全套课件-《单片机原理与应用》-.ppt

1、一、课程的性质和目的一、课程的性质和目的 v单片机是微型计算机应用技术的一个重单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等机电设备、自动检测、信息处理、家电等的得到广泛应用和迅速发展。的得到广泛应用和迅速发展。单片机原理与应用单片机原理与应用是为电子信息工是为电子信息工程、测控技术类专业及计算机应用专业学程、测控技术类专业及计算机应用专业学生开设的专业基础必修课或专业基础选修生开设的专业基础必修课或专业基础选修课，本课程的教学目的是通过理论教学与课，本课程的教学目的是通过理论教学与实验环节，使学生

2、正确理解单片机的基本实验环节，使学生正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和概念、基本原理，掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用微机接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题，为单片机的软、硬件技术分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础，也是单片机应用和开发打下良好的基础，也是进一步学习计算机原理和有关接口知识重进一步学习计算机原理和有关接口知识重要环节。要环节。二、课程教学内容二、课程教学内容本课程以理论教学为主要环节，以学本课程以理论教学为主要环节，以学

3、生课堂实验为辅，同时使用计算机辅助生课堂实验为辅，同时使用计算机辅助教学，教学，2828学时理论课和学时理论课和1212学时实验课，学时实验课，具体安排如下具体安排如下:1.1.计算机基础（计算机基础（2 2学时）学时）（1）单片机的基本概念主要介绍单片机的发展概况（现状、未来的发展）、特点、应用和当前单片机的系列产品。（2）单片机的数制表示法主要介绍数制的转换、原码、反码、补码及计算机中常用的编码。（3）单片机常用逻辑电路简介包括基本门电路、触发器、寄存器、计数器、三态门与缓冲器、译码器。2.2.单片机的内部结构及工作原理单片机的内部结构及工作原理 （4 4学时）学时）q主要内容：掌握MCS

4、-51单片机的内部结构及基本工作原理；单片机并行I/O口的结构特点；单片机最小系统的设计方法；单片机存储器的扩展方法。3.3.单片机的指令系统单片机的指令系统（4 4学时学时 2学时讲授，学时讲授，2 2学时实验）学时实验）q主要内容：MCS-51单片机指令的格式、分类和寻址方式；汇编语言的各种指令类型；伪指令的使用及汇编语言程序的完整格式。.程序设计程序设计(共共4 4学时，学时，2 2学时讲授，学时讲授，2 2学时实验学时实验)主要内容：MCS-51单片机汇编语言程序设计的步骤；循环程序、分支程序、延时程序、查表程序的结构及使用方法；数制的转换原理；定点数、浮点数运算程序。5.5.单片机的

5、中断系统单片机的中断系统 （共（共4 4学时，学时，2 2学时讲授，学时讲授，2 2学时实验）学时实验）q主要内容：MCS-51单片机中断源的种类及工作方式；外部中断的结构及原理中断控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP及定时器/计数器及外部中断控制寄存器TCON的使用方法；6.6.单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器(共共4 4学时，学时，2 2学时讲授，学时讲授，2 2学时实验）学时实验）q主要内容：单片机定时器/计数器的结构、原理、工作方式及使用方法。7.7.单片机的串行通信单片机的串行通信（共（共4 4学时，学时，2 2学时讲授，学时讲授，2 2学时实验）学时实验）q主要内容：单片

6、机串行通信I/O接口的结构及工作方式；串行通信控制寄存器的使用方法；MCS-51单片机串行通信波特率的设置方法；MCS-51单片机的双机通信和多机通信的基本原理。8.8.单片机单片机C51C51程序设计程序设计（自学，（自学，6 6学时讲授，学时讲授，8 8学时实验学时实验）q主要内容：C51的结构及特点；C51的的数据类型；C51的常量与变量、C51的运算符及程序的格式；C51的基本语句及C51的程序设计方法。q9.9.并行并行I/OI/O口的应用与扩展口的应用与扩展（共（共6 6学时，学时，4 4学时讲授，学时讲授，2 2学时实验）学时实验）qMCS-51单片机基本I/O口的应用与扩展；键

7、盘与显示器的扩展原理及方法；常用外围电路接口芯片8255、8155、8279的性能特点及使用方法；存储器的扩展原理与方法。10.A/D10.A/D、D/AD/A转换器的应用转换器的应用（共（共6 6学时，学时，2 2学时讲授，学时讲授，4 4学时实验）学时实验）q主要内容：MCS-51单片机与8位A/D和D/A转换的原理；MCS-51单片机与12位A/D转换器的串、并行接口技术；MCS-51单片机与具有总线接口芯片PCF8591的使用方法。11.11.单片机的应用实例单片机的应用实例 （共（共2 2学时）学时）q主要内容：主要内容：MCS-51MCS-51单片机在步进电机单片机在步进电机控制系

8、统中的应用；数据采集系统的设计；控制系统中的应用；数据采集系统的设计；单片机在温度控制系统中的应用；单片机在温度控制系统中的应用；ICIC卡读卡读写器的设计。写器的设计。单片机原理及应用单片机原理及应用q课程特点课程特点知识点既分散又连贯，结构和指令系统是基础；知识点既分散又连贯，结构和指令系统是基础；与电子线路尤其是数字电子线路关系密切；与电子线路尤其是数字电子线路关系密切；学习方法学习方法预习、复习；预习、复习；多动手（硬件、软件实验）；多动手（硬件、软件实验）；多看参考书多看参考书(包括利用网上资料包括利用网上资料)；其它（上课、作业、答疑）。其它（上课、作业、答疑）。第第1 1章章 单

9、片机系统基础知识单片机系统基础知识 1.1 单片机的数制表示法单片机的数制表示法在人们的日常生活和数学计算中，我们经常采用在人们的日常生活和数学计算中，我们经常采用的是十进制，但计算机只能的是十进制，但计算机只能“识别识别”二进制数。二进制数。所以，二进制数及其编码是所有计算机的基本语所以，二进制数及其编码是所有计算机的基本语言。其基本信息只有言。其基本信息只有“0”和和“1”，这是因为数字，这是因为数字电路中的开关只有电路中的开关只有“通通”和和“断断”两个状态。如两个状态。如果计算机要进行十进制或其它进制的计算，那么果计算机要进行十进制或其它进制的计算，那么都要转换成二进制进行计算。都要转

10、换成二进制进行计算。q1.1.1 二进制、十进制与十六进制二进制、十进制与十六进制 q1二进制二进制 q以以2为基数的数制叫二进制，它只包括为基数的数制叫二进制，它只包括“0”和和“1”两个符号两个符号q二进制数以二进制数以B作为标识符。作为标识符。q一个含有一个含有n位整数，位整数，m位小数的二进制数可表示位小数的二进制数可表示为：为：q N=Xn12n-1Xn22n2q X020X12-1X22-2q Xm2-m q或：或：i1nmii2XN举例举例q例如：二进制数例如：二进制数101.101B等于十进制的等于十进制的5.625q其各位数码代表的数值为：其各位数码代表的数值为：q 1220

11、21120121022123q =5.625 2十进制十进制 q以以10为基数的数制叫十进制，十进制用为基数的数制叫十进制，十进制用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等等10个符号来表示。个符号来表示。进位规则是进位规则是“逢十进一逢十进一”。十进制数以。十进制数以D作为作为标识符标识符。q一个含有一个含有n位整数，位整数，m位小数的十进制数可表位小数的十进制数可表示为：示为：qN=XN=Xn n1 11010n-1n-1X Xn n2 21010n n2 2q X X0 010100 0X X1 11010-1-1X X2 21010-2-2q X Xm m1010-m-mq 或：或：i

12、1nmii01XN3十六进制十六进制 q 以以16为基数的数制叫十六进制，进位规则是为基数的数制叫十六进制，进位规则是“逢十六进一逢十六进一”。十六进制数以。十六进制数以H作为标识符。作为标识符。q一个含有一个含有n位整数，位整数，m位小数的十六进制数可位小数的十六进制数可表示为：表示为：q N=Xn116n-1Xn216n2q X0160X116-1X216-2q Xm16-m q 或：或：i1nmii61XN1.1.2 数制的转换 q1二进制二进制十进制的转换十进制的转换q例如：例如：q1101.11B=123122021120121122=13.75 q2十六进制十六进制十进制的转换十进

13、制的转换q例如：例如：q3BH=316111160=59 q1A6CH=116310162616112160=6764 3十进制十进制二进制的转换二进制的转换 q把一个十进制整数依次除以把一个十进制整数依次除以2，并记下每次所，并记下每次所得的余数（得的余数（1或或0），最后所得的余数的组合即），最后所得的余数的组合即为转换的十进制数。第一位余数为最低位为转换的十进制数。第一位余数为最低位（LSB），最后一个余数为最高位（），最后一个余数为最高位（MSB）。）。q例如：例如：126=1111110B126=1111110Bq例如：例如：213=11010101B 213=11010101B q

14、 2 1 31 0 65 32 61 36301001111十进制数转换成二进制例如：0.318=010100010B溢出整数 小数部分2剩余小数部分 0 0.3182=0.636 0.636 1 0.6362=1.272 0.272 0 0.2722=0.544 0.544 1 0.5442=1.088 0.088 0 0.0882=0.1760.176 0 0.1762=0.3520.352 0 0.3522=0.650.65 1 0.652=1.30.3 4十六进制十六进制二进制的转换二进制的转换 q将每位十六进制数转换成相应的四位二进制将每位十六进制数转换成相应的四位二进制数即可。数即

15、可。q5二进制二进制十六进制的转换十六进制的转换q只需从二进制数的最低位算起，每四位一个只需从二进制数的最低位算起，每四位一个数，到最高位不够四位填数，到最高位不够四位填0，即可按位转换成，即可按位转换成十六进制数。十六进制数。6十进制十进制十六进制的转换十六进制的转换 q十进制转换成十六进制与十进制转换成二进十进制转换成十六进制与十进制转换成二进制方法一样，只是除数为制方法一样，只是除数为1616而不是而不是2 2。而余数。而余数是是0 0F F中的任一个数。中的任一个数。q例如：例如：9168=23D0H9168=23D0H9 1 6 85 7 303 51 3231.1.3 1.1.3

16、原码、反码与补码原码、反码与补码 q在计算机中，为了运算的方便，数的最高位用来表在计算机中，为了运算的方便，数的最高位用来表示正、负数。最高位为示正、负数。最高位为“0”表示正数，最高位为表示正数，最高位为“1”表示负数。表示负数。q为了区别原来的数与它在计算机中的表示形式，我为了区别原来的数与它在计算机中的表示形式，我们将已经数码化了的带符号数称为们将已经数码化了的带符号数称为机器数机器数。而把原来。而把原来的数称为机器数的的数称为机器数的真值真值。D7D6D5D4D3D2D1D0符号数值q机器数有三种表示方法：原码、反码、补码。机器数有三种表示方法：原码、反码、补码。q1原码原码q在符号位

17、用在符号位用0表示正数，在符号位用表示正数，在符号位用l表示负数，而表示负数，而数值位保持原样的数，这样的机器数称为原码。数值位保持原样的数，这样的机器数称为原码。q8位二进制原码表示的数的范围为：位二进制原码表示的数的范围为：127127。q（1）正数）正数 正数的原码与原来的数相同。正数的原码与原来的数相同。q（2）负数）负数 负数的原码为符号位置负数的原码为符号位置1，而数值位不变。，而数值位不变。q（3）0的原码表示的原码表示 0的原码表示法有两种，即正的原码表示法有两种，即正0和和负负0。q +0原原00000000 q -0原原10000000 q2反码反码q8 8位二进制反码表示

18、的数的范围为：位二进制反码表示的数的范围为：127127127127q（1 1）正数）正数 正数的反码与正数的原码相同。正数的反码与正数的原码相同。q（2 2）负数）负数 负数的反码为数值位的值按位求反，负数的反码为数值位的值按位求反，符号位取符号位取“1 1”。q(3(3）0 0的反码表示的反码表示 0 0在反码中也有两种表示法，正在反码中也有两种表示法，正0 0和负和负0 0。+0+0反反00000000 00000000-0-0反反1111111111111111 q3补码补码q8 8位二进制补码表示的数的范围为：位二进制补码表示的数的范围为：128128127127。q补码概念举例：补

19、码概念举例：q（1）正数）正数 正数的补码与正数的原码相同。正数的补码与正数的原码相同。q（2 2）负数）负数 负数的补码由它的绝对值求反加负数的补码由它的绝对值求反加1 1后得后得到。到。q（3 3）0 0的补码表示的补码表示 0 0的补码表示只有一种，其表的补码表示只有一种，其表达式为：达式为：+0+0补补=-0=-0补补00000000B 00000000B q补码的加法规则是：补码的加法规则是：q XY补补=X补补Y补补 q补码的减法规则是：补码的减法规则是：q XY补补=X补补-Y补补 补码运算举例补码运算举例1 1：q求十进制数求十进制数7628的运算的运算q7676的的2 2进制

20、是进制是 01001100q28的的2 2进制是进制是 00011100q-28的补码是的补码是 11100100q补码补码运算举例运算举例2：q求十进制数求十进制数3652的运算的运算3 65 21 6-0010010011001100+11110000-q总结：总结：q对于正数：对于正数：xx原原xx反反xx补补 q对于负数：对于负数：xx反反xx原原数值位取反，符号位不变。数值位取反，符号位不变。qxx补补=x=x反反1 1 q采取求补运算，可以将计算机中的减法运算转换成采取求补运算，可以将计算机中的减法运算转换成加法运算，从而节约了计算机的硬件成本。加法运算，从而节约了计算机的硬件成本

21、。1.1.4 1.1.4 计算机中常用的编码计算机中常用的编码q1BCD（8421）码）码 q采用二进制数对每一位十进制数字编码，这种编码采用二进制数对每一位十进制数字编码，这种编码方式称为方式称为BCDBCD码（码（Binary coded Decimal CodeBinary coded Decimal Code）。）。q表表1-21-2十进制与二进制的对照十进制与二进制的对照 十进制 BCD码 十进制 BCD码 0 0000 5 0101 1 0001 6 0110 2 0010 7 0111 3 0011 8 1000 4 0100 9 1001 q（2 2）BCDBCD码的换算码的换

22、算 q（3 3）BCDBCD码加法码加法 ：“逢十进一逢十进一”，若各位的和均，若各位的和均在在0 09 9之间，则其加法运算规则完全同二进制数加法之间，则其加法运算规则完全同二进制数加法的规则一样；若相加后的低的规则一样；若相加后的低4 4位（或高位（或高4 4位）二进制数位）二进制数大于大于9 9，或大于，或大于1515（即低（即低4 4位或高位或高4 4位的最高位有进位的最高位有进位），则应对低位），则应对低4 4位（或高位（或高4 4位）加位）加6 6修正。修正。q例如：例如：BCDBCD码码X=59X=59，Y=78Y=78，求，求X+YX+YqX=0101 1001X=0101 1

23、001，Y=0111 1000Y=0111 10000101 10010111 1000+1101 0001高4位9 低4位有进位0110 0110+1 0011 0111q（4）BCD码减法码减法 BCD码进行减法时，也会出现需码进行减法时，也会出现需要修正的现象，要修正的现象，BCD码减法修正的条件和方法是：低码减法修正的条件和方法是：低4位向高位向高4位借位，或低位借位，或低4位出现非法码，低位出现非法码，低4位减位减6修修正；高正；高4位出现非法码，或高位出现非法码，或高4位向更高的借位，高位向更高的借位，高4位减位减6修正。修正。q例如：例如：BCDBCD码码X=55X=55，Y=3

24、8Y=38，求，求X-Y X-Y q X=0101 0101 X=0101 0101，Y=0011 1000 Y=0011 1000 0101 01010011 1000-0001 1101低4位有借位 0110-0001 0111低4位减6修正q2ASC码码qASC编码表（编码表（American standard Code for information interchange美国信息交换标准代码）美国信息交换标准代码）qASC码用码用7位二进制数表示，可表达位二进制数表示，可表达128个字符，个字符，其中包括数码其中包括数码09，英文大小写字母，标点符号和控，英文大小写字母，标点符号和控

25、制字符。制字符。7位位ASC码分成二组：高码分成二组：高3位一组，低位一组，低4位位一组，分别表示这些符号的列序和行序，一组，分别表示这些符号的列序和行序，ASC码的码的分组如图分组如图1-3所示。所示。1.1.5 二进制的运算二进制的运算 1二进制加法二进制加法 2二进制减法二进制减法 常用的与门电路有常用的与门电路有2 2输入与门、输入与门、3 3输入与门、输入与门、4 4输入与输入与门。常用的门。常用的TTLTTL电路的与门芯片有电路的与门芯片有74LS0874LS08（四（四2 2输入正与输入正与门）、门）、74LS0974LS09（四（四2 2输入正与门）、输入正与门）、74LS11

26、74LS11（三（三3 3输入正输入正与门）、与门）、74LS2174LS21（二（二4 4输入正与门）等。输入正与门）等。1.2 1.2 单片机常用逻辑电路简介单片机常用逻辑电路简介 q1.2.1 基本门电路基本门电路q1与门电路与门电路 q 电路符号：电路符号：YAB 或门电路的形式也有许多种，常用的或门电路有或门电路的形式也有许多种，常用的或门电路有2 2输入或门。输入或门。TTLTTL电路的或门芯片有电路的或门芯片有74LS3274LS32（四（四2 2输入正或输入正或门）。门）。1.2 单片机常用逻辑电路简介 q1.2.1基本门电路q2或门电路或门电路 q 电路符号：电路符号：YAB

27、+TTL TTL电路的非门芯片有电路的非门芯片有74LS0474LS04（六反相器）、（六反相器）、74LS0574LS05（集电极开路型六反相器）。（集电极开路型六反相器）。1.2 单片机常用逻辑电路简介 q1.3.1基本门电路q3非门电路非门电路 q 电路符号：常用的常用的TTL电路的与非门芯片有电路的与非门芯片有74LS00（四（四2输入正输入正与非门）、与非门）、74LS10（三（三3输入正与非门）、输入正与非门）、74LS20（二（二4输入正与非门）、输入正与非门）、74LS30（8输入正与非门）、输入正与非门）、74LS01/03（集电极开路型四（集电极开路型四2输入正与非门）。输

28、入正与非门）。或非门芯片有或非门芯片有74LS0274LS02（四（四2 2输入正或非门）、输入正或非门）、74LS2774LS27（三（三3 3输入正或非门）、输入正或非门）、74LS2574LS25（带选通端二（带选通端二4 4输入正或输入正或非门）。非门）。q4与非门和或非门电路与非门和或非门电路q电路符号：YAB+YABqRSRS触发器的工作状态触发器的工作状态 q1.2.2 触发器触发器q1基本基本RS触发器触发器&SRQQq电路图电路图R S Q Q 0 0 Qn-1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 不定 不定 D触发器真值表 q2D触发器触发器 q内部结构内部结构&D

29、QQ&CPCP D Q Q X?Qn-1 0 上升沿 0 0 1 上升沿 1 1 0 JK触发器真值表触发器真值表 q3JK触发器触发器q内部结构内部结构&JKQQ&CPCP 常用的常用的TTL电路电路JK触发触发器有器有74LS70（带预置和（带预置和清除端的正边沿触发清除端的正边沿触发器）、器）、74LS72（带预置（带预置和清除端的和清除端的JK主从触发主从触发器）、器）、74LS73（带清除（带清除端的双端的双JK触发器）、触发器）、74LS76（带预置和清除（带预置和清除端的双端的双JK触发器）触发器）q2 2移位寄存器移位寄存器 q1.2.3 寄存器寄存器 q1简单的寄存器简单的寄

30、存器q常用的这类寄存器有常用的这类寄存器有74LS7574LS75、74LS17574LS175、CC4076CC4076等。等。1DC1D1CPQ0Q1D01DC1Q0Q11DC1Q0D0K01DC1K11DC1Q3K21DC1K3Q2Q1CPD1q常用的这类移位寄存器有常用的这类移位寄存器有74LS194、74LS195、74LS164、74LS165、74LS166等等。q1.2.4 计数器计数器q1 1同步计数器同步计数器 q4 4位同步二进制计数位同步二进制计数器有器有7416174161，用，用T T 触发触发器构成的同步十六进制器构成的同步十六进制加法计数器有加法计数器有CC45

31、20CC4520，单时钟同步十六进制加单时钟同步十六进制加/减计数器有减计数器有74LS19174LS191和和74LS19374LS193。1J1KC1Q0T0=1FF01J1KC1Q1T1FF1CP1J1KC1Q2T2FF21J1KC1Q3T3FF3&G12G2&C计计数数脉脉冲冲 q同步十进制同步十进制加法计数器加法计数器 q2异步异步计数器计数器q异步十进制异步十进制计 数 器 有计 数 器 有7 4 L S 2 9 07 4 L S 2 9 0、74LS9074LS90、异、异步 二 进 制 计步 二 进 制 计数器有数器有7 4 L S 2 9 37 4 L S 2 9 3、74L

32、S19774LS197与与 11JFF0C11JFF1C11JFF2C1CP0Q0Q1Q21K1K1K 1JFF0C11JFF1C1CP0Q0Q1Q21K1JFF2C11K1K1JFF3C11K&Q3二进制计数器十进制计数器q1.2.5 三态门与缓冲器三态门与缓冲器q三态输出门电路可以加到寄存器的输出端上，这样三态输出门电路可以加到寄存器的输出端上，这样的寄存器就称为三态（缓冲）寄存器。使用三态输出的寄存器就称为三态（缓冲）寄存器。使用三态输出门电路，计算机就可以通过数据总线与一组寄存器接门电路，计算机就可以通过数据总线与一组寄存器接通，而断开另外一组寄存器，从而与任意多个寄存器通，而断开另外

33、一组寄存器，从而与任意多个寄存器交换信息。交换信息。q1.2.6 译码器译码器q3 3 8 8译码器译码器 输 入 输 出 S1S2+S3A 2A 1A 0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 11111111 1 1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110q习题1将下列一组二进制数转换成十进制数。将下列一组二进制数转换成十进制数。（1）10011100B （2）110001101001B （3）1001101000

34、110110B5求下列一组数字的原码、反码、补码。求下列一组数字的原码、反码、补码。（1）86 （2）116 （3）-34 （4）-79第2章单片机的工作原理 2.1 单片机概述单片机概述2.1.1 单片机的基本概念单片机的基本概念1.微处理器的概念微处理器的概念 MPUMPU是微处理器的缩写（是微处理器的缩写（MicroprocessorMicroprocessor），简），简称为称为MPMP。MPUMPU是集成在同一块芯片上的具有运算和控是集成在同一块芯片上的具有运算和控制功能逻辑的中央处理器。微处理器不仅是构成微型制功能逻辑的中央处理器。微处理器不仅是构成微型计算机、单片微型计算机系统、

35、嵌入式系统的核心部计算机、单片微型计算机系统、嵌入式系统的核心部件，而且也是构成多微处理器系统和现代并行结构计件，而且也是构成多微处理器系统和现代并行结构计算机的基础。算机的基础。q2微型计算机的概念微型计算机的概念q微型计算机（微型计算机（microcomputermicrocomputer）是指由微处理）是指由微处理器加上采用大规模集成电路制成的程序存储器器加上采用大规模集成电路制成的程序存储器和数据存储器，以及与输入和数据存储器，以及与输入/输出设备相连接输出设备相连接的的I/OI/O接口电路，微型计算机简称接口电路，微型计算机简称MCMC。q3单片机的基本概念单片机的基本概念单片机单片

36、机SCMC(Single Chip MicroComputer)SCMC(Single Chip MicroComputer)属于微型机的一种属于微型机的一种 具有一般微机的基本组成和功能具有一般微机的基本组成和功能其它名称：其它名称：微控制器微控制器MCUMCU（MicroController UnitMicroController Unit）嵌入式微控制器（嵌入式微控制器（embedded microcontrollerembedded microcontroller）单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器（理器（CPUCPU）、一定容量的

37、程序存储器（）、一定容量的程序存储器（ROMROM）和数据）和数据存储器（存储器（RAMRAM）、输入）、输入/输出接口（输出接口（I/OI/O）、时钟及其）、时钟及其它一些计算机外围电路，通过总线连接在一起并集成它一些计算机外围电路，通过总线连接在一起并集成在一个芯片上，构成的微型计算机系统。在一个芯片上，构成的微型计算机系统。4嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念嵌入式系统泛指嵌入于宿主设备的系统中，嵌入的目的主嵌入式系统泛指嵌入于宿主设备的系统中，嵌入的目的主要是用智能化提升宿主设备的功能。要是用智能化提升宿主设备的功能。嵌入式系统是以应用技术产品为核心，以计算机技术为嵌入式系统是以

38、应用技术产品为核心，以计算机技术为基础，以通信技术为载体，以消费类产品为对象，引入各基础，以通信技术为载体，以消费类产品为对象，引入各类传感器加入，进入类传感器加入，进入InternetInternet网络技术的连接，而适应应网络技术的连接，而适应应用环境的产品。用环境的产品。特点：特点：（1 1）嵌入式微处理器对实时多任务有很强的支持能力；）嵌入式微处理器对实时多任务有很强的支持能力；（2 2）嵌入式微处理器具有功能很强的存储区保护功能。）嵌入式微处理器具有功能很强的存储区保护功能。（3 3）嵌入式微处理器功耗很低）嵌入式微处理器功耗很低q5SOC的基本概念的基本概念qSOCSOC是片上系统

39、的简称。所谓是片上系统的简称。所谓SOCSOCq是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。使用是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。使用SOC技术设计系统的核心思想，就是要把整个应用电技术设计系统的核心思想，就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。在使用子系统全部集成在一个芯片中。在使用SOC技术设计技术设计应用系统时，除了那些无法集成的外部电路或机械部应用系统时，除了那些无法集成的外部电路或机械部分以外，其他所有的系统电路全部集成在一起。分以外，其他所有的系统电路全部集成在一起。2.1.2 单片机的发展概况单片机的发展概况q1单片机的发展阶段单片机的发展阶段q（1）单片机的初级阶段）单

40、片机的初级阶段（70年代）年代）q（2）单片机的中级（成熟）阶段）单片机的中级（成熟）阶段 q（3）单片机的高级（发展）阶段）单片机的高级（发展）阶段（82年以后）1.1.2 单片机的发展概况单片机的发展概况q2单片机技术的发展方向单片机技术的发展方向q（1）内部结构）内部结构 q（2）功耗和电源电压方面）功耗和电源电压方面 q（3）工艺的进步及抗干扰能力的提高）工艺的进步及抗干扰能力的提高 q（4）存储能力和）存储能力和Internet连接连接 2.1.3 2.1.3 单片机的特点和应用单片机的特点和应用 q1.单片机的特点单片机的特点q（1）体积小、使用灵活、成本低、易于产业化。）体积小、

41、使用灵活、成本低、易于产业化。q（2）可靠性好，适应温度范围宽。）可靠性好，适应温度范围宽。q（3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统、）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统、控制功能强。控制功能强。q（4）系统内无监控或系统管理程序。）系统内无监控或系统管理程序。2单片机的应用单片机的应用 q（1）测控系统）测控系统q（2）智能仪器仪表）智能仪器仪表 q（3）通讯产品）通讯产品 q（4）民用产品）民用产品 q（5）军用产品）军用产品 q（6）计算机外部设备）计算机外部设备 2.1.4 2.1.4 单片机的系列产品介绍单片机的系列产品介绍 q18051类单片机类单片机 q2Motorola单

42、片机单片机 q3Microchip单片机单片机 q4华邦单片机华邦单片机 q5Epson单片机单片机 q6Epson单片机单片机 q7NS单片机单片机 q8其它单片机其它单片机q9.AT89系列系列2.2 单片机的内部结构单片机的内部结构MCS-51单片机的主要特点单片机的主要特点（1）扩大了内部程序存储器（）扩大了内部程序存储器（ROM）和内部数）和内部数据存储器（据存储器（RAM）的容量。）的容量。（2）具有布尔代数运算能力。）具有布尔代数运算能力。（3）具有）具有32条双向可被独立寻址的条双向可被独立寻址的I/O口。口。（4）具有）具有56个中断源，可分为个中断源，可分为2个中断优先级。

43、个中断优先级。（5）具有丰富的指令系统。）具有丰富的指令系统。（6）具有全双工传输信号）具有全双工传输信号UART。（7）片内具有时钟振荡电路。）片内具有时钟振荡电路。（8）烧写工艺上采用可一次性烧写的内含）烧写工艺上采用可一次性烧写的内含ROM或可重复烧写的或可重复烧写的EPROM。2.2.1 2.2.1 内部结构内部结构微计算机组成微计算机组成微处理器CPUROMRAMI/O接口外设地址总线AB数据总线DB控制总线CB微型机组成框图单片机的内部结构单片机的内部结构总线总线1CPUCPU也叫中央处理器，是单片机的核心部件，主要完成单片机的运算和控制功能。（1）运算器：包括算术逻辑单元ALU、

44、布尔处理器、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态字PSW寄存器及十进制调整电路等。（2）控制器：包括定时控制逻辑、指令寄存器、译码器以及信息传送控制部件等，以实现控制功能。2内部存储器内部存储器 q单片机内的存储器包括程序存储器和数据存储器，它们是相互独立。q（1）程序存储器（ROM）：为只读存储器，用于存放程序指令，常数及数据表格。q（2）数据存储器（RAM）：为随机存储器，用于存放数据。数据存储器又可分为内部数据存储器和外部数据存储器。q在单片机内部有256个RAM单元来存放可读写的数据，其中，后128单元被专用寄存器占用，作为寄存器供用户使用的只是前128单元。3定

45、时定时/计数器计数器 qMCS-51MCS-51单片机内部有单片机内部有2 2个个1616位的定时器位的定时器/计数器，用于实现内部定时或外部计数计数器，用于实现内部定时或外部计数的功能；并以其定时或计数的结果（查的功能；并以其定时或计数的结果（查询或中断方式）来实现控制功能。询或中断方式）来实现控制功能。4 4中断系统控制器中断系统控制器qMCS-51MCS-51单片机具有中断功能，以满足控单片机具有中断功能，以满足控制应用的需要。制应用的需要。MCS-51MCS-51共有共有5 5个中断源（个中断源（5252系列有系列有6 6个中断源），即外部中断个中断源），即外部中断2 2个，定个，定时

46、时/计数器中断计数器中断2 2个，串行口中断个，串行口中断1 1个。全部个。全部中断可分为高级和低级两个优先级别。中断可分为高级和低级两个优先级别。q5并行并行I/O口口qMCS-51MCS-51单片机内部共有四个单片机内部共有四个8 8位的并行位的并行I/OI/O口（口（P0P0、P1P1、P2P2、P3P3），以实现数据的），以实现数据的并行输入和输出。并行输入和输出。6全双工串行口全双工串行口qMCS-51MCS-51单片机还有一个全双工的串行口，单片机还有一个全双工的串行口，以实现单片机与外部之间的串行数据传送。以实现单片机与外部之间的串行数据传送。q7OSCqOSCOSC是单片机的时

47、钟电路。时钟电路用是单片机的时钟电路。时钟电路用于单片机产生时钟脉冲序列，协调和控制于单片机产生时钟脉冲序列，协调和控制单片机的工作。单片机的工作。MCS-51系列单片机分类系列单片机分类q 资源资源 配置配置子子 系列系列 片内片内ROMROM形式形式 片片 内内 ROM ROM 容容 量量 片片 内内 RAM RAM 容容 量量定时定时/计数器计数器中中断断源源 无无ROMROMEPREPROMOME E2 2PRPROMOM5151子系列子系列80318031 80518051 87518751 89518951 4KB 128B128B 2 216165 55252子系列子系列8032

48、8032 80528052 87528752 89528952 8KB 256B256B 3 316166 62.2.2 引脚引脚定义及功能定义及功能 805112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VssVccP0.0P0.1P0.2P0.3

49、P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.02单片机引脚说明单片机引脚说明 q（1 1）P0P0口（口（3232脚脚3939脚）有三种使用方法：脚）有三种使用方法：q作为与外部传送数据的作为与外部传送数据的8 8位数据总线（位数据总线（D0D0D7D7）。）。q作为扩展外部存储器时的低作为扩展外部存储器时的低8 8位地址总线（位地址总线（A0A0A7A7）作为普通作为普通I/OI/O口使用。口使用。q（2 2）P1P1口（口（1 1脚脚8 8脚）：作为普通脚）：作为普通I/OI/O口使用，无须口使用，无须外

50、接上拉电阻外接上拉电阻q（3 3）P2P2口（口（2121脚脚2828脚）有两种使用方法：脚）有两种使用方法：q作为普通作为普通I/OI/O口使用，无须外接上拉电阻。口使用，无须外接上拉电阻。q作为扩展外部存储器时的高作为扩展外部存储器时的高8 8位地址总线（位地址总线（A8A8A15A15）。）。q（4 4）P3P3口（口（1010脚脚1717脚）有两种使用方法。作为普脚）有两种使用方法。作为普通通I/OI/O口使用，无须外接上拉电阻；口使用，无须外接上拉电阻；P3口的特殊功能口的特殊功能 单片机引脚单片机引脚q（5）VDD（40脚）：脚）：+5V电源。电源。q（6）VSS（20脚）：脚）：