《單片機(jī)教學(xué)》PPT課件.ppt

生物醫(yī)學(xué)電子所,單片機(jī)原理及應(yīng)用,第二部分,第一部分,第三部分,課程簡(jiǎn)介,課程構(gòu)成： 總學(xué)時(shí)56：理論課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí) 成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)(10%)+實(shí)驗(yàn)(20%) +期末考試(70%),第二部分,第一部分,第三部分,課程簡(jiǎn)介,參考教材： 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 李朝青主編，北京航空航天大學(xué)出版社，2001 MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用(修訂版) 孫涵芳、徐愛卿主編，北京航空航天大學(xué)出版社，2002. .單片機(jī)基礎(chǔ)(修訂版) 李廣弟等主編. 北京航空航天大學(xué)出版社. 2001,第二部分,第一部分,第三部分,課程設(shè)置,理論基礎(chǔ) (14學(xué)時(shí))： 單片機(jī)概述 MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 實(shí)例應(yīng)用 (26學(xué)時(shí)) ： 存儲(chǔ)器擴(kuò)展、中斷與定時(shí)器、I/O接口擴(kuò)展 串行數(shù)據(jù)通信、A/D及D/A轉(zhuǎn)換接口,第二部分,第一部分,第三部分,第1章 單片機(jī)概述,基本概念,第二部分,第一部分,第三部分,微型計(jì)算機(jī)(PC)組成:,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C),中央處理器CPU: Central Processing Unit,只讀存儲(chǔ)器ROM: Read Only Memory,隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM: Random Access Memory,輸入輸出接口I/O: Input/Output Interface,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T/C: Timer/Counter,總線: Bus,基本概念,單片機(jī) (Single-Chip Microcomputer): 將計(jì)算機(jī)的基本組成部分集成在一個(gè)芯片或一個(gè)完整的封裝器 件內(nèi)。 單片機(jī)系統(tǒng) : 在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其它電路構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能 的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) : 針對(duì)具體的應(yīng)用需求，將單片機(jī)系統(tǒng)與特定開發(fā)環(huán)境相結(jié)合， 使其功能化。,基本特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧； 性能價(jià)格比高； 可靠性高、功耗??； 應(yīng)用范圍廣泛。,應(yīng)用領(lǐng)域(1),構(gòu)成智能化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的智能化、自動(dòng)化： 智能化儀器儀表； 家用電器； 計(jì)算機(jī)外設(shè)中的應(yīng)用。,應(yīng)用領(lǐng)域(2),在工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域中的應(yīng)用： 數(shù)據(jù)采集與處理； 工業(yè)過程控制。,實(shí)際應(yīng)用舉例(1),恒溫電冰箱,實(shí)際應(yīng)用舉例(2),電磁爐,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,實(shí)際應(yīng)用舉例(3),MP3,實(shí)際應(yīng)用舉例(4),生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用舉例,數(shù)字體溫計(jì),腋下的體表皮膚溫度 由溫度傳感器采集，溫度傳感器把體溫這個(gè)物理量進(jìn)行某種變換后形成電信號(hào) 這個(gè)電信號(hào)是連續(xù)的模擬信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能顯示。于是模數(shù)轉(zhuǎn)換和顯示處理電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換并輸出到液晶屏顯示。,工業(yè)流水線應(yīng)用舉例,裝小球生產(chǎn)線,小球被傳送帶運(yùn)送并掉入下方的紙箱中，紙箱在另一條傳送帶上被運(yùn)送，每個(gè)紙箱裝滿10個(gè)小球后就換下一個(gè)紙箱裝球。 現(xiàn)在需要設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以上的小球裝箱要求，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前裝球的紙箱序號(hào)和已裝的小球數(shù)。,工業(yè)流水線應(yīng)用舉例,裝小球生產(chǎn)線系統(tǒng)框圖,基本種類,INTEL公司： 8位單片機(jī)：MCS-48、MCS-51 16位單片機(jī)： MCS-96、MCS-196 MOTOROLA公司：68系列、68HC系列 ZILOG公司：Z8系列 ATMEL公司：89系列 TI公司：MSP系列,MCS-51單片機(jī)的部分子系列(共10個(gè)),通用異步接收發(fā)送器,程序設(shè)計(jì)與開發(fā)軟件：,程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言： 匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言 開發(fā)軟件： Proteus, Vision 等,本章小結(jié) - 單片機(jī)概述,單片機(jī)的基本概念 單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)的基本種類(MCS-51) 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及仿真軟件,單片機(jī)是什么？ 單片機(jī)能做什么？ 為什么要學(xué)習(xí)單片機(jī)?,第三部分,第二部分,第一部分,第2章 單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu),MCS-51單片機(jī)的基本邏輯結(jié)構(gòu),CPU,振蕩器和時(shí)序 OSC,總線擴(kuò)展 控制器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 128B RAM,216位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,I/O接口,程序存儲(chǔ)器 4KB ROM,串行口,外中斷,內(nèi)中斷,控制,并行口,串行通信,外部時(shí)鐘源,外部事件計(jì)數(shù),P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,運(yùn)算器,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,控制器,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,存儲(chǔ)器,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,I/O接口,P0驅(qū)動(dòng)器,P2驅(qū)動(dòng)器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,RAM,4KB ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC+1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時(shí)器,PSW,P1鎖存器,P1驅(qū)動(dòng)器,P3鎖存器,P3驅(qū)動(dòng)器,定時(shí)控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,MCS-51單片機(jī) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,80C51單片機(jī)的引腳功能,電源引腳,Vcc(40腳)：電源端，為+5V。 Vss(20腳)：接地端。,80C51單片機(jī)的引腳功能,時(shí)鐘電路引腳,XTAL2(18腳)： 接外部晶體和微調(diào)電容的一端 XTAL1 (19腳)： 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩 電路反向放大器的輸入端，在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該 引腳接地。,80C51單片機(jī)的引腳功能,控制信號(hào)引腳,RST/VPD（9腳）： RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 VPD ：RST引腳的第二功能，備用電源輸入端。當(dāng)主電源Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將+5V電源自動(dòng)接入該引腳，為RAM提供備用電源，以保證RAM中的信息不丟失，使得復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。,80C51單片機(jī)的引腳功能,控制信號(hào)引腳,ALE/PROG（30腳）： ALE：地址鎖存允許信號(hào)端。正常工作時(shí)，該引腳以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖。CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。它的負(fù)載能力為8個(gè)LS型TTL負(fù)載。 PROG：是對(duì)片內(nèi)帶有4KB ROM的編程寫入時(shí)的編程脈沖輸入端。,80C51單片機(jī)的引腳功能,控制信號(hào)引腳,PSEN（29腳）： 程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)輸出端。 在訪問片外ROM時(shí)，定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外ROM的選通信號(hào)，接片外ROM 的OE端。 它的負(fù)載能力為8個(gè)LS型TTL負(fù)載。,80C51單片機(jī)的引腳功能,控制信號(hào)引腳,EA/Vpp（31腳）： EA：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。 當(dāng)該引腳接高電平時(shí)，CPU訪問片內(nèi)ROM并執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH（片內(nèi)ROM為4KB）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外ROM中的程序。 當(dāng)該引腳接低電平時(shí)，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。,控制信號(hào)引腳,EA/Vpp（31腳）： Vpp：對(duì)片內(nèi)ROM固化編程時(shí)的編程電壓輸入端 （12-21V）,80C51單片機(jī)的引腳功能,I/O端口引腳,P0（32-39腳）： 漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。 P0口可作為一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出口； 在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口為分時(shí)復(fù)用的低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線。,當(dāng)I/O口作為輸入時(shí)，應(yīng)先向此口鎖存器寫入全1， 此時(shí)該口引腳浮空，可作高阻抗輸入。,80C51單片機(jī)的引腳功能,I/O端口引腳,P1（1-8腳）： 帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。,80C51單片機(jī)的引腳功能,I/O端口引腳,P2（21-28腳）： 帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。,80C51單片機(jī)的引腳功能,I/O端口引腳,P3（10-17腳）： 帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口除作為一般I/O口外，每個(gè)引腳都有第二功能。,I/O端口引腳,第二功能列表：,MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器,256個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元： 低128字節(jié)單元(單元地址：00H-7FH) 高128字節(jié)單元(單元地址：80H-FFH),MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,專用寄存器區(qū),高128單元,7FH,30H,20H,18H,10H,08H,00H,FFH,80H,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),第一區(qū),第二區(qū),第三區(qū),低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),寄存器區(qū)： 內(nèi)部RAM的前32個(gè)單元作為寄存器使用 共分為4組，每組含8個(gè)寄存器，在組中按R0-R7編號(hào) 地址：00H-1FH,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),寄存器區(qū)： 同一時(shí)刻，僅選擇一組寄存器組工作 由PSW中的RS0、RS1決定當(dāng)前工作的寄存器組 通用寄存器有兩種使用方法： e.g. MOV A, R0 MOV A, 00H,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),寄存器區(qū)：,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),位尋址區(qū)： 片內(nèi)地址：20H-2FH 位地址：00H-7FH,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),位尋址區(qū)：,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),位尋址區(qū)： e.g. 清除位地址00H單元 CLR 00H MOV 00H, #00H 或 ANL 00H, #00H,低128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),用戶RAM區(qū)： 供用戶使用的一般RAM區(qū)，其單元地址為 30H-7FH 對(duì)于用戶RAM區(qū)，只能以存儲(chǔ)單元(字節(jié)地址)的形式來使用，在一般應(yīng)用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),專用寄存器區(qū)： MCS-51中專門規(guī)定的寄存器共有22個(gè) 其中，有21個(gè)可尋址 地址：80H-FFH,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),程序計(jì)數(shù)器(PC) PC中的數(shù)據(jù)為將要執(zhí)行的指令地址。 16位的計(jì)數(shù)器，有自動(dòng)加1的功能 沒有地址，不可尋址，用戶不可對(duì)其進(jìn)行讀寫 e.g. 執(zhí)行 LCALL Addr16,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),累加器A(ACC) 8位寄存器，地址為：E0H 用于存放操作數(shù)，是ALU輸入的一個(gè)重要來源 是ALU運(yùn)算結(jié)果的暫存單元，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果。,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),累加器A(ACC) 是數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站，單片機(jī)中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳送都要通過累加器進(jìn)行 在變址尋址方式中把累加器作為變址寄存器使用,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),B寄存器 8位寄存器，主要用于乘除運(yùn)算 乘法運(yùn)算：乘積的高8位存于B中，低8位存于A中 除法運(yùn)算：B中為除數(shù)，A中為商值,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),B寄存器 e.g. MUL A B ; A*B (B A) B中存放高8位，A中存放低8位 DIV A B ; A/B (A) 商 (B) 余數(shù),高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),程序狀態(tài)字寄存器(PSW) 8位寄存器，主要用于寄存指令執(zhí)行的狀態(tài)信息 PSW的各位定義如下：,AC,CY,P,OV,RS0,RS1,F0,PSW （D0H）,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,高128字節(jié)單元(內(nèi)部RAM),程序狀態(tài)字寄存器(PSW) CY位（PSW.7）：進(jìn)（借）位標(biāo)志位。