第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識

1、 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)包括單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)。 1.1.單片機(jī)的單片機(jī)的硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 單片機(jī)硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)（芯片）、輸入輸出接口電單片機(jī)硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)（芯片）、輸入輸出接口電路、路、 輸入輸出設(shè)備、通信口及標(biāo)準(zhǔn)總線等。輸入輸出設(shè)備、通信口及標(biāo)準(zhǔn)總線等。 在一般簡單系統(tǒng)中，單片機(jī)芯片（如在一般簡單系統(tǒng)中，單片機(jī)芯片（如89s5189s51）的內(nèi)部功能）的內(nèi)部功能 是能夠滿足對象控制需求的。當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部功能不能滿足對是能夠滿足對象控制需求的。當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部功能不能滿足對 象要求時，可以通過單片機(jī)芯片并行總線引腳進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，象要求時，可以通過單片機(jī)芯片并行總

2、線引腳進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展， 以構(gòu)成功能更強(qiáng)的單片機(jī)系統(tǒng)，滿足控制對象的要求。以構(gòu)成功能更強(qiáng)的單片機(jī)系統(tǒng)，滿足控制對象的要求。1.3 1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成 2. 2. 單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖1.3 1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成 1 1）被控對象的物理量通過變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬電量，）被控對象的物理量通過變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬電量，如把如把0 0500500溫度轉(zhuǎn)換成溫度轉(zhuǎn)換成4 420ma20ma標(biāo)準(zhǔn)直流電流輸出。標(biāo)準(zhǔn)直流電流輸出。 2 2）經(jīng)濾波器濾除輸入通道的干擾信號，）經(jīng)濾波器濾除輸入通道的干擾信號，由由多路采樣器分時地多路

3、采樣器分時地對多個模擬量進(jìn)行采樣、保持。對多個模擬量進(jìn)行采樣、保持。 3 3）在單片機(jī)控制下，使）在單片機(jī)控制下，使a/da/d轉(zhuǎn)換器能將某時刻的模擬量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器能將某時刻的模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，然后該數(shù)字量輸入單片機(jī)。成相應(yīng)的數(shù)字量，然后該數(shù)字量輸入單片機(jī)。 4 4）單片機(jī)根據(jù)程序所實(shí)現(xiàn)的功能要求，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)）單片機(jī)根據(jù)程序所實(shí)現(xiàn)的功能要求，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，經(jīng)輸出通道輸出相應(yīng)的數(shù)字量。算處理后，經(jīng)輸出通道輸出相應(yīng)的數(shù)字量。 5 5）該數(shù)字量經(jīng)）該數(shù)字量經(jīng)d/ad/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量。該模擬量經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量。該模擬量經(jīng)保持器控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控

4、對象的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持器控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控對象的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制被調(diào)參數(shù)的物理量，使之按照單片機(jī)程序給定規(guī)律變化。從而控制被調(diào)參數(shù)的物理量，使之按照單片機(jī)程序給定規(guī)律變化。 單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)工作過程單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)工作過程1.3 1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成3. 3. 單片機(jī)單片機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 單片機(jī)的軟件系統(tǒng)包括：單片機(jī)的軟件系統(tǒng)包括：系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件。 應(yīng)用軟件是用戶為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能要求編寫的程序。應(yīng)用軟件是用戶為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能要求編寫的程序。 系統(tǒng)軟件處于底層硬件和應(yīng)用軟件之間的橋梁。系統(tǒng)軟件處于底層硬件和應(yīng)用軟件之間的

5、橋梁。 單片機(jī)的系統(tǒng)軟件構(gòu)成有兩種模式：單片機(jī)的系統(tǒng)軟件構(gòu)成有兩種模式： 監(jiān)控程序：用非常緊湊的代碼，編寫系統(tǒng)的底層軟件。監(jiān)控程序：用非常緊湊的代碼，編寫系統(tǒng)的底層軟件。這些軟件實(shí)現(xiàn)的功能，往往是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件的管理及驅(qū)這些軟件實(shí)現(xiàn)的功能，往往是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件的管理及驅(qū)動，并內(nèi)嵌一個用于系統(tǒng)的開機(jī)初始化等功能的引導(dǎo)動，并內(nèi)嵌一個用于系統(tǒng)的開機(jī)初始化等功能的引導(dǎo)（bootboot）模塊。）模塊。 操作系統(tǒng)：當(dāng)前已有許多種適合于操作系統(tǒng)：當(dāng)前已有許多種適合于8 8位至位至3232位單片機(jī)位單片機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段，在操作系統(tǒng)的支持下，嵌入的操作系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段，在操作系統(tǒng)的支持下，嵌入式系統(tǒng)會具有

6、更好的技術(shù)性能。式系統(tǒng)會具有更好的技術(shù)性能。1.3 1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成 單片機(jī)是一個具有微機(jī)含義的功能強(qiáng)大的芯片，但它畢單片機(jī)是一個具有微機(jī)含義的功能強(qiáng)大的芯片，但它畢竟是一個芯片，在構(gòu)成一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時需要解決以下竟是一個芯片，在構(gòu)成一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時需要解決以下問題。問題。 1 1）硬件電路設(shè)計環(huán)境。）硬件電路設(shè)計環(huán)境。 2 2）編輯用戶程序及下載。）編輯用戶程序及下載。 3 3）仿真調(diào)試。為了保證單片機(jī)軟硬件的可靠行，減少調(diào)試過）仿真調(diào)試。為了保證單片機(jī)軟硬件的可靠行，減少調(diào)試過程軟硬件修改的繁瑣，可以首先對單片機(jī)軟硬件進(jìn)行仿真調(diào)程軟硬件修改的繁瑣，可

7、以首先對單片機(jī)軟硬件進(jìn)行仿真調(diào)試。試。 4 4）在仿真調(diào)試成功的基礎(chǔ)上再進(jìn)行脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試。）在仿真調(diào)試成功的基礎(chǔ)上再進(jìn)行脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試。 完成以上功能的所需要軟硬件資源稱為單片機(jī)開發(fā)資源。完成以上功能的所需要軟硬件資源稱為單片機(jī)開發(fā)資源。1.4 1.4 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)資源單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)資源 常用的單片機(jī)開發(fā)資源包括：常用的單片機(jī)開發(fā)資源包括： 單片機(jī)開發(fā)板（也可以自制）單片機(jī)開發(fā)板（也可以自制）； keil keil單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境（編程環(huán)境）；（編程環(huán)境）； proteus proteus仿真軟件仿真軟件； isp isp下載軟件下載軟件； protel protel原理圖

8、及原理圖及pcbpcb設(shè)計軟件等。設(shè)計軟件等。1.4 1.4 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)資源單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)資源5151單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閃光燈單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閃光燈1 1）使用）使用proteusproteus仿真軟件，建立仿真軟件，建立5151單片機(jī)虛擬硬件環(huán)境單片機(jī)虛擬硬件環(huán)境。 1.5 1.5 一個簡單的單片機(jī)應(yīng)用示例一個簡單的單片機(jī)應(yīng)用示例2 2）在在keilkeil c c集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境下下編寫控制程序編寫控制程序。c51程序如下：#include #define uchar unsigned char void delay(uchar n )；sbit i=p10；void main()while

9、(1) i=!i； delay(30)； void delay(uchar n )/延時函數(shù) uchar a ,b,c； for(c=0；cn；c+) for(a=0；a100；a+) for(b=0；b100；b+) ； 3 3）程序編譯、仿真及調(diào)試。）程序編譯、仿真及調(diào)試。 在在keil 51keil 51單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境下編譯源程序并生成單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境下編譯源程序并生成.hex.hex文件。然后使用文件。然后使用proteusproteus軟件進(jìn)行仿真軟件進(jìn)行仿真。 4 4）制作硬件電路制作硬件電路 在仿真調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，依據(jù)仿真原理圖完善制作硬在仿真調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，依據(jù)仿真原理圖完善制作硬件電路（件電路（pcbpcb），實(shí)際硬件電路原理圖包括電源），實(shí)際硬件電路原理圖包括電源vccvcc、時鐘及、時鐘及復(fù)位電路復(fù)位電路。 5 5）程序下載、硬件調(diào)試運(yùn)行）程序下載、硬件調(diào)試運(yùn)行 通過通過ispisp下載軟件將程序?qū)?yīng)的下