單片機(jī)技術(shù)與實(shí)踐教案chap1暫定稿新課件

奉天承運(yùn),教務(wù)詔曰:近日偶聞理工院內(nèi)有一干才童,正當(dāng)妙齡,卻已經(jīng)頭角崢嶸，對外號稱08機(jī)制。甚感大業(yè)后繼有人,特命師范寺之教卿劉健,自接此教諭之時,即刻攜單片機(jī)秘籍傳于眾童,欽此!1奉天承運(yùn),教務(wù)詔曰:近日偶聞理工院內(nèi)有一干才童,正當(dāng)妙齡,卻已經(jīng)頭角崢嶸，對外號稱08機(jī)制。甚感大業(yè)后繼有人,特命師范寺之教卿劉健,自接此教諭之時,即刻攜單片機(jī)秘籍傳于眾童,欽此!2《單片機(jī)技術(shù)與實(shí)踐》劉健3先修課程：數(shù)字邏輯電路計(jì)算機(jī)組成原理接口技術(shù)匯編語言課程性質(zhì)：應(yīng)用型課程5第一章單片機(jī)概述1.1單片計(jì)算機(jī)名詞解釋：微處理器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心部件（CPU），并不是一臺完整的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)：將CPU和其他接口電路集成于一個芯片之中，使其具有計(jì)算機(jī)的基本功能。6單片計(jì)算機(jī)（SCMC）SingleChipMicroComputer將中央處理器，隨機(jī)存儲器，只讀存儲器，中斷系統(tǒng)，定時器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等主要微型機(jī)部件集成在一塊芯片上。單片機(jī)又可稱為微控制器（MCU）MicroControllerUnit7單片機(jī)系統(tǒng)

在單片機(jī)芯片基礎(chǔ)上，擴(kuò)展其他電路或芯片構(gòu)成具有一定應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

為控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)，系統(tǒng)和控制對象結(jié)合在一起。單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試工具。91.2單片微型計(jì)算機(jī)發(fā)展簡況1971年intel公司研制成功世界上第一臺4位微處理器；(1位的也是這一年出現(xiàn)的)1973年intel公司研制成功80808位微處理器;1976年intel公司推出MCS-48系列8位單片機(jī);1980年Intel推出首款8位單片機(jī)-8051Intel在80-82年陸續(xù)推出和8051指令系統(tǒng)完全相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同的8031、8052和8032等型號單片機(jī)，初步形成MCS-51系列，被奉為“工業(yè)控制單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)”。1084年intel出售了8051的核心技術(shù)：Philips、Atmel、Adi、Cygnal、Dallas……發(fā)展至今形成一個有近千種型號的龐大的51單片機(jī)家族。目前主要單片機(jī)廠商：Intel、Motorola、Philips、Atmel、Siemens、NS、LG、Winbond、Microchip、Epson、Nec、Cypress、Dallas、Oki、Fairchild、Fujitsu、Hitachi、Samsung、臺灣凌陽……11CPU字長：8位、16位、32位時鐘頻率：6MHz、12MHz、20MHz雙CPU結(jié)構(gòu)，處理能力大大提高CPU的發(fā)展13片內(nèi)存儲器的發(fā)展所謂片內(nèi)（相對片外）：集成在單片機(jī)芯片內(nèi)的存儲單元。擴(kuò)大存儲容量早期單片機(jī)(48系列)RAM：64—128字節(jié)ROM：1—2k字節(jié)尋址范圍：1--4k（212）新型單片機(jī)(51系列)RAM：256字節(jié)ROM：8—16k字節(jié)尋址范圍：1--64k（216）14電擦除可編程只讀存儲器E2PROM可在正常工作電壓下進(jìn)行讀寫，并能在斷電情況下，保持信息不丟失。片內(nèi)EPROM開始E2PROM化到FlashROMROM發(fā)展歷程:掩模ROM→可編程ROM(PROM寫入內(nèi)容后不能修改)→EPROM(電信號編程,紫外線擦除)→E2PROM(電信號編程,電信號擦除)→FlashROM(電擦除速度快成本低)15加強(qiáng)片內(nèi)輸入輸出功能早期單片機(jī)：并行輸入/輸出口、定時/計(jì)數(shù)器。現(xiàn)代單片機(jī)：大功率輸入/輸出口，可直接驅(qū)動VFD（熒光顯示管）；LCD（液晶顯示器）和LED（數(shù)碼顯示管）；片內(nèi)A/D、D/A轉(zhuǎn)換器；CRT控制器，LCD、LED驅(qū)動器，正弦波發(fā)生器，聲音發(fā)生器，字符發(fā)生器，頻率合成器等。17單片機(jī)制造工藝提高片內(nèi)ROM中固化應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件18MCS-51單片機(jī)基本特性8位的CPU，片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為

1～12MHz（Atmel89Cxx為0～24MHz）片內(nèi)有128/256字節(jié)RAM片內(nèi)有0K/4K/8K字節(jié)程序存儲器ROM可尋址片外64K字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM可尋址片外64K字節(jié)程序存儲器ROM片內(nèi)21/26個特殊功能寄存器（SFR）4個8位的并行I/O口（PIO）1個全雙工串行口（SIO/UART）2/3個16位定時器/計(jì)數(shù)器（TIMER/COUNTER）可處理5/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級內(nèi)置1個布爾處理器和1個布爾累加器（Cy）MCS-51指令集含111條指令191.4單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域測控系統(tǒng)、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、知能接口、計(jì)算機(jī)外設(shè)、辦公自動化、光機(jī)電一體化設(shè)備、通訊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、汽車電子、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、智能樓宇設(shè)備……211、組成：

CPU(進(jìn)行運(yùn)算、控制)RAM(數(shù)據(jù)存儲器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存儲器)PC機(jī)：上述部件以芯片形式安裝在主板上。單片機(jī)：上述部件被集成到單芯片中。通用PC包括：鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、硬/軟/光驅(qū)、音箱、打印機(jī)、掃描儀…等外設(shè)。單片機(jī)則只是一片集成電路。（……100、48、40、32、28、20、16、8條引腳）。1.5單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之異同222、功能：PC機(jī)：數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集、處理、存儲、傳輸；單片機(jī)：控制（或受控于）外設(shè)。通用計(jì)算機(jī)擅長于數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集、處理、存儲和傳輸；單片機(jī)的專長則是測控，往往嵌入某個儀器/設(shè)備/系統(tǒng)中，使其達(dá)到智能化的效果。1.5單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之異同23任務(wù)：點(diǎn)亮一個發(fā)光管（8051）拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線1、電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。2、振蕩電路：單片機(jī)是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖1接上即可。

3、復(fù)位引腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。

4、EA引腳：EA引腳接到正電源端。至此，一個單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。25程序2:CLRP1.0START:SETBP0.0JBP0.0,LIGSETBP1.0SJMPSTARTLIG:CLRP1.0SJMPSTARTEND程序１：ORG10STAR:MOVP1,#0MOVP0,#0FFHSTL:JBP0.0,$JNBP0.0,$CPLP1.0SJMPSTL;兩段程序的運(yùn)行效果是一樣的任務(wù)分析：第一個任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED。詳細(xì)內(nèi)容見:仿真教學(xué)練習(xí)1之2008_LJ1A.DSN26某天某日某產(chǎn)房，你誕生了(Powerup,上電運(yùn)行)，結(jié)果你不哭，醫(yī)生把你提起來，屁股上狠狠一巴掌，你哇哇大哭(Reset,復(fù)位成功)，護(hù)士給你檢查，看有沒有傳染病(EMI測試)，然后打預(yù)防針(絕緣處理)，沒有問題后作記錄(QCpass)，你的父母來接你回去(客戶驗(yàn)收)?；丶液竽阌辛俗约旱男麓?Pcb)，家里條件好，給你鋪六張毛巾被(六層板)，可惜上面小窟窿太多(過孔太多)，父母把奶瓶給你，你終于獲得了外部能量(PowerSupply)，否則你的自身能量會耗盡(BatterytooLow)。單片機(jī)一生一世的生活歷程27你逐漸長大，吃的也多了，給你的食物老是不夠(功耗太大，Powerwastetooheavy)，你偷偷打開冰箱狂吃一頓，結(jié)果吃的太多不消化了(過載，Overload)，差點(diǎn)繃斷腸子(Routeburn,燒斷走線)，還好你終于沒事了，不敢吃那么多了(Reducepowerwaste，降低功耗)。后來你上學(xué)了，接受好多新的知識(Newprocedure)，但是沒有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)(未調(diào)試的)，結(jié)果工作時發(fā)現(xiàn)那些知識不能照用，還要更多地學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)(Copyprocedure，拷貝程序)，不過你還是不斷發(fā)現(xiàn)臭蟲(Bug),只好請教滅蟲專家來解決(調(diào)試高手)。29終于你的工作穩(wěn)定了，你開始進(jìn)入日復(fù)一日的工作狀態(tài)(EndlessLoop)，你很煩，于是老是出錯誤(Outoforder，程序跑飛)，結(jié)果老板開始盯緊你(軟件陷阱)，你被當(dāng)場抓住修理一通，馬上老老實(shí)實(shí)干活了(程序恢復(fù))。終于有個姑娘闖入你的生活(Interrrupt，中斷)，使你忘記別的一切(優(yōu)先級最高)，你完全浸入愛河(進(jìn)入中斷服務(wù)子程序)，大手大腳地花錢(Large模式)，很快就結(jié)婚了(雙CPU運(yùn)行)，你馬上發(fā)現(xiàn)你的儲蓄不夠用了(RAMResourcetoolow），需要精簡節(jié)約(Compact模式),婚假也結(jié)束了，你又回去上班了(Reti，退出中斷服務(wù)程序)。30后來日子越過越枯燥，老婆批評你腦袋不夠用(Mips太低\每秒百萬條)，不會算計(jì)(沒有浮點(diǎn)運(yùn)算能力)，你對她的話一耳進(jìn)一耳出(FIFO),你對老婆也愛理不理了(優(yōu)先級降低)，這時一個小姑娘勾引你，你馬上動心(抗干擾能力差)，幸好你老婆及時發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)防緊守，你放棄了企圖(丟棄亂碼)。日子恢復(fù)平靜，一晃三十余年過去，你發(fā)現(xiàn)你身邊的年輕人都用全新的知識裝備著，他們都是在ARM名牌大學(xué)畢業(yè)的，開著Linux的車子，大把花著票子(海量存儲)。你低頭看自己，發(fā)現(xiàn)自己只是在51職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)，騎著Masm匯編的破單車，手里錢少的可憐(256ByteRAM內(nèi)存)。31你被迫到人才市場找工作賺點(diǎn)外快(外存貯擴(kuò)展)，但也最多只有64KB，老婆不滿意,與一ARM９私奔，你無力追敢，只好由它而去，到如今發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)是多年前的舊貨，降價處理了，你這樣的都是一麻袋一麻袋的。你長吁短嘆，終于選擇退休，靠養(yǎng)老金活著，開始疾病纏身，你的牙齒有了問題(IO口驅(qū)動力下降),你說話不清楚(TXD發(fā)射失敗)，耳朵也不靈(RXD接收不靈)，你的胃也不好，存不住食物(ALE鎖存失敗)，32你終于因心肌梗死而送到醫(yī)院，醫(yī)生手持電擊手柄給你通電(高壓測試)，但你無法蘇醒(復(fù)位失敗)，醫(yī)生只好拔掉你的輸液管(關(guān)閉電源)，你看了這個亂七八糟的世界最后一眼(實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場)，終于閉上了雙眼(PowerDown)了。醫(yī)生和護(hù)士(其它同學(xué))面無表情的甩手而去，你的親人(設(shè)計(jì)者)含淚將你送往火葬場(拉圾堆)…….33單片機(jī)的常用名詞總線:

指能為多個部件服務(wù)的信息傳送線，在微機(jī)系統(tǒng)中各個部件通過總線相互通信。地址總線:

它是傳送由CPU發(fā)出的用于選擇要訪問的器件或部件的地址。數(shù)據(jù)總線:

它是用來傳送微型機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的各種類型的數(shù)據(jù)。34匯編:是能完成一定任務(wù)的機(jī)器指令的集合。二進(jìn)制數(shù):

只有0和1兩個數(shù)碼，基數(shù)為二。16進(jìn)制數(shù):采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16個數(shù)碼，其中A-F相應(yīng)的十進(jìn)數(shù)為10-15，基數(shù)是16。指令:

是計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的一種基本操作的描述，是計(jì)算機(jī)軟件的基本單元。35存儲器:

用來存放計(jì)算機(jī)中的所有信息：包括程序、原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果及最終結(jié)果等。中斷:中斷是單片機(jī)實(shí)時地處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。當(dāng)某種內(nèi)部或外部事件發(fā)生時，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去進(jìn)行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。36掉電保護(hù):

指在正常主電源掉電時，迅速用備用直流電源供電，以保證在一段時間內(nèi)信息不會丟失，當(dāng)主電源恢復(fù)供電時，又自動切換為主電源供電。RAM隨機(jī)存取存儲器:主要用來存放各種輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果以及與外存交換的信息等，當(dāng)?shù)綦姾?，RAM中所存儲的信息都將消失。ROM只讀存儲器:ROM通過特別手段可將信息存入其中，并能長期的保存被存儲的信息，一般的情況，CPU只能對它進(jìn)行寫入操作，當(dāng)斷電后，ROM中所存儲的信息不會消失。37波特率:即每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，波特率越高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍娇臁ART通用異步接收器/發(fā)送器:

用于數(shù)據(jù)的串/并轉(zhuǎn)換，硬件UART由三部分組成：接收部分、發(fā)送部分和控制部分，接收和發(fā)送都具有雙緩沖結(jié)構(gòu)。D/A轉(zhuǎn)換:即將二進(jìn)制數(shù)量轉(zhuǎn)換成與其量值成正比的電流信號或電壓信號。A/D轉(zhuǎn)換:

即將模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，然而送計(jì)算機(jī)處理。38Eprom存儲器:

一、紫外光擦除的EPROM它的基本存儲電路由一個浮柵雪崩注入MOS管和一個普通MOS管組成。其中浮柵雪崩注入MOS管作為存儲器用，另一個普通MOS管作為地址選擇用。二、電擦除可編程E2PROM：它的某些型號編程和擦除可在普通電壓下進(jìn)行，另外，它是實(shí)行在線操作的，既在寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)之前，自動的對要寫入的單元進(jìn)行擦除。39串行方式:指數(shù)據(jù)的各位分時傳送，只需一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和若干條控制信號線。并行方式:

指數(shù)據(jù)的各位同時傳送，每一條數(shù)據(jù)都需要一條傳輸線。SLEEPMODI睡覺模式:

保證程序內(nèi)部運(yùn)行，但與外部的傳輸?shù)葎幼饕淹Ｖ沟囊环N運(yùn)行模式。40I2C:輸入與輸出共用一條傳輸線，而時鐘由另一條線控