单片机原理及应用

单片机原理与应用实验,单片机原理及应用 性质：选修课 学时：32 学分：2个,有关本课程学习的几点建议：,本课程是一门实践性、应用性很强的学科仅仅听懂还不够,重在培养动手能力,硬件/软件同样重要、不可偏废 硬件是骨架，软件是灵魂,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,预习、听课、复习、作业、实验环环都重要用科学的方法学习,教材：单片机原理及其接口技术 编著：胡汉才等 清华大学出版社,参考书：1、李朝青等. 单片机原理及接口技术. 北京：北京航空航天大学 出版社，2000 2、蔡美琴等. MCS-51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，2003,李华等. MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京：北京航空航天大学出版社，2003 沙占友等. 单片机外围电路设计. 北京：电子工业出版社，2003 王幸之等. 单片机应用系统抗干扰技术. 北京：北京航空航天大学出版社，2003何立民等.MCS-51单片机应用系统设计,单片机原理与应用课程是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验理论联系实际才能学好学懂，取得良好的教学效果。,基于伟福lab2000P实验开发系统，精心设计和整理了8个单元实验，从软件到硬件，再设计完成一个单片机综合课程设计实验。通过实验贯穿整个单片机的教学过程，覆盖了单片机应用的许多方面。 最终成绩为8次单元实验成绩加上课程设计成绩。,课程内容,老师检查前一次未完成实验的同学并总结的思考题。老师讲解本次实验课的课程知识点；分析本次实验课的实验要求和重点；学生完成本次实验课的内容，尽量完成思考题；检查和记录实验结果。布置下一次实验课资料。实验前必须进行预习，实验后写实验报告。,单元实验要求,遵守实验室规章制度，爱护实验仪器和设备；不要从事与实验无关的事情。保持实验室卫生；请注意实验室的计算机有保护卡，重启计算机存在计算机里的程序全部消失。不要随意重启计算机。,实验室要求,9,20世纪70年代问世，广泛地应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。什么是单片机？1.1 什么是单片机一片半导体硅片集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。具有微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。,单片机概述,MCS-51单片机组成框图,11,主要应用于测控领域。单片机使用时，通常是处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器（EMCU，Embedded MicroController Unit），或微控制器（MCU，MicroController Unit）。我国习惯于使用“单片机”这一名称。单片机是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机体积小、成本低，嵌入到工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、汽车电子系统、武器系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通讯产品中。,（1）基本型典型产品：8031/8051/8751。8031内部包括1个8位CPU、128B RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外扩程序存储器芯片。8051是在8031的基础上，片内又集成有4KB ROM作为程序存储器。所以8051是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。8751与8051相比，片内集成的4KB EPROM取代了8051的4KB ROM来作为程序存储器。,12,（2）增强型 Intel公司在基本型基础上，推出增强型-52子系列，典型产品：8032/8052/8752。内部RAM增到256B，8052、片内程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个，6个中断源，串行口通信速率提高5倍。 列出了基本型和增强型的MCS-51系列单片机片内的基本硬件资源。,13,15,MCS-51系列设计上的成功，以及较高的市场占有率，已成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象。Intel公司以专利形式把8051内核技术转让给ATMEL、Philips、Cygnal、ANALOG、LG、ADI、Maxim、DALLAS等公司。生产的兼容机与8051兼容，采用CMOS工艺，因而常用80C51系列单片机来称呼所有这些具有8051指令系统的单片机，这些兼容机的各种衍生品种统称为51系列单片机或简称为51单片机，是在8051的基础上又增加一些功能模块（称其为增强型、扩展型子系列单片机）。,16,在我国，除8位单片机得到广泛应用外，16位单片机也得到了广大用户的青睐，例如，美国TI公司的16位单片机MSP430和台湾的凌阳16位单片机。本身带有A/D转换器，一片芯片就构成了一个数据采集系统。设计使用非常方便。尽管这样，16位单片机还远远没有8位单片机应用的那样广泛和普及，因为目前的主要应用中，8位单片机的性能已能够满足大部分的实际需求，况且8位单片机的性能价格比也较好。在众多厂家生产的各种不同的8位单片机中，与MCS-51系列单片机兼容的各种51单片机，目前仍然是8位单片机的主流品种，若干年内仍是自动化、机电一体化、仪器仪表、工业检测控制应用的主角。,17,单片机应用系统与单片机开发系统,单片机开发系统是单片机的开发调试的工具，有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。ICE（在线仿真器）,51单片机结构框图,8031无,CPU内部逻辑结构,1 内部数据存储器低128单元2 内部数据存储器高128单元3 内部程序存储器4 存储器结构特点,内部存储器,低128单元是单片机的真正RAM存储器。,内部数据存储器低128单元,分为三个区域：1 寄存器区： 4组寄存器（寄存器阵列）。即4个工作寄存器0区3区。每组8个寄存单元（每单元8位），以R0R7作寄存器名，暂存运算数据和中间结果。 字节地址为00H1FH。2 位寻址区 ： 字节地址为20H2FH，既可作RAM，也可位操作。 共有16个RAM单元，共128位，位地址为00H7FH。3 用户RAM区： 32个单元，地址为30H7FH，在一般应用中常作堆栈区。,用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，选用一个工作寄存器区进行读写操作。,内部数据存储器高128单元,内部RAM的高128单元 专用寄存器(SFR)区 地址为80HFFH（也称特殊功能寄存器）,