單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程_電子教案_模塊一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)入門

1、l全國高職高專規(guī)劃教材全國高職高專規(guī)劃教材精品與示范系列精品與示范系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程李萍李萍 主主 編編【能力目標(biāo)】【能力目標(biāo)】p掌握流水燈的程序調(diào)試和印制電路板的制作掌握流水燈的程序調(diào)試和印制電路板的制作【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】p理解單片機(jī)的概念理解單片機(jī)的概念p掌握單片機(jī)外部引腳、單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位電路掌握單片機(jī)外部引腳、單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位電路p學(xué)會(huì)學(xué)會(huì)KEIL和和PROTEUS的聯(lián)合仿真調(diào)試的聯(lián)合仿真調(diào)試p能夠獨(dú)立焊接流水燈印制電路板能夠獨(dú)立焊接流水燈印制電路板模塊一模塊一 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)入門單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)入門任務(wù) 流水燈的制作5151單片機(jī)簡介單片機(jī)簡介 單片微型計(jì)算機(jī)（Singl

2、e Chip Microcomputer）簡稱單片機(jī)，是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，它的各種功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存儲(chǔ)器（memory）、基本輸入/輸出(Input/Output，簡稱I/O)接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等，都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故又稱為微控制器(Micro-Controller Unit，簡稱MCU)。 C P U 存 儲(chǔ) 器定 時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)P0-P3TxDRxD TINT并行I/O

3、口串行I/O口5151單片機(jī)簡介單片機(jī)簡介 單片機(jī)的發(fā)展歷程單片機(jī)的發(fā)展歷程l單片機(jī)的探索階段（單片機(jī)的探索階段（1976197819761978）MCS-48MCS-48l單片機(jī)的完善階段（單片機(jī)的完善階段（1978198219781982）MCS-51MCS-51l單片機(jī)的鞏固發(fā)展階段（單片機(jī)的鞏固發(fā)展階段（1982199019821990）多種機(jī)型并行發(fā)展）多種機(jī)型并行發(fā)展l微控制器的全面發(fā)展階段（微控制器的全面發(fā)展階段（19901990至今）至今）89S5189S51單片機(jī)種類 MCS-51MCS-51系列單片機(jī)系列單片機(jī)lIntel公司的高性能8位單片機(jī)，該系列機(jī)有8051、8031

4、、8751。80C51系列是其兼容性單片機(jī)，與8051系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，但采用CMOS工藝，對8051做了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)，功能更強(qiáng)。MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等的關(guān)系這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)。 INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就

5、是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。MCS-51單片機(jī)的信號(hào)引腳VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789101112131415161718192040393

6、8373635343332313029282726252424222180318051 875189C51單片機(jī)的時(shí)鐘、復(fù)位電路單片機(jī)的時(shí)鐘、復(fù)位電路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至內(nèi)部時(shí)鐘電路時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)序 關(guān)于MCS-51系列單片機(jī)的時(shí)序概念有4個(gè)，可用定時(shí)單位來說明，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期，下面分別加以說明。l1）節(jié)拍與狀態(tài) 把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍，用P表示，也就是晶振的振蕩頻率fosc。l2）狀態(tài) 振蕩脈沖fosc經(jīng)過二分頻后，就是單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的周期，定義為狀態(tài)，用S表示。一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)節(jié)拍，其前半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫P1，后半周期對應(yīng)的節(jié)拍

7、叫P2。l3）機(jī)器周期 MCS-51系列單片機(jī)采用定時(shí)控制方式，有固定的機(jī)器周期。規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期的寬度為6個(gè)狀態(tài)，即12個(gè)振蕩脈沖周期，因此機(jī)器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。l小提示小提示 當(dāng)振蕩脈沖頻率為12 MHz時(shí), 一個(gè)機(jī)器周期為1s；當(dāng)振蕩脈沖頻率為6 MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2 s。復(fù)位電路MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單單片片機(jī)機(jī)接口接口電路電路及外及外設(shè)等設(shè)等單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件硬件和和軟件軟件組組成成硬件是硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)

8、用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源對其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可互依賴，缺一不可單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必需工具，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)在線仿真器、工具軟件、編程器等。 p在線仿真功能p調(diào)試功能 1） 運(yùn)行控制功能 2） 目標(biāo)系統(tǒng)狀態(tài)的讀出修改功能p輔助設(shè)計(jì)功能 1) 程序設(shè)計(jì)語言 2) 程序編譯p程序固化功能Keil C51啟動(dòng)窗口KEIL C51KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用

9、集成開發(fā)環(huán)境的使用建立工程文件KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用 選擇目標(biāo)CPUKEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用 圖2.17 文本編緝窗口KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用增加文件到組中KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用選擇文件類型KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用 目標(biāo)屬性KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用產(chǎn)生執(zhí)行文件KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用選擇仿真方式KEIL C51集成開發(fā)環(huán)境的使用集成開發(fā)環(huán)境的使用 Keil C51內(nèi)建了一個(gè)仿真CPU來模擬執(zhí)行程序

10、，該仿真CPU功能強(qiáng)大，可以在沒有硬件和仿真器的情況下進(jìn)行程序的調(diào)試。不過，軟件模擬與真實(shí)的硬件執(zhí)行程序還是有區(qū)別的，其中最明顯的就是時(shí)序，具體表現(xiàn)在程序執(zhí)行的速度和用戶使用的計(jì)算機(jī)有關(guān)，計(jì)算機(jī)性能越好，運(yùn)行速度越快。PROTEUSPROTEUS仿真軟件的使用仿真軟件的使用 Proteus 是一個(gè)基于是一個(gè)基于ProSPICE混合模型仿混合模型仿真器的，完整的嵌入式真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。平臺(tái)。 lISIS智能原理圖輸智能原理圖輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿入系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的基本平臺(tái)。真的基本平臺(tái)。lARES 高級高級PCB布布線編輯軟件。線編輯軟件。A

11、SF高級圖形高級圖形分析模塊分析模塊處理器處理器仿真模型仿真模型VSM高級高級布線布線/編輯編輯ARES動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)器件庫器件庫混合模型混合模型仿真器仿真器原理圖輸入原理圖輸入系統(tǒng)系統(tǒng)ISISPROTEUSPROTEUS ISIS簡介PROTEUSPROTEUS軟件功能環(huán)境軟件功能環(huán)境 集成環(huán)境ISIS在Windows環(huán)境下運(yùn)行，啟動(dòng)后彈出如下界面。預(yù)覽窗口預(yù)覽窗口下拉菜單下拉菜單元器件列表窗口元器件列表窗口快捷工具欄快捷工具欄原理圖編輯窗口原理圖編輯窗口仿真按鈕仿真按鈕元器件方向選擇元器件方向選擇下拉菜單功能選項(xiàng) lFile菜單包括常用的文件功能，如創(chuàng)建一個(gè)新設(shè)計(jì)、打開已有設(shè)計(jì)、保存設(shè)計(jì)、導(dǎo)入/

12、導(dǎo)出文件、打印設(shè)計(jì)文檔等。lView菜單包括是否顯示網(wǎng)格、設(shè)置網(wǎng)格間距、縮放原理圖、顯示與隱藏各種工具欄等。lEdit菜單包括撤銷/恢復(fù)操作、查找與編輯、剪切、復(fù)制、粘貼元器件、設(shè)置多個(gè)對象的層疊關(guān)系等。lLibrary菜單包括添加、創(chuàng)建元器件/圖標(biāo)、調(diào)用庫管理器。lTools菜單包括實(shí)時(shí)標(biāo)注、實(shí)時(shí)捕捉、自動(dòng)布線等。下拉菜單功能選項(xiàng) lDesign菜單包括編輯設(shè)計(jì)屬性、編輯圖紙屬性、進(jìn)行設(shè)計(jì)注釋等。lGraph菜單包括編輯圖形、添加Trace、仿真圖形、一致性分析等。lSource菜單包括添加/刪除源程序文件、定義代碼生成工具、調(diào)用外部文本編輯器等。lDebug菜單包括啟動(dòng)調(diào)試、進(jìn)行仿真、單步

13、執(zhí)行、重新排布彈出窗口等。lTemplate菜單包括設(shè)置圖形格式、文本格式、設(shè)計(jì)顏色、節(jié)點(diǎn)形狀等。lSystem菜單包括設(shè)置環(huán)境變量、工作路徑、圖紙尺寸大小、字體、快捷鍵等。lHelp菜單包括版權(quán)信息，幫助文件、例程等?？旖莨ぞ邫?快捷工具欄分為主工具欄和元器件工具欄。 主工具欄包括文件工具、視圖工具、編輯工具、設(shè)計(jì)工具4個(gè)部分，每個(gè)工具欄提供若干快捷按鈕。 元器件工具欄包括方式選擇、配件模型、繪制圖形3個(gè)部分，每個(gè)工具欄提供若干快捷按鈕。文件工具按鈕 文件工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l新建設(shè)計(jì)l打開已有設(shè)計(jì)l保存設(shè)計(jì)l導(dǎo)入文件l導(dǎo)出文件l打印設(shè)計(jì)文檔l標(biāo)識(shí)輸出區(qū)域視圖工具按鈕 視圖工具

14、按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l刷新l網(wǎng)格開關(guān)l原點(diǎn)l選擇顯示中心l放大l縮小l全圖顯示l區(qū)域縮放編輯工具按鈕 編輯工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l撤銷l重做l剪切l(wèi)復(fù)制l粘貼l復(fù)制選中對象l移動(dòng)選中對象l旋轉(zhuǎn)選中對象l刪除選中對象l從器件庫選元器件l制作器件l封裝工具l釋放元件設(shè)計(jì)工具按鈕 設(shè)計(jì)工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l自動(dòng)布線l查找l屬性分配工具l設(shè)計(jì)瀏覽器l新建圖紙l刪除圖紙l退到上層圖紙l生成元件列表l生成電器規(guī)則檢查報(bào)告l創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表方式選擇工具按鈕 方式選擇工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l選擇即時(shí)編輯元件l選擇放置元件l放置節(jié)點(diǎn)l放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)l放置文本l繪制總線l放置子電路圖 配件模型工具按鈕 配件模型工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l端點(diǎn)方式，有VCC、地、輸出、輸入等l器件引腳方式，用于繪制各種引腳l仿真圖表l錄音機(jī)l信號(hào)發(fā)生器l電壓探針l電流探針l虛擬儀表圖形繪制工具按鈕 圖形繪制工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l繪制直線l繪制方框l繪制圓l繪制圓弧l繪制多邊形l編輯文本l繪制符號(hào)l繪制原點(diǎn)元器件方向選擇按鈕 元器件方向選擇按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l向右旋轉(zhuǎn)90度l向左旋轉(zhuǎn)90度l水平翻轉(zhuǎn)l垂直翻轉(zhuǎn)仿真工具按鈕 仿真工具按鈕從左往右各按鈕功能依次為：l全速運(yùn)行l(wèi)單步運(yùn)行l(wèi)暫停l停止l原理圖編輯窗口用來繪制原理圖，藍(lán)色方框內(nèi)