單片機(jī)入門教程

1、Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 1 1/30/30 單片機(jī)入門教程單片機(jī)入門教程凱恩單片機(jī)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(jī)簡介v軟件的架構(gòu)v單片機(jī)控制外圍器件Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 3 3/30/30多板機(jī)微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種：從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種

2、：多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 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(jī)板（即微機(jī)主接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)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(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。 工業(yè)工業(yè)PCPC機(jī)機(jī) 也屬于多板機(jī)。也屬于多板機(jī)。Copyright Reserved byCopyright Reser

3、ved byPage Page 4 4/30/30單板機(jī)單板機(jī)單板機(jī) 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(shè)備設(shè)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(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。中），就構(gòu)成了一臺單板微型計(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。單板機(jī)單板機(jī)Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 5 5/30/30單板機(jī)v 單板機(jī)的單板機(jī)的I

4、/OI/O設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理的型計(jì)算機(jī)原理的教學(xué)教學(xué)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(jī) 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(jì)算機(jī)，即單片機(jī)芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。 三種應(yīng)用形態(tài)的比較三種應(yīng)用形態(tài)的比較 ：單板機(jī)單板機(jī)單片機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)

5、機(jī)（多板機(jī)）系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 7 7/30/30學(xué)單片機(jī)需要具備的條件v 與以前所學(xué)的知識關(guān)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(chǔ)；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(jī)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(gè)專用寄存器 2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級（52有6個(gè)） 一個(gè)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(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)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(yùn)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(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出；v T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；v 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；v 一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；v 片內(nèi)振蕩器和時(shí)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(jī)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(fù)位端，平時(shí)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(shí)鐘電路（a）內(nèi)部時(shí)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(jī)工作的基本時(shí)序v 機(jī)器周期和指令周期v （1） 振蕩周期: 也稱時(shí)鐘周期, 是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號的

11、振蕩源的周期。 v （2） 機(jī)器周期: 一個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期S1S6, 也就是 12 個(gè)時(shí)鐘周期。 在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi), CPU可以完成一個(gè)獨(dú)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(shí)間。 每條指令執(zhí)行時(shí)間都是有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)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(shí)鐘電路引腳XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機(jī)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(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，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(jī)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(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)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(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持2 2個(gè)機(jī)器周期的個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。上電復(fù)位按鍵復(fù)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(wù)程序入口地址中斷服務(wù)程序入口地址外部中斷0 0003H定時(shí)計(jì)數(shù)器0溢出000BH外部中斷10013H定時(shí)計(jì)數(shù)器1溢出001BH 串行口0023H定時(shí)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(shí)，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期檢查中斷源口線，檢測到低電平，即置位中斷請求標(biāo)志，向CPU請求中斷；v 邊沿觸發(fā)：單片機(jī)在上一個(gè)機(jī)器周期檢測到中

14、斷源口線為高電平，下一個(gè)機(jī)器周期檢測到低電平，即置位中斷標(biāo)志，請求中斷；v 邊沿觸發(fā)，當(dāng)從高至低電平轉(zhuǎn)變時(shí)，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(hù)性顯著改善； v提供了庫函數(shù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力； v關(guān)鍵字及控制轉(zhuǎn)移方式更接近人的思維方式； v方便進(jìn)行多人聯(lián)合開發(fā)，進(jìn)行模塊化軟件設(shè)計(jì)； vC語言本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，移植方便； v適合運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)； Copyright Reserved byCopyright Reserved byPage Page 2525/30/30單片機(jī)控制繼電器v原理圖v驅(qū)動原理： 1、當(dāng)單片機(jī)的P3.6引腳輸出低電平時(shí)

17、，三極管T5飽和導(dǎo)通，5V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點(diǎn)亮，繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于開關(guān)閉合。 2、當(dāng)單片機(jī)的P3.6引腳輸出高電平時(shí)，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(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)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(gè)較高電壓的感應(yīng)電動勢，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動勢對其他電路的干擾，這就是二極管D1的保護(hù)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(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)開、閉或轉(zhuǎn)換功能的繼電器熱繼電器：利用熱效應(yīng)而動作的繼電器。v引腳：4個(gè) 6個(gè)等六個(gè)腳的有兩個(gè)腳是線圈腳，也就是和單片機(jī)上輸出端連接的，兩腳之間有電阻另外四個(gè)腳是兩個(gè)公共點(diǎn)，和一個(gè)常開，一個(gè)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(gè)接點(diǎn)，然后分別測出吸合狀態(tài)和釋放狀態(tài)各接點(diǎn)間的通，斷狀態(tài))四個(gè)腳的很簡單，兩個(gè)腳接線圈，控制另外兩個(gè)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(jìn)的聚丙希電容等等，其中鉭電容和鋁電解電容有正負(fù)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(fù)極(如果被剪，黑邊一側(cè)是正，白邊是負(fù))貼片式SMD的電解電容極性為：黑色標(biāo)識為負(fù)極，且要看底座：有缺口的一端為正極鉭電容鉭電容的正負(fù)極分辨：上面有色標(biāo),一條深黃線,中間一個(gè)+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(guān)元件 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，