單片機緒論課件

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1、單片機原理與接口技術單片機原理與接口技術（第第2 2版版）2023-2-271單片機緒論2023-2-272課程特點：課程特點：實踐性強，旨在應用實踐性強，旨在應用 硬件、軟件結合緊密硬件、軟件結合緊密學習方法：學習方法：課前預習，課后復習課前預習，課后復習 軟硬兼顧，上機實踐軟硬兼顧，上機實踐 廣閱書刊，用好網絡廣閱書刊，用好網絡2023-2-273第第1 1章章 緒論緒論電子計算機電子計算機概述概述1.1單片機的單片機的發展過程發展過程及及產品近況產品近況1.2單片機的單片機的特點特點及及應用領域應用領域1.3單片機單片機應用系統開發過程應用系統開發過程1.4Vision 集成開發環境集成

2、開發環境簡介簡介1.52023-2-2741.1 電子計算機概述電子計算機概述1.1.1 1.1.1 電子計算機的經典結構電子計算機的經典結構v19461946年年2 2月月1515日，第一日，第一臺電子數字臺電子數字計算機問世。計算機問世。ENIACENIAC2023-2-275v馮馮諾依曼提出諾依曼提出“程序存儲程序存儲”和和“二進制運算二進制運算”的思想，構建了計算機經典結構：的思想，構建了計算機經典結構：2023-2-276v電子計算機經歷了五個年代電子計算機經歷了五個年代v 電子管電子管計算機計算機v 晶體管晶體管計算機計算機v 集成電路集成電路計算機計算機v 大規模集成電路大規模集

3、成電路計算機計算機v 超大規模集成電路超大規模集成電路計算機計算機 2023-2-2771.1.2 1.1.2 微型計算機的組成及其應用形態微型計算機的組成及其應用形態v 微處理器微處理器 19711971年年1 1月，月，INTELINTEL將：將：v 運算器運算器v 控制器控制器v 一些寄存器一些寄存器集成在一個芯片上集成在一個芯片上-微處理器微處理器40044004微處理器微處理器2023-2-278微處理器微處理器+存儲器存儲器+I/OI/O接口接口=微型計算機微型計算機v 微型計算機微型計算機 2023-2-279v 微型計算機的應用形態微型計算機的應用形態 分為分為3 3種：種：v

4、 多板機（即系統機）多板機（即系統機）工業工業PCPC機機 也屬于多板機。也屬于多板機。存儲器存儲器I/O接口接口CPUI/O接口接口2023-2-2710v 單板機單板機 早期的單板機早期的單板機當代的單板機當代的單板機CPU存儲器存儲器I/O接口接口CPU存儲器存儲器I/O接口接口I/O接口接口2023-2-2711v 單片機單片機 單片機單片機單片機單片機內含：內含：CPU存儲器存儲器I/O接口接口2023-2-2712v 系統機（系統機（桌面應用桌面應用）屬于通用計算機，主要用于數據）屬于通用計算機，主要用于數據處理、辦公自動化及輔助設計。處理、辦公自動化及輔助設計。v 單片機（單片機

5、（嵌入式應用嵌入式應用）屬于專用計算機，主要用于）屬于專用計算機，主要用于智能儀表及傳感器、智能家電、智能辦公設備、汽車及智能儀表及傳感器、智能家電、智能辦公設備、汽車及軍事電子設備等系統。軍事電子設備等系統。v 系統機與單片機比較系統機與單片機比較 2023-2-27131.2 單片機的發展過程及產品近況單片機的發展過程及產品近況1.2.1 1.2.1 單片機的發展過程單片機的發展過程3 3個主要階段：個主要階段：v 單片形成階段單片形成階段1976年，年，Intel推出推出MCS-48列單片機列單片機：8位位CPU、1K字節字節ROM、64字節字節RAM、27根根I/O線和線和1個個8位定

6、時位定時/計數器。計數器。特點特點：存儲器容量小，尋址范圍?。ú淮笥诖鎯ζ魅萘啃?，尋址范圍?。ú淮笥?K4K），），無串行接口，指令系統功能不強。無串行接口，指令系統功能不強。2023-2-2714結構體系完善，性能已大大提高，面向控制結構體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點進一步突出?，F在，的特點進一步突出?，F在，MCS-51MCS-51已成為公認的單已成為公認的單片機經典機種片機經典機種 。v 結構成熟階段結構成熟階段 19801980年，年，IntelIntel推出推出MCS-51MCS-51系列單片機：系列單片機：8 8位位CPUCPU、4K4K字節字節ROMROM、128128字

7、節字節RAMRAM、4 4個個8 8位并口、位并口、1 1個全雙工串行口、個全雙工串行口、2 2個個1616位定時位定時/計數器。尋址范圍計數器。尋址范圍64K64K，并有控制功能較強的布爾處理器，并有控制功能較強的布爾處理器。2023-2-2715v性能提高階段性能提高階段近年來，不斷有單片機新品出現。如近年來，不斷有單片機新品出現。如ATMELATMEL公司推出公司推出的單片機的單片機AT89C51RD2AT89C51RD2：8 8位位CPUCPU；64K64K字節字節ROM(ROM(有有ISPISP能力）；能力）；256256字節字節RAM+1KRAM+1K字節的字節的XRAM+2KXR

8、AM+2K字節字節EEPROMEEPROM；1 1個全雙工串行個全雙工串行口；口；3 3個個1616位定時位定時/計數器；計數器；7 7個中斷源，個中斷源，4 4個優先級；個優先級；硬件看門狗等硬件看門狗等。2023-2-27161.2.2 1.2.2 單片機產品近況單片機產品近況v ATMELATMEL公司，公司，AT89AT89系列，系列，FlashFlash存儲器技術存儲器技術v PhilipsPhilips公司，公司，80C55280C552系列，含系列，含ADCADCv 華邦公司，華邦公司，W78C51W78C51系列，高速低價系列，高速低價v ADIADI公司，公司，ADADC8x

9、xC8xx系列，高精度系列，高精度ADCADCv LGLG公司，公司，GMS90/97GMS90/97系列，低壓高速系列，低壓高速v MaximMaxim公司，公司，DS89C420DS89C420系列，高速（系列，高速（50MIPS50MIPS）v CygnalCygnal公司，公司，C8051FC8051F系列，高速系列，高速SOCSOCv 80C5180C51兼容產品兼容產品：80C5180C51主流地位已形成，與其兼主流地位已形成，與其兼容的主要產品有：容的主要產品有：2023-2-2717v 非非80C5180C51結構結構產品：給用戶提供了更為廣泛的選產品：給用戶提供了更為廣泛的選

10、擇空間，主要產品有：擇空間，主要產品有：v IntelIntel公司，公司，MCS-96MCS-96系列，系列，1616位位v MicrochipMicrochip公司，公司，PICPIC系列，系列，RISCRISC v TITI公司，公司，MSP430FMSP430F系列，系列，1616位低功耗位低功耗1.2.2 1.2.2 單片機產品近況單片機產品近況2023-2-27181.3 單片機的特點及應用領域單片機的特點及應用領域1.3.1 1.3.1 單片機的特點單片機的特點v 結構上突出結構上突出控制功能控制功能 可直接操作可直接操作I/OI/O端口；位操作能力突出；端口；位操作能力突出；C

11、PUCPU、存、存儲器及儲器及I/OI/O接口集成在同一芯片內，數據在傳送時受接口集成在同一芯片內，數據在傳送時受干擾的影響小，且不易受環境條件的影響。干擾的影響小，且不易受環境條件的影響。v 使用上易于產品設計使用上易于產品設計 單片機品種和型號多；引腳少，體積?。ㄓ≈瓢鍐纹瑱C品種和型號多；引腳少，體積?。ㄓ≈瓢鍦p可以較?。?，產品結構靈活精巧。減可以較?。?，產品結構靈活精巧。2023-2-27191.3.2 1.3.2 單片機的應用領域單片機的應用領域v智能儀器儀表智能儀器儀表 v機電一體化產品機電一體化產品v實時工業控制實時工業控制v分布式系統的前端模塊分布式系統的前端模塊v家用電器家用電

12、器2023-2-27201.4 單片機應用系統開發過程單片機應用系統開發過程1.4.1 1.4.1 指令及目標碼指令及目標碼v 單片機自身無開發能力，須借助單片機自身無開發能力，須借助開發機開發機完成：完成：v 排除硬件故障和軟件錯誤排除硬件故障和軟件錯誤v 程序固化到程序存儲器芯片中。程序固化到程序存儲器芯片中。v 正確的正確的硬件設計硬件設計和良好的和良好的軟件功能設計軟件功能設計是一個實是一個實用的單片機應用系統的設計目標。完成該目標的過用的單片機應用系統的設計目標。完成該目標的過程稱為程稱為單片機應用系統的開發單片機應用系統的開發。2023-2-2721v 指令的表示形式指令的表示形式

13、 指令是讓單片機執行某種操作的命令，按一定的指令是讓單片機執行某種操作的命令，按一定的順序以二進制碼的形式存放于程序存儲器。如：順序以二進制碼的形式存放于程序存儲器。如：0000 0100B0000 0100B04H04H2023-2-2722v 匯編或編譯，將符號指令轉換成機器碼的過程匯編或編譯，將符號指令轉換成機器碼的過程稱為匯編。常用的匯編方法有三種：稱為匯編。常用的匯編方法有三種：v 手工匯編手工匯編v 駐留匯編（利用開發機的駐留匯編程序）駐留匯編（利用開發機的駐留匯編程序）v 交叉匯編（利用普通的交叉匯編（利用普通的PCPC機）機）2023-2-27231.4.2 1.4.2 開發過

14、程開發過程v 電路板制作電路板制作v 使用使用Protel99SEProtel99SE軟件設計軟件設計v 制版、安裝器件、焊接制版、安裝器件、焊接2023-2-2724v 目標文件生成目標文件生成v 利用利用Vision生成目標文件生成目標文件 v 仿真：軟件仿真、硬件仿真仿真：軟件仿真、硬件仿真軟件界面軟件界面硬件仿真器硬件仿真器2023-2-2725v 目標程序燒寫目標程序燒寫v 利用編程器利用編程器 編程器編程器1.4.3 1.4.3 單片機開發技術的進展單片機開發技術的進展v 在系統編程技術在系統編程技術單片機可以先焊在電路板上。如：單片機可以先焊在電路板上。如：AT89S52AT89

15、S52 v 在應用編程技術在應用編程技術具有具有ISPISP及及IAPIAP能力。如：能力。如：SST89E58SST89E58 2023-2-27261.5 Vision集成開發環境簡介集成開發環境簡介1.5.1 1.5.1 VisionVision的界面的界面2023-2-27271.5.2 1.5.2 目標程序的生成目標程序的生成v 建立工程、配置工程、編譯工程建立工程、配置工程、編譯工程2023-2-27281.5.3 1.5.3 仿真調試仿真調試v 軟件模擬軟件模擬-用于算法模擬用于算法模擬 v 硬件仿真硬件仿真-用于硬件調試用于硬件調試v 調試步驟：調試步驟：v DebugDebu

16、g菜單，單擊菜單，單擊Start/Stop Debug SessionStart/Stop Debug Sessionv 選擇選擇DebugDebug菜單的菜單的RunRun或或StepStep等命令等命令v 觀察觀察存儲器存儲器、寄存器寄存器、片內外設片內外設等狀態等狀態*靈活利用靈活利用虛擬串口虛擬串口與與單片機串口單片機串口交互信息交互信息2023-2-27291.5.4 1.5.4 示例步驟示例步驟v 建立文件夾建立文件夾lx1lx1v 編輯編輯以下以下文件文件，lx1.asmlx1.asm存盤存盤 ORG 0000HORG 0000H MAIN:MOV A,#0FEH;MAIN:MO

17、V A,#0FEH;LOOP:MOV P2,A LOOP:MOV P2,A AJMP LOOP AJMP LOOP END ENDv 建立工程建立工程，以，以lx1lx1存盤（工程擴展名自動添加）存盤（工程擴展名自動添加）v 在在projectproject菜單，單擊菜單，單擊Options for Target Target 1Options for Target Target 1v 設置設置器件器件、晶振頻率晶振頻率，選選EXEEXE選項選項和和SimulatorSimulator選項選項v 單擊單擊Rebuild all Target filesRebuild all Target files完成匯編，然后完成匯編，然后調試調試。2023-2-2730單片機緒論