．MCS―51系列单片微机各产品性能2．Intel MCS系列单片微机的种类（2）领会1．单片微机发展的特点2．单片微机工业产品(IGP)概念2．MCS―51单片微机系统结构一、课程内容2．1 电子计算机、微型计算机、单片微机的硬件组成结构电子计算机的硬件组成结构、微型计算机的硬件组成结构、单片微型计算机的硬件组成结构、MCS―51单片微机内部功能部件、MCS―51单片微机结构框图2．2 8051单片微机引脚功能说明主电源引脚、外接晶振或外部振荡器引脚、控制或选通复用引脚、多功能I/O 口引脚、8051引脚和逻辑符号图2．3 中央处理器CPU算术/逻辑运算部件ALU、专用寄存器(累加器A、寄存器B、程序状态字PSW、堆栈及栈指针SP、数据指针DPTR)、振荡器、时钟电路及时序、取指/执行时序图2．4 并行I/O口结构并行I/O口的内部结构、读―修改―写操作、并行I/O口的写操作、并行I/O 口的负载能力、总线2．5 RST/V PD引脚功能复位(RESET)、节电运行方式2．6 EPROM型8751H单片微机8751H内部EPROM编程、8751H内部程序的校验、内部程序存储器保密位、片内EPROM的擦除2．7 片内振荡器HMOS型8051片内振荡器、CHMOS型80C51片内振荡器二、考核知识点1．单片微型计算机的硬件组成结构2．MCS―51单片微机内部功能部件3．8051单片微机引脚功能4．8051中央处理器CPU的结构5．并行I/O口的结构6．复位(RESET)和节电运行方式7．片内振荡器原理与结构8．EPROM型8751H单片微机三、考核要求(1) 识记1．MCS―51单片微机的硬件组成结构和内部功能部件2．8051单片微机引脚分类和功能及8051引脚和逻辑符号图3．8051中央处理器CPU中算术/逻辑运算部件ALU、专用寄存器的功能4．MCS―51单片微机的时钟周期、机器周期、指令周期的分配5．总线的概念及分类(2) 领会1．微型计算机的硬件组成结构2．8051中央处理器CPU中时钟电路及时序和取指/执行时序图3．并行I/O口内部结构及读、写操作，及并行I/O口的负载能力4．复位(RESET)操作的功能和复位后CPU内部的状态5．节电运行方式6．片内振荡器原理与结构7．EPROM型8751H单片微机(3) 应用1．MCS―51单片微机内部寄存器的分配和正确使用2．MCS―51单片微机4个并行I/O口的分工和正确使用3．MCS―51存储器和布尔(位)处理器一、课程内容3．1 概述半导体随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、静态RAM、动态RAM、EPROM、EEPROM3．2 MCS―51存储器结构MCS―51程序存储器地址空间、MCS―51数据存储器地址空间、特殊功能寄存器地址空间3．3 外部存储器与访问外部程序存储器与访问、外部数据存储器与访问、外部扩展地址/数据总线3．4 MCS―51的寻址方式寄存器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、立即寻址方式、变址间接寻址方式、相对寻址方式、位寻址方式3．5 布尔(位)处理器二、考核知识点1．半导体存储器的类型、名词定义及使用2．MCS―51存储器结构，程序存储器、数据存储器、特殊功能寄存器的地址空间及地址空间的分配3．外部程序、数据存储器与访问及外部扩展地址/数据总线(P0口、P2口) 4．MCS―51寻址方式的种类、各寻址方式访问的地址空间及应用5．布尔(位)处理器三、考核要求(1) 识记1．半导体存储器的类型、名词定义及使用2．MCS―51程序、数据存储器结构及地址空间的分配3．MCS―51寻址方式的种类及定义(2) 领会1．MCS―51特殊功能寄存器地址空间的分配2．访问外部程序、数据存储器执行时序及外部扩展地址/数据总线(P0口、P2口)的应用3．各种寻址方式访问的地址空间及应用4．位寻址空间及布尔(位)处理器(3) 应用1．综合MCS―51存储器结构的映象，进一步分析访问各存储器地址空间的寻址方式4．MCS―51指令系统一、课程内容4．1 概述指令系统、汇编语言、MCS―51汇编语言的指令格式、MCS―51指令系统的分类4．2 数据传送类指令MCS―51的数据传送、一般数据传送类指令、栈操作类指令、累加器传送类指令、16位数据传送指令4．3 算术运算类指令算术运算操作、加法类指令、减法类指令、乘法类指令、除法类指令4．4 逻辑运算类指令累加器A逻辑运算及循环位移类指令、双操作数逻辑运算类指令4．5 控制转移类指令无条件转移类指令、子程序调用类指令、返回类指令、转移类指令、条件转移类指令、判零转移指令、比较转移指令、循环转移指令、空操作指令4．6 布尔(位)处理类指令布尔(位)数据传送类指令、布尔(位)操作指令、布尔(位)逻辑运算指令、布尔(位)条件转移指令二、考核知识点1．MCS―51汇编语言的指令格式及MCS―51指令系统的特点2．数据传送类指令的类型、特点及应用3．算术运算类指令的类型、特点及应用4．逻辑运算及循环位移类指令的类型、特点及应用5．控制转移类指令的类型、特点及应用6．布尔(位)处理类指令的类型、特点及应用三、考核要求(1) 识记1．MCS―51汇编语言的指令格式2．数据传送类指令的指令格式3．算术运算类指令的指令格式4．逻辑运算及循环位移类指令的指令格式5．控制转移类指令的指令格式6．布尔(位)处理类指令的类型及指令格式(2) 领会1．数据传送类指令的应用，及执行后存储器、寄存器各单元内容的变化2．算术运算类指令的应用及对标志位的影响3．二―十进制调整指令应用的场合、执行的条件、执行后的结果4．逻辑运算及循环位移类指令的应用及对标志位的影响5．并行I/O口逻辑运算的应用6．控制转移类指令的应用及对SP、PC的影响7．相对偏移量的概念及计算8．比较转移指令和循环转移指令的功能及应用9．布尔(位)处理类指令的特点及应用(3) 应用1．对给定的程序段进行分析，确定其完成的功能及各种状态的变化2．编制一个程序段，实现某个指定的功能或期望的结果5．定时/计数器与串行通讯口一、课程内容5．1 MCS―51的定时/计数器MCS―51的定时/计数器的基本原理、定时/计数器控制与状态寄存器、定时/计数器的工作方式、定时/计数器2、定时/计数器编程举例5．2 MCS―51的串行通讯口串行通讯概述、MCS―51的串行通讯接口、MCS―51的串行通讯技术二、考核知识点1．MCS―51的定时/计数器的基本原理2．控制定时/计数器的特殊功能寄存器TMOD和TCON3．定时/计数器的工作方式4．定时/计数器应用编程5．串行通讯的基本原理及通讯方式6．MCS―51串行通讯的工作方式及控制7．MCS―51双机通讯和多机通讯技术的实现三、考核要求(1) 识记1．MCS―51的定时/计数器的基本原理2．定时/计数器的工作方式3．串行通讯的基本原理及通讯方式4．MCS―51串行通讯的工作方式(2) 领会1．特殊功能寄存器TMOD和TCON的应用2．定时/计数器初值的计算及应用编程3．MCS―51串行通讯的应用编程(3) 应用1．按给定要求编写定时/计数器初试化程序段2．编写程序实现MCS―51双机通讯和多机通讯技术6．中断系统一、课程内容6．1 中断概述中断、中断源、查询中断、向量中断、中断技术的优点6．2 MCS―51的中断系统MCS―51的中断源、中断控制、中断优先级6．3响应中断的条件和过程响应中断的条件、响应中断的过程6．4 关于外部中断电平触发方式、跳变触发方式6．5 中断响应时间中断响应时间的计算6．6 中断技术应用举例二、考核知识点1．中断的基本概念、方式及中断技术的优点2．MCS―51的中断源、中断控制及中断优先级3．响应中断的条件和过程，及各中断源的向量地址4．外部中断的触发方式5．中断响应时间的计算6．MCS―51中断技术的应用三、考核要求(1) 识记1．中断的基本概念、方式及中断技术的特点2．MCS―51的中断源的种类及各中断源的向量地址3．外部中断的触发方式(2) 领会1．MCS―51中断设置与控制2．MCS―51中断优先级及设置3．MCS―51中断响应的条件和响应过程4．中断响应时间的计算5．MCS―51中断技术的应用(3) 应用1．针对各中断源编写中断初始化程序及相应的中断服务程序7．汇编语言程序设计基础一、课程内容7．1 程序设计概述汇编语言程序设计的步骤与方法、算法、流程图、源程序、汇编与调试、常用伪指令7．2 程序设计基础和举例简单结构程序、分支结构程序、循环结构程序、子程序结构程序、查表结构程序7．3 应用程序设计与技巧举例MCS―51源程序的基本格式、常用功能模块程序段设计举例、数字滤波程序段设计举例、软件抗干扰技术简介、系统的复位7．4 应用程序的开发与调试单片微机应用软件的开发、程序的检测与调试二、考核知识点1．汇编语言程序设计的基本概念、方法与步骤2．常用伪指令的格式及应用3．程序设计基本结构及应用4．根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图5．MCS―51源程序的基本格式及应用6．常用功能模块程序段设计7．数字滤波程序段设计8．软件抗干扰技术与系统的复位9．单片微机应用软件的开发、程序的检测与调试三、考核要求(1) 识记1．汇编语言程序设计的基本概念、方法与步骤2．常用伪指令的格式及应用3．程序设计基本结构种类4．MCS―51源程序的基本格式(2) 领会1．程序设计基本结构及应用2．根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图3．常用功能模块程序段设计4．数字滤波程序段设计5．软件抗干扰技术与系统的复位(3) 应用1．采用汇编语言设计和开发程序段2．借助开发系统对程序进行检测与调试8．单片微机系统功能扩展一、课程内容8．1 概述确定单片机硬件系统总体方案、应用系统分析、硬件系统配置、地址空间的分配和译码8．2 外部存储器扩展外部程序存储器扩展、外部数据存储器扩展、外部EEPROM存储器扩展8．3 并行I/O接口的扩展8031配置8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口8031配置8255A扩展并行I/O接口8．4 D/A和A/D转换器的扩展8031外部扩展D/A转换器、8031外部扩展A/D转换器8．5 外部中断源的扩展8．6 MCS―51外部总线的驱动二、考核知识点1．单片机硬件系统总体方案的设计2．系统地址空间的分配和译码3．系统外部存储器的扩展4．采用8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口5．采用8255A扩展并行I/O接口6．MCS―51外部中断源的扩展和外部总线的驱动7．D/A和A/D转换器的扩展三、考核要求(1) 识记1．应用系统分析和系统配置2．系统地址空间的分配和译码(2) 领会1．外部程序和数据存储器扩展2．外部EEPROM存储器扩展3．通用接口芯片8155H/8156H的结构及应用4．通用接口芯片8255A的结构及应用5．MCS―51外部中断源的扩展和外部总线的驱动(3) 应用1．8031配置8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口2．8031配置8255A扩展并行I/O接口3．8031外部扩展D/A转换器DAC08324．8031外部扩展A/D转换器ADC08099．MCS―51单片微机的开发与应用一、课程内容9．1 单片微机开发、应用概述单片微机在智能仪器中的应用、单片微机在家用电器中的应用、单片微机在工业测控领域中的应用、单片微机在通讯技术中的应用、单片微机在军事装备中的应用9．2 单片微机的开发、应用过程9．3 MCS―51的仿真开发器9．4 MCS―51系列单片微机的开发、应用举例二、考核知识点1．单片微机的开发、应用过程及实例2．MCS―51的仿真开发器的基本结构及应用三、考核要求(1) 识记1．单片微机在各领域中的应用2．单片微机的开发、应用的过程(2) 领会MCS―51的仿真开发器的基本结构(3) 应用设计MCS―51系列单片微机开发、应用的实例Ⅲ、实践性环节的训练与考核一、类型：课程实验二、目的和要求1．目的①通过实验进一步理解MCS―51系列单片微机的基本原理。
单片机原理及应用全套完整课件
显示器接口技术及应用实例
1 2
显示器接口原理
显示器接口是单片机将数据显示到外部设备的常 用方式，通过显存和控制信号实现数据的显示和 刷新。
显示器接口电路
显示器接口电路包括显存、显示控制器、驱动电 路等部分，以实现数据的稳定显示和刷新。
3
显示器接口应用实例
通过实例介绍如何使用单片机实现数据显示和控 制，如LED数码管显示、LCD液晶显示等。
单片机发展历程
早期单片机
早期的单片机功能相对简 单，主要用于控制领域，
如Intel公司的8048、 8051等。
现代单片机
随着技术的发展，现代单 片机功能越来越强大，集 成了更多的外设接口和通 信接口，如ARM公司的
ARM7、ARM9等。
未来单片机发展趋势
未来单片机将更加注重低 功耗、高性能、高集成度 和智能化等方向的发展。
目标
培养学生掌握单片机系统开发的 基本技能，具备独立设计单片机 应用系统的能力。
课件结构与安排
结构
按照由浅入深、循序渐进的原则，分为基础篇、提高篇和应用篇三个部分。
安排
基础篇主要介绍单片机的基本概念和原理；提高篇着重讲解单片机的指令系统 和编程语言；应用篇则通过实例分析，介绍单片机的典型应用和开发流程。
串行扩展技术及应用实例
串行扩展原理
通过串行接口与单片机连接，数据传输速度较慢，但节省单片机资 源。
典型应用
如SPI、I2C等串行总线扩展方式。
实例分析
以某串行扩展应用为例，详细介绍其硬件连接、软件编程及调试方法 。
存储器扩展技术及应用实例
存储器扩展需求
当单片机内部存储器不足时，需要进行外部存储器扩 展。
单片机原理及应用全套完整课 件
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第7章 单片机应用系统设计与开发
最好能在方案设计阶段就考虑系统调试问题，如 采取什么调试方法、使用何种调试仪器等，以便在系 统方案设计时将必要的调试方法综合进软、硬件设计 中，或提早做好调试准备工作。
第7章 单片机应用系统设计与开发 图7―5 系统调试的一般过程
第7章 单片机应用系统设计与开发
7.4.1 单片机应用系统调试工具 在单片机应用系统调试中，最常用的调试工具有
以下几种。
1.单片机开发系统 单片机开发系统(又称仿真器)的主要作用是：①系 统硬件电路的诊断与检查；②程序的输入与修改；③ 硬件电路、程序的运行与调试；④程序在EPROM中的 固化。由于单片机本身不具有调试及输入程序的能力， 因此单片机开发系统成为开发单片机应用系统不可缺 少的工具。
第7章 单片机应用系统设计与开发
第7章 单片机应用系统设计与开发
7.3 单片机应用系统的一般结构 7.4 单片机应用系统的调试 7.5 MCS-51单片机应用系统设计与
调试实例 ——电话留言机
第7章 单片机应用系统设计与开发
7.3 单片机应用系统的一般结构
1.单机结构 单机结构是指在单片机应用系统中只有1个单片机。 这种结构是目前单片机应用系统采用最多的一种结构， 它适用于小规模的单片机应用系统。
第7章 单片机应用系统设计与开发
2. 多机结构 多机结构是指在单片机应用系统中有多个单片机 同时工作。这种结构是面向大规模单片机应用系统的。 由于拓扑结构不同，多机结构又分为多级多机分散控 制结构与局部网络结构，其中多级多机分散控制结构 在目前应用较为广泛。 多级多机分散控制结构的典型代表是两级多机分 散控制系统。它的拓扑结构如图7―3所示。
第7章 单片机应用系统设计与开发 图7―3 两级多机分散控制系统结构
第7章 单片机应用系统设计与开发 图7―4 多端口共享存储器互连结构
第7章 单片机应用系统设计与开发
多端口存储器互连结构如图7―4所示。主机系统与 单片机系统都可以对共享存储器进行读写操作，这样， 主机系统的信息与单片机系统的信息可以通过共享存储 器加以交换，实现其通信目的。为了防止数据冲突，对 共享存储器应作如下处理：
2) 动态调试
第7章 单片机应用系统设计与开发
动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除
用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件间连接逻
辑错误等的一种硬件检查。由于单片机应用系统的硬
件动态调试是在开发系统的支持下完成的，故又称为
联机仿真或联机调试。
第7章 单片机应用系统设计与开发
2. 软件调试 软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行 来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除 纠正的过程。软件调试的一般方法是先独立后联机、 先分块后组合、先单步后连续。 1) 先独立后联机 2) 先分块后组合 3) 先单步后连续
第7章 单片机应用系统设计与开发
2 万用表 万用表主要用于测量硬件电路的通断、两点间阻 值、测试点处稳定电流或电压值及其他静态工作状态。 例如，当给某个集成芯片的输入端施加稳定输入时， 可用万用表来测试其输出，通过测试值与预期值的比 较，就可大致判定该芯片的工作是否正常。
第7章 单片机应用系统设计与开发
第7章 单片机应用系统设计与开发
5.示波器 示波器可以测量电平、模拟号波形及频率，还 可以同时观察两个或多个信号的波形及它们之间的相 位差(双踪或多踪示波器)。它既可以对静态信号进行测 试，也可以对动态信号进行测试，而且测试准确性好。 它是任何电子系统调试维修的一种必备工具。
6. 逻辑分析仪 逻辑分析仪能够以单通道或多通道实时获取与触 发事件相关的逻辑信号，可保存显示触发事件前后所 获取的信号，供操作者随时观察，并作为软、硬件分 析的依据，以便快速有效地查出软、硬件中的错误。 逻辑分析仪主要用于动态调试中信号的捕获。
3.逻辑笔 逻辑笔可以测试数字电路中测试点的电平状态(高 或低)及脉冲信号的有无。假如要检测单片机扩展总线 上连接的某译码器是否有译码信号输出，可编写一循 环程序使译码器对一特定译码状态不断进行译码。 4.逻辑脉冲发生器与模拟信号发生器 逻辑脉冲发生器能够产生不同宽度、幅度及频率 的脉冲信号，它可作为数字电路的输入源。
第7章 单片机应用系统设计与开发
典型的单机结构框图见图7―1与图7―2。前面所 叙述的单片机应用系统的设计方法是针对单机结构而 言的。
单机结构的优点是设计简单、系统紧凑，对于小 规模应用系统具有最佳的性能/价格比。
但在大规模应用系统中，由于单机结构难以实现 多任务处理及高速度运行，因而无法满足系统功能与 性能的要求。
·给共享存储器每个端口规定不同的优先级，防止 数据竞争。
·对共享存储器进行分区，使得每个单片机系统与 主机系统间交换的数据仅在它们拥有的固定存储区上存 储，防止数据串扰。多端口存储器结构的优点是可以大 大加快系统间的通信速度，不足之处是多于两个端口的 存储器芯片目前尚属少见，这给设计带来了一定的难度。
第7章 单片机应用系统设计与开发
7.4 单片机应用系统的调试
单片机应用系统调试是系统开发的重要环节。当 完成了单片机应用系统的硬件、软件设计和硬件组装 后，便可进入单片机应用系统调试阶段。系统调试的 目的是要查出用户系统中硬件设计与软件设计中存在 的错误及可能出现的不协调问题，以便修改设计，最 终使用户系统能正确可靠地工作。
第7章 单片机应用系统设计与开发
3. 系统联调 系统联调是指让用户系统的软件在其硬件上实际运 行，进行软、硬件联合调试，从中发现硬件故障或软、 硬件设计错误。这是对用户系统检验的重要一关。 系统联调主要解决以下问题： (1)软、硬件能否按预定要求配合工作，如果不能， 那么问题出在哪里?如何解决? (2)系统运行中是否有潜在的设计时难以预料的错 误，如硬件延时过长造成工作时序不符合要求、布线 不合理造成有信号串扰等。
第7章 单片机应用系统设计与开发
7.4.2 单片机应用系统的一般调试方法 1.硬件调试 硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器(万用表、
示波器等)，通过执行开发系统有关命令或运行适当的 测试程序(也可以是与硬件有关的部分用户程序段)，检 查用户系统硬件中存在的故障。
硬件调试可分静态调试与动态调试两步进行。 1)静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检查。