單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第2版)-李全利緒論

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù)教育科學(xué)“十五國家規(guī)劃課題研究成果第2版 主編 李全利 2022/9/21課程特點(diǎn)： 實(shí)踐性強(qiáng)，旨在應(yīng)用 硬件、軟件結(jié)合緊密學(xué)習(xí)方法： 課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí) 軟硬兼顧，上機(jī)實(shí)踐 廣閱書刊，用好網(wǎng)絡(luò)2022/9/22第1章 緒論電子計(jì)算機(jī)概述1.1單片機(jī)的開展過程及產(chǎn)品近況1.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程1.4Vision 集成開發(fā)環(huán)境簡介1.52022/9/231.1 電子計(jì)算機(jī)概述1.1.1 電子計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)1946年2月15日，第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世。標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時代的到來，對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響 。ENIAC2022/9/2

2、4馮諾依曼提出“程序存儲和“二進(jìn)制運(yùn)算的思想，構(gòu)建了計(jì)算機(jī)經(jīng)典結(jié)構(gòu)：2022/9/25電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了五個年代 結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。 電子管計(jì)算機(jī) 晶體管計(jì)算機(jī) 集成電路計(jì)算機(jī) 大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 2022/9/261.1.2 微型計(jì)算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài) 微處理器 1971年1月，INTEL將： 運(yùn)算器 控制器 一些存放器集成在一個芯片上-微處理器4004微處理器2022/9/27微處理器+存儲器+I/O接口= 微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī) 2022/9/28 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 分為3種： 多板機(jī)即系統(tǒng)機(jī) 工業(yè)PC機(jī) 也屬于多板機(jī)。存儲

3、器I/O接口CPUI/O接口2022/9/29 單板機(jī) 早期的單板機(jī)當(dāng)代的單板機(jī)CPU存儲器I/O接口CPU存儲器I/O接口I/O接口2022/9/210 單片機(jī) 單片機(jī)單片機(jī)內(nèi)含：CPU存儲器I/O接口2022/9/211 系統(tǒng)機(jī)桌面應(yīng)用屬于通用計(jì)算機(jī)，主要用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動化及輔助設(shè)計(jì)。 單片機(jī)嵌入式應(yīng)用屬于專用計(jì)算機(jī)，主要用于智能儀表及傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等系統(tǒng)。 單片機(jī)體積小、價(jià)格低、可靠性高，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢。 系統(tǒng)機(jī)與單片機(jī)比較 2022/9/2121.2 單片機(jī)的開展過程及產(chǎn)品近況1.2.1 單片機(jī)的開展

4、過程3個主要階段： 單片形成階段1976年，Intel推出MCS-48列單片機(jī) ：8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、27根I/O線和1個8位定時/計(jì)數(shù)器。特點(diǎn)：存儲器容量小，尋址范圍小不大于4K，無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 2022/9/213特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出。現(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種 。 結(jié)構(gòu)成熟階段 1980年，Intel推出MCS-51系列單片機(jī)：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個8位并口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。2022/9/21

5、4性能提高階段特點(diǎn)：控制性能優(yōu)異、種類繁多。 “微控制器的稱謂更能反響單片機(jī)的本質(zhì)。近年來，不斷有單片機(jī)新品出現(xiàn)。如ATMEL公司推出的單片機(jī)AT89C51RD2：8位CPU；64K字節(jié)ROM(有ISP能力；256字節(jié)RAM+1K字節(jié)的XRAM+2K字節(jié)EEPROM；1個全雙工串行口；3個16位定時/計(jì)數(shù)器；7個中斷源，4個優(yōu)先級；硬件看門狗等。2022/9/2151.2.2 單片機(jī)產(chǎn)品近況 ATMEL公司，AT89系列，F(xiàn)lash存儲器技術(shù) Philips公司，80C552系列，含ADC 華邦公司，W78C51系列，高速低價(jià) ADI公司，ADC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/

6、97系列，低壓高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速50MIPS Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC 80C51兼容產(chǎn)品：80C51主流地位已形成，與其兼容的主要產(chǎn)品有：2022/9/216 非80C51結(jié)構(gòu)產(chǎn)品：給用戶提供了更為廣泛的選擇空間，主要產(chǎn)品有： Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP430F系列，16位低功耗1.2.2 單片機(jī)產(chǎn)品近況2022/9/2171.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)上突出控制功能 可直接操作I/O端口；位操作能力突出；CPU、存儲器及I/O接口集

7、成在同一芯片內(nèi)，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響小，且不易受環(huán)境條件的影響。 使用上易于產(chǎn)品設(shè)計(jì) 單片機(jī)品種和型號多；引腳少，體積小印制板減可以較小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活精巧。2022/9/2181.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域智能儀器儀表 機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)時工業(yè)控制分布式系統(tǒng)的前端模塊家用電器2022/9/2191.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程1.4.1 指令及目標(biāo)碼 單片機(jī)自身無開發(fā)能力，須借助開發(fā)機(jī)完成： 排除硬件故障和軟件錯誤 程序固化到程序存儲器芯片中。 正確的硬件設(shè)計(jì)和良好的軟件功能設(shè)計(jì)是一個實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。完成該目標(biāo)的過程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。2022/9/220 指令的表示形式

8、指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，按一定的順序以二進(jìn)制碼的形式存放于程序存儲器。如：04H:累加器A的內(nèi)容加1，難記！0000 0100B04HINC A，記憶容易。稱為符號指令。2022/9/221 匯編或編譯，將符號指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼的過程稱為匯編。常用的匯編方法有三種： 手工匯編 駐留匯編利用開發(fā)機(jī)的駐留匯編程序 交叉匯編利用普通的PC機(jī)現(xiàn)在還常采用高級語言如C51進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。2022/9/2221.4.2 開發(fā)過程 電路板制作 使用Protel99SE軟件設(shè)計(jì) 制版、安裝器件、焊接2022/9/223 目標(biāo)文件生成 利用Vision生成目標(biāo)文件 仿真：軟件仿真、硬件仿真軟件

9、界面硬件仿真器2022/9/224 目標(biāo)程序燒寫 利用編程器 編程器1.4.3 單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的進(jìn)展 在系統(tǒng)編程技術(shù)單片機(jī)可以先焊在電路板上。如：AT89S52 在應(yīng)用編程技術(shù)具有ISP及IAP能力。如：SST89E58 2022/9/2251. 5 Vision集成開發(fā)環(huán)境簡介1.5.1 Vision的界面2022/9/2261.5.2 目標(biāo)程序的生成 建立工程、配置工程、編譯工程2022/9/2271.5.3 仿真調(diào)試 軟件模擬-用于算法模擬 硬件仿真-用于硬件調(diào)試 調(diào)試步驟： Debug菜單，單擊Start/Stop Debug Session 選擇Debug菜單的Run或Step等命令 觀察存儲器、存放器、片內(nèi)外設(shè)等狀態(tài)*靈活利用虛擬串口與單片機(jī)串口交互信息2022/9/2281.5.4 例如步驟 建立文件夾lx1 編輯以下文件，lx1.asm存盤 ORG 0000H MAIN:MOV A,#0FEH; LOOP:MOV P2,A AJMP LOOP END 建立工程，以lx1存