單片機(jī)仿真與制作（基于Proteus ISIS）課件 任務(wù)1.讓一只LED閃爍起來

目錄【任務(wù)要求】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【知識鏈接】1.單片機(jī)簡介2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境3.ProteusISIS仿真環(huán)境4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境5.配套實驗板【任務(wù)實施】【任務(wù)小結(jié)】【復(fù)習(xí)思考】

任務(wù)要求制作一個單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板控制一只LED燈閃爍。能通過更改程序來更改LED燈閃爍的頻率。學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉單片機(jī)的基本概念；掌握單片機(jī)的硬件開發(fā)環(huán)境；掌握單片機(jī)的軟件開發(fā)環(huán)境；掌握單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本流程；能下載程序到所制作的電路板中并調(diào)試。知識鏈接-1.單片機(jī)簡介微型計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)——常見的微機(jī)外形臺式微機(jī)便攜式微機(jī)立式微機(jī)1)定義及特點知識鏈接-1.單片機(jī)簡介運(yùn)算器控制器CPU存儲器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)1)定義及特點知識鏈接-1.單片機(jī)簡介CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲器定義：單片微型計算機(jī)是指集成在一個芯片上的微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)——單片機(jī)實質(zhì)上就是一個芯片1)定義及特點知識鏈接-1.單片機(jī)簡介單片機(jī)的特點體積小，重量輕電源單一，功耗低功能強(qiáng)，價格低運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高可以嵌入到電子產(chǎn)品中——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)1)定義及特點知識鏈接-1.單片機(jī)簡介2）單片機(jī)種類

◆目前8位單片機(jī)仍是單片機(jī)的主流機(jī)型；◆生產(chǎn)廠商：◆單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由4位機(jī)到8位機(jī),再到16位機(jī)的發(fā)展過程美國微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美國英特爾公司的MCS-48和MCS-51系列，美國摩托羅拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國齊洛格公司的Z8系列，日本電氣公司的μPD78××系列，美國莫斯特克公司和仙童公司合作生產(chǎn)的F8（3870）系列等。

知識鏈接-1.單片機(jī)簡介3)8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)時鐘電路CPUROMRAMT0T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ3)8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)知識鏈接-1.單片機(jī)簡介4)單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)方面民用方面電訊方面汽車方面（a）原理圖中單片機(jī)引腳（b）實物中的單片機(jī)引腳5)8051單片機(jī)引腳功能知識鏈接-1.單片機(jī)簡介P3口線的第二功能VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、振蕩電路：XTAL1、XTAL23、復(fù)位引腳：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址鎖存控制信號1、電源線：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：訪問程序存儲控制信號6、PSEN：外部ROM讀選通信號RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C515)8051單片機(jī)引腳功能5)8051單片機(jī)引腳功能--電源引腳第40腳（Vcc）為電源引腳正端，第20腳（GND）為接地引腳。這兩個引腳在原理圖中通常為隱藏。單片機(jī)通常工作電壓為4V～5.5V，部分低壓單片機(jī)工作電壓為3V。

知識鏈接-1.單片機(jī)簡介VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSEN1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C515）8051單片機(jī)引腳功能--外接晶振引腳第18、19腳XTAL1、XTAL2，這兩個引腳用來接時鐘電路，為單片機(jī)提供時鐘脈沖。在MCS-51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2

。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的時鐘電路。知識鏈接-1.單片機(jī)簡介常用單片機(jī)時鐘電路5)8051單片機(jī)引腳功能--外接晶振引腳※※※注意時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時鐘脈沖信號。請讀者特別注意時鐘脈沖與振蕩脈沖之間的二分頻關(guān)系，否則會造成概念上的錯誤。一般電容C1和C2取30pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.2MHz～24MHz。晶體振蕩頻率高,則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51單片機(jī)在通常情況下使用6MHz、11.0592MHz或12MHz的振蕩頻率。知識鏈接-1.單片機(jī)簡介5)8051單片機(jī)引腳功能—復(fù)位引腳知識鏈接-1.單片機(jī)簡介（a）上電復(fù)位電路（b）按鍵復(fù)位電路995)8051單片機(jī)引腳功能--輸入輸出引腳知識鏈接-1.單片機(jī)簡介4個8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；均可作為雙向I/O端口使用。P0：訪問片外擴(kuò)展存儲器時，

復(fù)用為低8位地址線和數(shù)據(jù)線

P2：高8位地址線。P1：雙向I/O端口

P3：第二功能VCCVSSRSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSEN1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C51RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/6)單片機(jī)最小系統(tǒng)知識鏈接-1.單片機(jī)簡介定義：單片機(jī)最小系統(tǒng)就是能使單片機(jī)工作的最少的器件構(gòu)成的系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖6)單片機(jī)最小系統(tǒng)知識鏈接-1.單片機(jī)簡介萬能板制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)實物圖6)單片機(jī)最小系統(tǒng)知識鏈接-1.單片機(jī)簡介雙面板制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)實物圖1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15EPROM27641

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15EPROM27641

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

31302928272625242422211

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15RAM62641

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15RAM6264

80318751805189C51片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM256B（字節(jié)）4K64K64K7)8051單片機(jī)存儲器MCS-51存儲器結(jié)構(gòu)7)8051單片機(jī)存儲器——程序存儲器程序存儲器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序執(zhí)行的起始單元,

在這三個單元存放一條

無條件轉(zhuǎn)移指令中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷8位．．．0FFFH0FFEHEA=1EA=0程序存儲器資源分布中斷入口地址0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0區(qū)R0R7R0R7R0R7R0R71區(qū)2區(qū)3區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F78070030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)內(nèi)部RAM存儲器

11第3區(qū)18H~1FH

01第1區(qū)08H~0FHRS1RS0寄存器區(qū)片內(nèi)RAM地址

00第0區(qū)00H~07H10第2區(qū)10H~17H工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS17)8051單片機(jī)存儲器——數(shù)據(jù)存儲器注意:一個單元地址對應(yīng)有8個位地址

MSB——MostSignificantBit（最高有效位）

LSB——LeastSignificantBit（最低有效位）單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM位尋址區(qū)位地址表高128個單元☆離散分布有21個特殊功能寄存器SFR?！?/p>

11個可以進(jìn)行位尋址。☆特別提示：對SFR只能使用直接尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，也可用寄存器單元地址。1)KeiluVision2綠色版的安裝知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境直接將KeiluVision2綠色版軟件解壓到C盤根目錄即可使用。2)啟動知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境KeiluVision2編輯界面。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境建立一個新工程。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境選擇單片機(jī)的型號。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境建立一個新工程完成后的界面。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境新建一個C文件。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境添加C文件到工程。3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境輸入C語言源程序并編譯。#include<reg51.h> //包含庫函數(shù)reg51.h進(jìn)來sbitLED=P0^0; //聲明變量LED指向單片機(jī)的P0.0口main() //主函數(shù)，void指空類型，沒有返回值{ unsignedint

i; //聲明i是一個無符號整型變量（0~65535） while(1) //無窮循環(huán) { LED=1; //P0.0設(shè)置為高電平 for(i=0;i<30000;i++); //循環(huán)30000次，延時一段時間 LED=0; //P0.0設(shè)置為低電平 for(i=0;i<30000;i++); //循環(huán)30000次，延時一段時間 }}編譯3)簡單程序的調(diào)試知識鏈接-2.KeiluVision2集成開發(fā)環(huán)境設(shè)置使輸出HEX文件。1)啟動ProteusISIS知識鏈接-3.ProteusISIS仿真環(huán)境2)工作界面知識鏈接-3.ProteusISIS仿真環(huán)境3)基本操作知識鏈接-3.ProteusISIS仿真環(huán)境打開已有的仿真電路圖3)基本操作知識鏈接-3.ProteusISIS仿真環(huán)境加載HEX至單片機(jī)雙擊單片機(jī)AT89C51（或者右鍵單擊AT89C51，然后選擇“編輯屬性”），將出現(xiàn)“編輯元件”對話框，在ProgramFile選項中瀏覽選擇介紹KeiluVision2過程中產(chǎn)生的文件“任務(wù)1.hex”，然后點擊確定3)基本操作知識鏈接-3.ProteusISIS仿真環(huán)境開始仿真點擊“

”中的第一個按鈕（或者菜單調(diào)試/執(zhí)行）1)STC-ISP軟件的安裝知識鏈接-4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境STC-ISP軟件為宏晶科技官網(wǎng)提供的免費(fèi)軟件，下載網(wǎng)站為:“/”，下載時有多個版本可選，建議讀者最好下載綠色版的，安裝時只需要直接解壓就可以使用了，解壓目錄不限，如本書解壓是到“d:\C51\STC-ISP\”下就可以了。2)使用STC-ISP程序下載知識鏈接-4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境硬件連線安裝串口線驅(qū)動：

第一次使用時需安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動：連上開發(fā)板，運(yùn)行所要安裝的驅(qū)動，驅(qū)動文件見隨書光盤，XP系統(tǒng)請運(yùn)行“\USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動\xp\PL2303-XP.exe”，W7系統(tǒng)運(yùn)行文件“\USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動\w7\PL2303-W7.exe”。知識鏈接-4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境2)使用STC-ISP程序下載查看串口號知識鏈接-4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境2)使用STC-ISP程序下載2)使用STC-ISP程序下載知識鏈接-4.STC-ISP實驗板程序下載環(huán)境啟動雙擊打開解壓目錄中的“STC_ISP_V483.exe”文件即可step1step2step3Step4:默認(rèn)選項Step5:2個都勾選配套實驗板實物圖知識鏈接-5.配套實驗板配套實驗板電路原理圖知識鏈接-5.配套實驗板實驗板IO口分配8*LED：接P0口8位4位7段共陽極數(shù)碼管：段碼接P0口8位，位選碼從左至右依次接P2.0，P2.1，P2.2，P2.34*4矩陣鍵盤:接P1口8位通訊芯片MAX232：接P3.0，P3.12個獨(dú)立按鍵：分別接P3.2，P3.3紅外解碼芯片：接P3.218B20溫度傳感器：接P3.5蜂鳴器：接P3.6繼電器：接P3.7知識鏈接-5.配套實驗板任務(wù)實施1)準(zhǔn)備元器件序號種類標(biāo)號參數(shù)序號種類標(biāo)號參數(shù)1電阻R110k5電容C310uF2電阻R2220歐6單片機(jī)U1STC89C523電容C130pf7發(fā)光二極管D1LED紅4電容C230pf8晶振X111.0592M任務(wù)實施2)搭建硬件電路對于無電烙鐵焊接經(jīng)驗的讀者，需要先練習(xí)電路板焊接，找一塊萬能板練習(xí)約1個小時即可。用萬能板焊接本次任務(wù)有較大難度，需要很好的焊接基礎(chǔ)（但本書后續(xù)的任務(wù)只是在本次焊接基礎(chǔ)上添加一小部分電路，相對較容易）；相反，用本書配套的雙面PCB板制作本次任務(wù)的電路非常簡單，只要稍作電路板焊接練習(xí)后即可完成本次制作。讀者應(yīng)根據(jù)自身條件選擇合適的制作方法，建議讀者采用本書配套的雙面PCB板制作本次任務(wù)的電路。任務(wù)實施2)搭建硬件電路仿真電路圖任務(wù)實施2)搭建硬件電路配套實驗板LED部分的電路原理圖任務(wù)實施2)搭建硬件電路電路制作實物照片-雙面板任務(wù)實施2)搭建硬件電路電路制作實物照片-萬能板正面任務(wù)實施2)搭建硬件電路電路制作實物照片-萬能板背面任務(wù)實施3)程序設(shè)計讓一只LED閃爍起來程序流程任務(wù)實施3)程序設(shè)計讓一只LED閃爍起來程序清單#include<reg51.h> //包含庫函數(shù)reg51.h