單片機入門教程

1、Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1 1/30/30 單片機入門教程單片機入門教程凱恩單片機工作室20092009年年5 5月月Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2 2/30/30目錄v單片機簡介v軟件的架構(gòu)v單片機控制外圍器件Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 3 3/30/30多板機微型計算機的應用形態(tài)微型計算機的應用形態(tài) 從應用形態(tài)上，微機可以分成三種：從應用形態(tài)上，微機可以分成三種

2、：多板機（系統(tǒng)機）多板機（系統(tǒng)機） 將將CPUCPU、存儲器、存儲器、I/OI/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機板（即微機主接口電路和總線接口等組裝在一塊主機板（即微機主板）。各種適配板卡插在主機板的擴展槽上并與電源、軟板）。各種適配板卡插在主機板的擴展槽上并與電源、軟/ /硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)等裝在同一機箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計算機系統(tǒng)等裝在同一機箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計算機系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機）。（簡稱系統(tǒng)機）。 工業(yè)工業(yè)PCPC機機 也屬于多板機。也屬于多板機。Copyright Reserved byCopyright Reser

3、ved byPage Page 4 4/30/30單板機單板機單板機 將將CPUCPU芯片、芯片、存儲器存儲器芯片、芯片、I/OI/O接口接口芯片和簡單的芯片和簡單的I/OI/O設備設備（小鍵盤、（小鍵盤、LEDLED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序監(jiān)控程序（固化在（固化在ROMROM中），就構(gòu)成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。中），就構(gòu)成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。單板機單板機Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 5 5/30/30單板機v 單板機的單板機的I

4、/OI/O設備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微設備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計算機原理的型計算機原理的教學教學及及簡單的測控系統(tǒng)簡單的測控系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。，現(xiàn)在已很少使用。Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 6 6/30/30單片機 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/OI/O接口電路，從而構(gòu)成了接口電路，從而構(gòu)成了單單芯片微型計算機，即單片機芯片微型計算機，即單片機。 三種應用形態(tài)的比較三種應用形態(tài)的比較 ：單板機單板機單片機單片機系統(tǒng)

5、機（多板機）系統(tǒng)機（多板機）Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 7 7/30/30學單片機需要具備的條件v 與以前所學的知識關聯(lián)很少；v 對器件的概念基本上是從0開始；v 如果要用C語言編程，需具備一定的C語言基礎；v 所有人都站在了同一起跑線上；Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 8 8/30/30單片機的主要組成 8位CPU 4kbytes 程序存儲器(ROM)(52為8K) 256bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM) （52有384bytes的RAM） 32

6、條I/O口線 111條指令，大部分為單字節(jié)指令 21個專用寄存器 2個可編程定時/計數(shù)器 5個中斷源，2個優(yōu)先級（52有6個） 一個全雙工串行通信口 外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB 外部程序存儲器尋址空間為64kB 邏輯操作位尋址功能 雙列直插40PinDIP封裝 單一+5V電源供電 Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 9 9/30/3080C51的引腳封裝Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1010/30/30內(nèi)部結(jié)構(gòu)Copyright Reserved

7、byCopyright Reserved byPage Page 1111/30/30v CPU：由運算和控制邏輯組成，同時還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；v RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；v ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；v I/O口：四個8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出；v T/C：兩個定時/記數(shù)器，既可以工作在定時模式，也可以工作在記數(shù)模式；v 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；v 一個全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與微機之間的串行通信；v 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，石英

8、晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12M。Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1212/30/30單片機最小系統(tǒng)Y122.1184C915PC810uFS1SW-PBALEWRRDRXDTXDINT0EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSE

9、N29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189S52VCCPSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCR610KR4101R510KC1015PX1X2Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1313/30/30v P0P3：通用I/O口；v VCC：電源端，一般接5V；v GND：電源地；v XTAL1，XTAL2：外接晶體振蕩器，不能超過24M；需加微調(diào)電容，一般為30pF；v

10、 RST/VPD：復位端，平時為低電平；v ALE/PROG：地址鎖存允許信號端；v EA/Vpp：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端；Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1414/30/30時鐘電路（a）內(nèi)部時鐘電路；（b） HMOS型外部振蕩源 (C) CHMOS型外部振蕩源 Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1515/30/30單片機工作的基本時序v 機器周期和指令周期v （1） 振蕩周期: 也稱時鐘周期, 是指為單片機提供時鐘脈沖信號的

11、振蕩源的周期。 v （2） 機器周期: 一個機器周期包含 6 個狀態(tài)周期S1S6, 也就是 12 個時鐘周期。 在一個機器周期內(nèi), CPU可以完成一個獨立的操作。 v （3） 指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時間。 每條指令執(zhí)行時間都是有一個或幾個機器周期組成。MCS - 51 系統(tǒng)中, 有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。 Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1616/30/30時鐘電路引腳XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入端。當采用外部振蕩器時，該引腳

12、接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。 XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當采用外部振蕩器時，此引腳應懸空。Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1717/30/30控制信號引腳v RST/VPDRST/VPD:RST:RST是復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持是復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持2 2個機器周期的個機器周期的高電平時，就可以完成復位操作。高電平時，就可以完成復位操作。上電復位按鍵復位Copyright Reserve

13、d byCopyright Reserved byPage Page 1818/30/30中斷矢量地址表中斷源中斷源 中斷服務程序入口地址中斷服務程序入口地址外部中斷0 0003H定時計數(shù)器0溢出000BH外部中斷10013H定時計數(shù)器1溢出001BH 串行口0023H定時器2(8052才有) 002BHCopyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1919/30/30外部中斷v 電平觸發(fā)：選擇電平觸發(fā)時，單片機在每個機器周期檢查中斷源口線，檢測到低電平，即置位中斷請求標志，向CPU請求中斷；v 邊沿觸發(fā)：單片機在上一個機器周期檢測到中

14、斷源口線為高電平，下一個機器周期檢測到低電平，即置位中斷標志，請求中斷；v 邊沿觸發(fā)，當從高至低電平轉(zhuǎn)變時，觸發(fā)產(chǎn)生；低電平保持多久都只產(chǎn)生一次。Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2020/30/30開發(fā)板介紹Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2121/30/30C代碼#includeunsigned char Flag = 0 x3f;main( ) P1 = 0 x55;While(1)if(Flag = 0)Flag = 0 x3f;P1 = P1;

15、Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2222/30/30軟件架構(gòu)v 頭文件v 入口 - mainv 主架構(gòu) - while(1)v 順序執(zhí)行和程序調(diào)用 - 函數(shù)v 注釋v 對齊Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2323/30/30匯編代碼 org0000h jmpmain org0100hmain:movp1,#55hamain:mov r0,#3fhloop:djnzr0,loop cpla movp1,a jmpamain endCopyright Re

16、served byCopyright Reserved byPage Page 2424/30/30C的優(yōu)勢v開發(fā)速度優(yōu)于匯編語言； v軟件的可讀性和可維護性顯著改善； v提供了庫函數(shù)包含許多標準子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力； v關鍵字及控制轉(zhuǎn)移方式更接近人的思維方式； v方便進行多人聯(lián)合開發(fā)，進行模塊化軟件設計； vC語言本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，移植方便； v適合運行嵌入式實時操作系統(tǒng)； Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2525/30/30單片機控制繼電器v原理圖v驅(qū)動原理： 1、當單片機的P3.6引腳輸出低電平時

17、，三極管T5飽和導通，5V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點亮，繼電器的常開觸點閉合，相當于開關閉合。 2、當單片機的P3.6引腳輸出高電平時，三極管T5截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點釋放，相當于開關斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會產(chǎn)生一個較高電壓的感應電動勢，線圈產(chǎn)生的感應電動勢則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護了三極管免被擊穿，也消除了感應電動勢對其他電路的干擾，這就是二極管D1的保護作用。Copyright Reserved byCopyri

18、ght Reserved byPage Page 2626/30/30繼電器介紹v 種類:電磁繼電器：由控制電流通過線圈所產(chǎn)生的電磁吸力驅(qū)動磁路中的可動部分而實現(xiàn)觸點開、閉或轉(zhuǎn)換功能的繼電器熱繼電器：利用熱效應而動作的繼電器。v引腳：4個 6個等六個腳的有兩個腳是線圈腳，也就是和單片機上輸出端連接的，兩腳之間有電阻另外四個腳是兩個公共點，和一個常開，一個常閉！(如果什么都沒有，用萬用表R檔測量一下，先測出線圈的兩個接點，然后分別測出吸合狀態(tài)和釋放狀態(tài)各接點間的通，斷狀態(tài))四個腳的很簡單，兩個腳接線圈，控制另外兩個腳開或閉。Copyright Reserved byCopyright Reser

19、ved byPage Page 2727/30/30電容v 分類瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙希電容等等，其中鉭電容和鋁電解電容有正負極之分v 極性分辨電解電容插式THT的電解電容極性為：長的一端為正極，短的一端負極(如果被剪，黑邊一側(cè)是正，白邊是負)貼片式SMD的電解電容極性為：黑色標識為負極，且要看底座：有缺口的一端為正極鉭電容鉭電容的正負極分辨：上面有色標,一條深黃線,中間一個+號為正極 插式THT的電解電容貼片式SMD的電解電容 鉭電容瓷介電容Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2828/30/30二極管v作用1、整流二極管 利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈沖直流電。 2、開關元件 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，