《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（匯編語(yǔ)言）（第二版）》課件 項(xiàng)目一 認(rèn)識(shí)單片機(jī)

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（匯編語(yǔ)言）（第二版）全國(guó)高級(jí)技工學(xué)校電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)教材1項(xiàng)目一認(rèn)識(shí)單片機(jī)2認(rèn)識(shí)單片機(jī)圖１－０－１單片機(jī)芯片當(dāng)今社會(huì)，單片機(jī)已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡，其中應(yīng)用最廣泛的便是自動(dòng)化領(lǐng)域。這些自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心部件之一就是單片機(jī)，它使得傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備變得智能化，例如自動(dòng)生產(chǎn)線控制、電動(dòng)機(jī)控制、溫度控制等。如圖１－０－１所示是常見(jiàn)的ＳＴＣ單片機(jī)芯片。3任務(wù)１認(rèn)識(shí)單片機(jī)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用任務(wù)2

單片機(jī)最小系統(tǒng)制作4任務(wù)１認(rèn)識(shí)單片機(jī)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用5學(xué)習(xí)目標(biāo)１.了解單片機(jī)的發(fā)展情況。２.通過(guò)查詢資料，知道單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用。３.能識(shí)別ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)型號(hào)。４.能熟記ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)引腳功能。５.能自行查詢資料，并與他人分享單片機(jī)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。6任務(wù)引入單片機(jī)是各種自動(dòng)控制、智能檢測(cè)系統(tǒng)的核心部件，掌握其結(jié)構(gòu)、功能和作用，對(duì)于設(shè)計(jì)符合需求的智能產(chǎn)品是十分必要的。本任務(wù)就來(lái)認(rèn)識(shí)ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)中有代表性的ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ單片機(jī)芯片的型號(hào)、引腳，熟悉其引腳功能及應(yīng)用。7相關(guān)知識(shí)一、初識(shí)單片機(jī)１.單片機(jī)的概念單芯片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是在一塊芯片上集成了中央處理器（ＣＰＵ）、存儲(chǔ)器、Ｉ／Ｏ接口電路等功能部件而構(gòu)成的一個(gè)完整的單芯片微型計(jì)算機(jī)，通常單片機(jī)又被稱為微型處理器（ＭＣＵ）。２.單片機(jī)的特點(diǎn)（１）體積小、成本低、有優(yōu)異的性價(jià)比。（２）集成度高、有很高的可靠性、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（３）低功耗、低電壓、抗干擾能力強(qiáng)。（４）擴(kuò)展功能強(qiáng)。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。8相關(guān)知識(shí)一、初識(shí)單片機(jī)３.單片機(jī)的應(yīng)用由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類(lèi)生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，常見(jiàn)產(chǎn)品如圖１－１－１所示。圖１－１－１常見(jiàn)產(chǎn)品9相關(guān)知識(shí)10二、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的結(jié)構(gòu)３.單片機(jī)的應(yīng)用圖１－１－２５１單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖１－１－３ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖５１單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖１－１－２所示。代表性的ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖１－１－３所示。相關(guān)知識(shí)二、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的結(jié)構(gòu)３.單片機(jī)的應(yīng)用ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)內(nèi)部主要包括以下幾大部分：（１）中央處理器ＣＰＵ。（２）振蕩器和時(shí)鐘電路。（３）并行輸入／輸出（Ｉ／Ｏ）接口。（４）定時(shí)／計(jì)數(shù)器。（５）全雙工串行通信口。（６）中斷源。（７）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ＲＡＭ。（８）程序存儲(chǔ)器ＲＯＭ。11相關(guān)知識(shí)12三、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的型號(hào)識(shí)讀、封裝及引腳功能１.單片機(jī)型號(hào)識(shí)讀單片機(jī)種類(lèi)繁多，發(fā)展迅速，主要的代表性單片機(jī)廠商有：Ｒｅｎｅｓａｓ、ＴＩ、ＳＴ、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ、ＡＲＭ、ＳＴＣ、ＮＸＰ、Ｉｎｆｉｎｅｏｎ、ＰＳｏＣ等。各大公司生產(chǎn)的單片機(jī)都有自己的型號(hào)編碼規(guī)則，用戶依據(jù)單片機(jī)的型號(hào)編碼可以很方便地了解單片機(jī)性能、封裝、適用范圍等信息。例如，ＳＴＣ８９系列單片機(jī)的命名規(guī)則如圖１－１－４所示。圖１－１－４ＳＴＣ８９系列單片機(jī)的命名規(guī)則相關(guān)知識(shí)13三、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的型號(hào)識(shí)讀、封裝及引腳功能２.單片機(jī)的封裝目前單片機(jī)的種類(lèi)繁多，各個(gè)企業(yè)推出了適合于相關(guān)領(lǐng)域的封裝。５１系列單片機(jī)比較主流的封裝形式有ＰＤＩＰ、ＰＬＣＣ、ＬＱＦＰ和ＳＯＰ四種封裝形式。例如，ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ單片機(jī)包含有ＰＤＩＰ４０、ＰＬＣＣ４４、ＬＱＦＰ３２和ＳＯＰ３２封裝，如圖１－１－５所示。圖１－１－５ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ單片機(jī)的封裝相關(guān)知識(shí)三、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的型號(hào)識(shí)讀、封裝及引腳功能3.單片機(jī)引腳功能ＰＤＩＰ４０封裝的ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)共有４０個(gè)引腳，如圖１－１－６所示。其引腳可以劃分為以下四大類(lèi)：圖１－１－６ＰＤＩＰ４０封裝的ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)引腳（１）電源引腳ＶＣＣ（４０腳）：電源正極。ＧＮＤ（２０腳）：電源負(fù)極，接地。（２）時(shí)鐘引腳ＸＴＡＬ１（１９腳）：內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，接外部時(shí)鐘源的輸出端。ＸＴＡＬ２（１８腳）：內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸出端，接外部晶振一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，該引腳懸空。14相關(guān)知識(shí)三、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的型號(hào)識(shí)讀、封裝及引腳功能3.單片機(jī)引腳功能（３）控制引腳ＲＳＴ（９腳）：復(fù)位腳。當(dāng)ＲＳＴ引腳出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。ＥＡ／ＶＰＰ（３１腳）：片外程序存儲(chǔ)器控制端／編程電源端。當(dāng)ＥＡ引腳為低電平時(shí)，訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器；ＶＰＰ端是片內(nèi)Ｆｌａｓｈ存儲(chǔ)器編程時(shí)允許電源＋１２Ｖ的輸入端。ＡＬＥ／ＰＲＯＧ（３０腳）：地址鎖存控制信號(hào)／ＥＰＲＯＭ編程脈沖輸入端。ＰＳＥＮ（２９腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。當(dāng)ＣＰＵ讀取外部存儲(chǔ)器時(shí)，ＰＳＥＮ為低電平，開(kāi)始對(duì)外部程序存儲(chǔ)器讀操作。（４）Ｉ／Ｏ引腳Ｐ０口（３２～３９腳）：既可作為輸入／輸出口，也可作為地址／數(shù)據(jù)復(fù)用的總線口。當(dāng)作為８位的準(zhǔn)雙向輸入／輸出口時(shí)，由于Ｐ０口內(nèi)部無(wú)上拉電阻，所以必須外接上拉電阻；當(dāng)作為地址／數(shù)據(jù)復(fù)用總線時(shí)，為低８位地址線［ＡＤ０～ＡＤ７］／數(shù)據(jù)線［Ｄ０～Ｄ７］，無(wú)需外接上拉電阻。Ｐ１口（１～８腳）：作為８位準(zhǔn)雙向輸入／輸出口，內(nèi)部帶上拉電阻。15相關(guān)知識(shí)三、ＭＣＳ－５１單片機(jī)的型號(hào)識(shí)讀、封裝及引腳功能3.單片機(jī)引腳功能Ｐ２口（２１～２８腳）：既可作為８位準(zhǔn)雙向輸入／輸出口，內(nèi)部帶上拉電阻，也可作為高８位的地址總線［Ａ８～Ａ１５］。Ｐ３口（１０～１７腳）：可作為８位準(zhǔn)雙向輸入／輸出口，內(nèi)部帶上拉電阻。除此之外，Ｐ３口還具有第二功能，見(jiàn)表１－１－１16表１－１－１任務(wù)2

單片機(jī)最小系統(tǒng)制作17學(xué)習(xí)目標(biāo)１.通過(guò)學(xué)習(xí)５１單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的組成，會(huì)繪制單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。２.能分析并向同學(xué)敘述單片機(jī)復(fù)位電路的工作過(guò)程。３.能與他人合作完成單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的制作與調(diào)試。４.學(xué)會(huì)總結(jié)制作和調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，并向他人分享經(jīng)驗(yàn)。18任務(wù)引入單片機(jī)是一塊集成度很高的芯片，但由于晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）、開(kāi)關(guān)等電路無(wú)法集成到芯片上，所以要使單片機(jī)正常工作還需要添加外部電路。本任務(wù)是用ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作單片機(jī)最小系統(tǒng)。19相關(guān)知識(shí)單片機(jī)最小系統(tǒng)是指在最少外部電路條件下，能使單片機(jī)正常工作的電路系統(tǒng)。如圖１－２－１所示是ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，主要包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源電路。圖１－２－１

ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)最小系統(tǒng)電路20相關(guān)知識(shí)一、時(shí)鐘電路１.內(nèi)部時(shí)鐘方式電路根據(jù)單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘方式的不同，ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)時(shí)鐘電路可分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖１－２－２所示。圖１－２－２ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)時(shí)鐘電路ａ）內(nèi)部時(shí)鐘方式

ｂ）外部時(shí)鐘方式ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式電路如圖１－２－２ａ所示。在ＸＴＡＬ１和ＸＴＡＬ２引腳兩端跨接一個(gè)晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常Ｃ２和Ｃ３取４７ｐＦ，晶振的頻率通常取值為１２ＭＨｚ～２５ＭＨｚ。21相關(guān)知識(shí)一、時(shí)鐘電路２.外部時(shí)鐘方式電路外部時(shí)鐘方式指單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)由外部時(shí)鐘信號(hào)提供，脈沖信號(hào)由ＸＴＡＬ１引腳輸入，ＸＴＡＬ２引腳懸空。外部時(shí)鐘方式電路如圖１－２－２ｂ所示，在單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)頻率工作范圍內(nèi)，根據(jù)用戶需要的時(shí)鐘工作頻率，從外部輸入時(shí)鐘信號(hào)。二、復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路如圖１－２－３所示。在ＲＳＴ輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。在振蕩電路運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使ＲＳＴ引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。ＣＰＵ在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直到ＲＳＴ輸入端變?yōu)榈碗娖?。?fù)位期間不產(chǎn)生ＡＬＥ及ＰＳＥＮ信號(hào)。單片機(jī)復(fù)位電路包括上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種形式。22相關(guān)知識(shí)二、復(fù)位電路如圖１－２－３ａ所示，單片機(jī)系統(tǒng)在接上電源瞬間，電容Ｃ初始狀態(tài)沒(méi)有電荷，電容兩端電壓不能突變，這時(shí)單片機(jī)的ＲＳＴ端電壓等于電源電壓，單片機(jī)復(fù)位。隨著電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后為０Ｖ，單片機(jī)正常工作。這一過(guò)程稱為上電復(fù)位。１.上電復(fù)位形式如圖１－２－３ｂ所示，將按鍵并聯(lián)在電容的兩端，當(dāng)按下按鍵時(shí)，單片機(jī)ＲＳＴ引腳連接到電源為高電平，單片機(jī)復(fù)位。松開(kāi)按鍵，單片機(jī)正常工作。２