-第一讲:绪论-单片机基础70207-PPT课件.ppt
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- 第一 绪论 单片机 基础 70207 PPT 课件
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1、主讲教师:主讲教师:王剑王剑长江大学计算机学院长江大学计算机学院本课程是一门实践性、应用性很强的学科本课程是一门实践性、应用性很强的学科仅仅听懂还不够仅仅听懂还不够,重在培养动手能力重在培养动手能力硬件硬件/软件同样重要、不可偏废软件同样重要、不可偏废 硬件是骨架,软件是皮肉器脏及思想硬件是骨架,软件是皮肉器脏及思想本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理这方面知识掌握得不够好的请自己补上这方面知识掌握得不够好的请自己补上预习、听课、复习、作业、实验环环都重要预习、听课、复习、作业、实验环环都重要用科学的方法学习用科学的方法学习每人准备一个作业本每人准备
2、一个作业本 作业和实验报告作业和实验报告可用其他课程用过而没用完的本子,但可用其他课程用过而没用完的本子,但不能不能用单页纸用单页纸,学期末作业本就是一本复习提纲。学期末作业本就是一本复习提纲。课堂授课时间分配课堂授课时间分配:(34:(34学时学时)绪 论绪绪 论论 在工业、农业、军事、保安、金融、仪器在工业、农业、军事、保安、金融、仪器仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域,大量大量单片机单片机-嵌入式嵌入式技术已经无处不在。正技术已经无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。迅
3、速改变着人们传统的生产和生活方式。请稍微留心一下我们的周围,看看身边到请稍微留心一下我们的周围,看看身边到底发生了什么变化?底发生了什么变化?单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域动作选择按钮动作选择按钮红外线传感器红外线传感器89C2051单片机单片机复复位位按按钮钮电电源源指指示示灯灯任务一:任务一:控制一盏灯点亮控制一盏灯点亮任务二:任务二:红灯周期性地点亮红灯周期性地点亮/熄灭熄灭信号检测信号检测柔性开关柔性开关集群灯控集群灯控顺序控制顺序控制/多任务定时切换多任务定时切换自动生产流水线自动生产流水线任务三:任务三:红外防盗报警红外防盗报警实时控制实时控制简单测控实例原理图单
4、单片片机机单片机与嵌入式技术 重要吗?有用吗?遥远吗?问题的答案是不言而喻的。第一讲:单片机基础本讲重点:MCS-51的基本特性;单片机的引脚与I/O口结构;存储器、堆栈与特殊功能寄存器.单片机与嵌入式单片机与嵌入式:单片微机(单片微机(Single Chip Micro-computerSingle Chip Micro-computer)微控制器(微控制器(M Micro-icro-C Controller ontroller U UnitnitMCUMCU)嵌入式微控制器(嵌入式微控制器(Embedded MicrocontrollerEmbedded Microcontroller)单
5、片机应用领域单片机应用领域:测控系统、测控系统、智能仪表智能仪表、智能接口、智能接口、办公自动化办公自动化、光机电一体化设备光机电一体化设备、通讯设备、通讯设备、网络设备网络设备、汽车、汽车电子、电子、消费类电子产品消费类电子产品、智能楼宇设备、智能楼宇设备 单片机的多元化发展单片机的多元化发展:IntelIntel MotorolaMotorola Philips Philips AtmelAtmel SiemensSiemens NSNS LGLG WinbondWinbond Microchip Microchip EPSONEPSON NECNEC CypressCypress Dal
6、lasDallas OkiOki Fairchild Fairchild FujitsuFujitsu Hitachi Hitachi SAMSUNGSAMSUNG通用通用PCPC包括:包括:键盘、显示器、鼠标、硬键盘、显示器、鼠标、硬/软软/光驱、光驱、音箱、打印机、扫描仪音箱、打印机、扫描仪等外设等外设。单片机单片机则只是一片集成电路。(则只是一片集成电路。(100100、4848、4040、3232、2828、2020、1616、8 8条引脚)。条引脚)。功能功能:PCPC机:机:数据运算、采集、处理、存储、传输;数据运算、采集、处理、存储、传输;单片机:单片机:控制(或受控于)外设。控
7、制(或受控于)外设。通用计算机擅长于数据通用计算机擅长于数据运算运算、采集、处理、存储、采集、处理、存储和传输;和传输;单片机的专长则是单片机的专长则是测控测控,往往,往往嵌入嵌入某个仪器某个仪器/设备设备/系统中,使其达到智能化的效果。系统中,使其达到智能化的效果。应用特点:个人计算机(微机):体积大,功耗大,价格高,用途较固定,属体积大,功耗大,价格高,用途较固定,属通用计通用计算机算机。易于学习掌握和使用,但用于控制时必须制。易于学习掌握和使用,但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡,并编制专门的应用软件。作或购买专用的接口卡,并编制专门的应用软件。单片机:体积小,功耗小,价格低,用途灵
8、活,无处不在,体积小,功耗小,价格低,用途灵活,无处不在,属属专用计算机。专用计算机。是一种特殊器件,需经过专门学习是一种特殊器件,需经过专门学习方能掌握应用,应用中要设计专业的硬件和软件。方能掌握应用,应用中要设计专业的硬件和软件。MCS-51单片机基本特性8 8 位的位的 CPUCPU,片内有振荡器和时钟电路片内有振荡器和时钟电路,工作频率为工作频率为 1 112MHz12MHz(Atmel 89CxxAtmel 89Cxx为为0 024MHz24MHz)片内有片内有 128/256128/256字节字节 RAMRAM片内有片内有 0K/4K/8K0K/4K/8K字节字节 程序存储器程序存
9、储器ROMROM可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 数据存储器数据存储器RAMRAM可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROM片内片内 21/2621/26个个 特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFRSFR)4 4个个8 8位位 的并行的并行I/OI/O口口(PIOPIO)1 1个个 全双工串行口全双工串行口(SIO/UARTSIO/UART)2/32/3个个1616位位 定时器定时器/计数器计数器(TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER)可处理可处理 5/65/6个个中断源,中断源,两级两级中断优先级中断优先级内置内置1 1个个布尔处理器
10、布尔处理器和和1 1个个布尔累加器布尔累加器(CyCy)MCS-51MCS-51指令集含指令集含 111111条指令条指令注意:今后将会经常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU!单片机的引脚定义从一片集成电路的角度去认识单片机MCS-51MCS-51单片机单片机4040脚脚VccVcc,GNDGND 2 2XTAL1XTAL1,XTAL2XTAL2 2 2RESETRESET 1 1EAEA/Vpp /Vpp 1 1ALEALE/PROG /PROG 1 1PSENPSEN 1 1P0.0P0.7 P0.0P0.7 8 8 P1.0P1.7 P1.0P1.7 8 8 P2.0
11、P2.7 P2.0P2.7 8 8 P3.0P3.7 P3.0P3.7 8 8XTAL1,XTAL2:XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入片内振荡电路输入/输出端输出端151545pf45pfx2x21 112MHz12MHz(MCS-51MCS-51)0 024MHz24MHz(Atmel-89CAtmel-89C)XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接入外部时钟,端接入外部时钟,此时应将此时应将 XTAL2XTAL2接地:接地:XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部时钟外部时钟通常外接通常外接一个晶振一个晶振两个电容两个电容CPUCPU
12、总是按照一定的时钟节拍与时序工作:总是按照一定的时钟节拍与时序工作:振荡周期振荡周期/时钟周期:时钟周期:TcTc=晶振频率晶振频率foscfosc(或外加频率)的倒数(或外加频率)的倒数状态周期:状态周期:TsTs=2 2个时钟周期个时钟周期(TcTc)(很少用到此概念)(很少用到此概念)机器周期:机器周期:TmTm=6 6个状态周期个状态周期(TsTs)=)=1212个振荡周期个振荡周期(TcTc)指令周期指令周期:Ti:Ti:执行一条指令所需的机器周期执行一条指令所需的机器周期(TmTm)数数牢牢记住牢牢记住:振荡周期振荡周期 =晶振频率晶振频率foscfosc的倒数;的倒数;1 1个机
13、器周期个机器周期 =12=12个振荡周期;个振荡周期;1 1个指令周期个指令周期 =1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期复位使单片机进入某种确定的复位使单片机进入某种确定的初始状态初始状态:PC PC值归零(值归零(0000H0000H););各个各个SFRSFR被赋予初始值(见被赋予初始值(见P.42P.42):):P0P0P3=0FFHP3=0FFH,Acc=0Acc=0,B=0B=0,TH0=0TH0=0,TL0=0TL0=0,TH1=0TH1=0,TL0=0TL0=0,SP=7SP=7,PSW=0 PSW=0 退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切退出处于节电工作方式的停顿状态
14、、退出一切程序进程、退出程序的死循环,程序进程、退出程序的死循环,从头开始从头开始。+5V10uF10KVccRSTGND上电复位上电复位10uF10KVccRSTGND手动手动&上电复位上电复位1K+5V单片机单片机锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM单片机的I/O引脚结构众多功能各异的I/O引脚源于它结构的不同21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存
15、器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输输出出数据数据=1 时时110截截止止=121DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输输出出数据数据=0 时时001=0导导通通21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线Vcc引脚引脚P1.X内部上拉电阻内部上拉电阻输输入入数据时,要先对其写数据时,要先对其写“1”110截截止止简单测控实例原理图P1.3作输入端口光路通畅,光路通畅,R亮亮 2K 光路阻断,光路阻断,R暗暗 400K R亮亮 250K JOB
16、3:CLR P1.1 ;亮绿灯REDO:SETB P1.3 ;P1.3作输入口必先置1CHECK:JNB P1.3,CHECK;检测通道是否被阻断?LOOP:;有入侵者,报警!AJMP REDO ;再跳回去检测任务三:红外防盗报警R亮250K,红外线光路阻断时,P1.3端高电平21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X34控制控制=0 时时,此脚作,此脚作输入口输入口(事先必须对它写(
17、事先必须对它写“1”)00100截截止止截截止止=0Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时,此脚作地址时,此脚作地址/数据数据复用口复用口:(1)输出地址输出地址/数据数据=0 时时1011=0导导通通截截止止=0Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时,此脚作地址时,此脚作地址/数据数据复用口复用口:(2)输出地址输出地址/数据数据=1 时时1100=1截截止止导导通通
18、=1Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X34控制控制=1时,此脚作地址时,此脚作地址/数据数据复用口复用口:(3)输入数据时,输入指令将使引脚与内部总线直通输入数据时,输入指令将使引脚与内部总线直通Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制引脚引脚 P2.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制 引脚引脚P2.X控制控制=0时,此
19、脚作通用时,此脚作通用输出口输出口:输出输出=1时时110截截止止3内部上拉电阻内部上拉电阻11Vcc=1=021DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制 引脚引脚P2.X控制控制=0时,此脚作通用时,此脚作通用输出口输出口:输出输出=0时时001导导通通3内部上拉电阻内部上拉电阻00Vcc=0=021DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制=1 引脚引脚P2.X控制控制=1 时,此脚作时,此脚作高高8位地址位地址A8A15输出口:输出口:当当输出输出=1 时时10截
20、截止止3内部上拉电阻内部上拉电阻1=1Vcc=121DQCK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址高地址高8位位 控制控制=1 引脚引脚P2.X01导导通通3内部上拉电阻内部上拉电阻0=0Vcc=0控制控制=1 时,此脚作时,此脚作高高8位地址位地址A8A15输出口:输出口:当当输出输出=0 时时21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线第二功能输出第二功能输出引脚引脚 P3.X3内部上拉电阻内部上拉电阻Vcc第二功能输入第二功能输入421DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线第二功能输出第二
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