基于C语言的MCS-51单片机教程 课件 1单元1：认知51单片机

单元1：认知51单片机知识与能力目标熟悉单片机的基本概念1掌握内部存储器的结构、外部引脚及功能2理解单片机的存储结构3掌握单片机最小应用系统构成4引入：点亮一个LED发光二极管1.什么是单片机2.MCS-51单片机的内部结构及引脚3.MCS-51单片机的最小系统单元1：认知51单片机认知51单片机4.MCS-51单片机的存储器结构2.任务要求3.电路及清单4.硬件电路设计1.任务目的6.运行测试5.程序及下载

引入：点亮一个LED发光二极管2、任务要求通过此任务，了解什么是单片机和单片机最小系统，以及单片机应用系统的制作过程。1、任务目的在万能板上焊接单片机控制一个LED发光二极管点亮的控制电路，并将给定的一个LED发光二极管点亮.hex程序文件下载到单片机中，实现发光二极管点亮的效果。

引入：点亮一个LED发光二极管3、电路及元器件清单表1-1一个发光二极管点亮控制系统电路元器件清单元器件名称参数数量元器件名称参数数量IC插座DIP401电阻1kΩ1单片机AT89S511电阻10kΩ1晶体振荡器12MHz1电阻330Ω1瓷片电容30pf2电阻2kΩ1发光二极管1电解电容10uf1弹性按键1引入：点亮一个LED发光二极管

引入：点亮一个LED发光二极管4、电路制作经验介绍：1、焊接单片机应用系统电路时，一般不直接将单片机芯片焊接在电路板上，二是焊接在与单片机芯片引脚对应的直插式插座上，以方便单片机芯片的插入与拔出，在这里采用的是DIP40插座。2、晶振电路焊接时尽可能地靠近单片机芯片，以减小电路分布电容，从而使频率更加稳定。

引入：点亮一个LED发光二极管5、程序及下载

一个发光二极管点亮控制系统的硬件电路，仅仅只有硬件是没有办法实现灯亮的效果的，还必须将控制程序烧录到单片机芯片的内部存储器中，才能实现。因此，一个单片机应用系统是由硬件系统和软件系统两部分组成，二者缺一不可。参考程序如下：

引入：点亮一个LED发光二极管/*************************************************程序名称：一个LED灯点亮.C*功能描述：让P1.0口的一个LED灯点亮************************************************/#include<reg51.h>//头文件，定义了MCS-51单片机的特殊功能寄存器sbitLED=P1^0;//定义P1.0口/*************************************************名称:main()*功能:实现灯的点亮*输入:无*输出:无************************************************/voidmain(){LED=0;//点亮P1.0对应的LEDwhile(1);}

引入：点亮一个LED发光二极管对一个LED灯点亮.C源程序进行编译和链接后，生成一个LED灯点亮.hex二进制代码文件如下：:04000F00C29080FE1D:03000000020003F8:0C000300787FE4F6D8FD75810702000F3D:00000001FF知识补充：

用C语言或汇编语言编写的程序称为源程序，源程序必须经过编译、链接等操作，变成目标程序，即二进制程序，单片机才能够执行。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（1）首先将下载器的一端与计算机的USB接口连接，另一端连接到单片机应用系统的ISP下载口，打开系统的电源，启动智峰ISP下载软件progisp172软件，出现如图所示的主窗口画面，如果软件上“PRG”和“USB”位置上颜色显示正常（不是灰色），表示计算机与单片机系统连接正常。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（2）在上图所示的主窗口中单击“SelectChip”按钮，左键单击选择单片机应用系统对应的单片机芯片的型号，如图所示。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（3）在上图所示的界面中，点击“擦除”按钮，当下面的提示窗口出现“芯片擦除成功”字样，则表明原单片机芯片里的程序已擦除完毕，如图所示。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（4）在上图所示的界面，点击“调入Flash”按钮，通过路径选择需要烧录的hex文件，如图所示，选中要烧录的hex文件。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（5）在上图所示的界面中，，点击“打开”按钮，则进入如图1-7所示的界面，点击“自动”按钮，则会在如图所示的界面下出现程序下载进度指示，当程序下载完毕，则会在提示窗口出现“成功”的字样。

引入：点亮一个LED发光二极管6、运行测试接通电路板电源，即可观察到LED灯点亮。

1.2认知51单片机控制功能强可靠性高应用优点工业控制结构简单家用电器智能化仪器仪表电子玩具控制功能强可靠性高体积小价格低

1.2.1什么是单片机单片微控制器I/O随机内存中央处理器端口只读存储器中断系统定时器/计数器CPURAMROM集成电路块T/C单片机概念单片机接口电路及外设等硬件系统控制程序软件系统烧录2、单片机应用系统及组成

3、MCS-51系列单片机51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的俗称。该系列单片机的始祖是Intel公司。80C51单片机目前是8位单片机的经典代表。（1）Intel公司的MCS-51系列的单片机Intel公司的8031单片机开创了MCS-51系列单片机的新时代，型号包括8031、8051、8751、80C31、80C51、87C51等。其技术特点如下：基于MCS-51核的处理器结构；32个I/O引脚；2个定时/计数器；5个中断源128（Byte）内部数据存储器。

3、MCS-51系列单片机（2）Atmel公司的MCS-51系列单片机Atmel公司MCS-51系列单片机是目前最受欢迎的单片机，其中应用最广泛地89系列单片机的特点如下：内部含Flash存储器。在系统的开发过程中可以非常方便地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。和80C51插座兼容。89系列单片机的引脚与80C51是一样的，所以用89系列单片机可以直接代换80C51。静态时钟方式。89系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能，这对降低便携式产品的功耗十分有用。可以反复系统试验。用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验，每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户系统设计达到最优。而且按照用户的需要，还可以进行修改，使系统不断满足用户的最新要求。型号Flash（KB）ISPEEPROM(KB)RAM（B）fmax（MHz）Vcc（V）I/O引脚UART/16位TimesWDTSPIAT89C20512----128242.7~6.0151/2----AT89C40514----128242.7~6.0151/2----AT89S514Yes--128244.0~5.5321/2Yes--AT89S528Yes--256334.0~5.5321/3Yes--AT89S825316Yes2256242.7~5.5321/3YesYes表1-2Atmel公司MCS-51系列单片机型号表型号Flash（KB）ISPEEPROM(KB)RAM（B）fmax（MHz）Vcc（V）I/O引脚UART/16位TimesWDTSPIAT89C20512----128242.7~6.0151/2----AT89C40514----128242.7~6.0151/2----AT89S514Yes--128244.0~5.5321/2Yes--AT89S528Yes--256334.0~5.5321/3Yes--AT89S825316Yes2256242.7~5.5321/3YesYes

MCS-51单片机内部结构框图

1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚MCS-51单片机的内部结构1

1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚1

CPU：CPU是中央处理器的简称，是单片机的核心部件内存：4KB的ROM和256B的RAM23并行I/O接口：共有4个8位并行I/O接口定时器/计数器：2个16位定时器/计数器45中断控制：5个中断源和2个中断优先级6串行接口：异步工作方式的全双工串行通信接口MCS-51单片机的内部结构

8051单片机的引脚2.1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚1.1.2分析单片机硬件系统STC89C51单片机电源引脚时钟电路引脚控制信号引脚I/O口引脚VCCVSSXTAL1XTAL2P0、P1、P2和P3RST/VPD/VPP

1.2.3MCS-51单片机的最小系统

单片机最小系统是指单片机能进行正常工作的最简单电路。包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路，四者缺一不可。单片机最小系统

时钟电路模块单片机电路模块电源接口复位电路模块1.2.3MCS-51单片机的最小系统a)上电复位b）按键复位

复位是指使单片机内部各寄存器的值变为初始状态。单片机复位的条件：当RST（9引脚）端出现高电平并保持两个机器周期以上。1、复位电路1.2.3MCS-51单片机的最小系统

2、时钟电路单片机需要一个时钟信号来驱动，保证各个操作按一定顺序完成。18XTAL1是时钟信号输入端，19XTAL2是输出端。时钟电路中的电容一般取值为30pF左右，在通常情况下，51单片机使用的晶振频率为6MHz或12MHz，在通信系统中常用11.0592MHz。11.2.4MCS-51单片机的存储器结构单片机内部存储器

在单片机内部具有数据存储器RAM和程序存储器ROM两个内存存储资源。片内数据存储器又叫内部RAM，也叫随机存储器，主要用于数据缓冲和中间数据的暂存，同时这种内存在使用过程中可随时进行写入和读取信息，但在断电时将丢失存储内容。片内程序存储器ROM，也叫只读存储器，主要是用来存放计算机中所事先编制好的程序和表格常数。1.2.4MCS-51单片机的存储器结构

51单片机内部有256个字节（B）的RAM，分为两部分：1、低128字节（单元地址00H～7FH）：用于用户数据的存储。2、高128字节（单元地址80H～0FFH）：存放51单片机特殊功能寄存器。

1、片内数据存储器1.2.4MCS-51单片机的存储器结构

51单片机芯片中有4KB的片内程序内存单元，其地址为0000H～0FFFH，其中地址为0003H～002AH的单元在使用时是有特殊规定的。

地址为0000H～0002H的3个单元是系统的启动单元，在单片机进入复位后，会自动从0000H单元开始执行指令程序。2、片内