任务一单片机控制单灯亮灭.ppt

任务一 单片机控制单灯亮灭,教学导航 任务单 任务准备 案例示范 知识梳理与总结 任务作业,教学导航,任务单,任务一电路图,任务一 单片机控制单灯亮灭,1.1 数制与编码 1.2 8051单片机基本结构 1.3 存储器结构 1.4 并行输入/输出接口 1.5 MCS-51单片机引脚功能 案例1 单片机控制右侧发光二极管亮灭 案例2 仿真调试简单的C语言程序,1.1 数制与编码,计算机最基本的功能是进行数据的计算和处理加工，为了方便和可靠，计算机内部采用了二进制数字系统，因此，所有数值数据都必须采用二进制数表示，所有非数值数据，例如，字母、符号等也都必须采用二进制代码表示。,1.1.1 进位计数制,数制是进位计数制的简称。为区别不同的进位计数制，通常用字母来表示数制： D（Decimal）代表十进制（也可省略） B（Binary）代表二进制 O（Octal）代表八进制 H(Hexadecimal)代表十六进制。,几种进制的对应关系,进制间的转换,技巧：利用“开始”“附件”“计算器”,1.1.2 计算机中的常用编码,1二十进制编码 二十进制编码是指将十进制数的09十个数字用二进制数表示的编码，即BCD（Binary Coded Decimal）编码。 由于十进制数需用4位二进制数来表示。 4位二进制编码有多种方案，BCD码也有多种方案。 最常用的编码是8421BCD码，它是一种恒权码，8（23）、4（22）、2（21）、1（20）分别是4位二进制数的权值。,8421BCD码,十进制数86.5转换为8421BCD码为： 86.5（1000 0110.0101）8421BCD BCD码1001 0011.0100转换为十进制数为： （1001 0011.0100）8421BCD93.4,例1-5 十进制数和BCD码相互转换,同一二进制代码，当把它看作是二进制数和把它看作是二进制编码的十进制数（BCD），其数值是不同的！,2字符编码,计算机中普遍采用的是美国国家信息交换标准字符码，即ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）。 ASCII码采用7位二进制代码对字符进行编码。它包括52个大、小写英文字母，10个阿拉伯数字，32个通用控制符号，34个专用符号，共128个字符。例如09对应的ASCII码为30H39H，AZ对应的ASCII码为41H5AH。,ASCII 码 表,1.2 单片机基本结构,MCS-51系列单片机都是以8051为核心电路发展起来的，包括51子系列（基本型）和52子系列（增强型）两大类，因此它们都具有MCS-51的基本结构与软件特征，具有很强的兼容性。,MCS51系列单片机配置,Flash Rom单片机：89X5189C51、89S51等。,1.2.1 单片机的内部结构,（1）1个8位的中央处理器（CPU，具有位处理功能）和1个全双工的异步串行口。 （2） 2个16位定时器/计数器 （3）3个逻辑存储空间 64KB程序存储器空间（ 包括4KB片内程序存储器ROM） 128B内部数据存储器（RAM） 64KB数据存储器空间 （4） 4个双向并可按位寻址的I/O口 （5）5个中断源，具有两个优先级 （6）片内还有振荡器和时钟电路,用EPROM,为8751,无ROM为8031,MCS-51系列单片机的结构框图,1.2.2 单片机CPU的结构,1. CPU 结构 MCS51内部有一个8位CPU（8位是CPU的字长，指CPU对数据的处理是按一个字节进行的），它象通常的微处理器一样，也是由算术逻辑运算单元ALU、定时控制部件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。,ALU,由定时和控制部件构成的控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。,运算器（ALU、专用寄存器）,2.CPU的专用寄存器组,MCS-51的CPU专用寄存器组包括6个寄存器 程序计数器PC 累加器ACC 寄存器B 程序状态标志寄存器PSW 堆栈指针SP 数据指针DPTR。 除PC外，其余5个寄存器均为可编程可访问寄存器。 专用寄存器组中只有PC在物理上是独立的（即没有与其他器件共同编码的物理地址），其余5个寄存器都有相应的直接地址（称字节地址）。,是一个独立的计数器，用于存放下一条待执行指令的地址。 PC的基本工作过程可以描述为： PC中的数作为指令地址输出给程序存储器，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC本身自动加1，指向下一条指令。 MCS-51的PC是一个16位寄存器，其寻址范围是64KB（即216Byte）。,（1）程序计数器PC（Program Counter）,（2）累加器ACC （Accumulator）,简称A寄存器或累加器A，是一个具有特殊用途的8位寄存器，主要用来存放一个操作数或存放运算的结果。 累加器ACC是CPU中使用最频繁的寄存器，MCS-51指令系统中多数指令的执行都通过它进行。,（3）程序状态字PSW （Program State Word）,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,PSW,进位标志、“位累加器”,辅助进位标志,用户通用状态标志,溢出标志,奇偶标志位,保留位,工作寄存器组选择控制位,若A中有奇数个“1”，则P置位，否则清零,1.3 存储器的结构,自学，回答以下问题： 1、MCS-51存储器的ROM和RAM分别存放什么内容，其体系结构什么样的结构？有何特点？ 2、8051单片机的片内ROM的容量有多大？如果要扩展了程序存储器，单片机的程序存储在片内ROM和片外ROM两个空间中，必须对单片机的引脚如何处理？片外ROM的地址范围是怎样的？ 3、8031没有片内ROM，则对单片机的引脚如何处理？ 4、51子系列单片机片内RAM容量多大，分为哪几大区域？ 5、51单片机片机RAM中的工作寄存器区有多少个单元，分几组，每组多少个单元？这些单元如何命名的？ 6、ROM、片内RAM、片外RAM分别称为什么区？,1.3 存储器结构,普林斯顿（Princeton）结构：将程序和数据合用一个存储器空间的结构。 哈佛（Harvard）结构： 程序存储器和数据存储器截然分开，ROM和RAM独立编址并分别寻址的结构，相互间不会冲突。 在MCS-51系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量的程序存储器、数据存储器，而且还具有很强的外部存储器扩展能力，可扩展到64KB。,8031 8751 8051 89C51,256B（字节）,4KB,64K,64K,1.3.1 程序存储器,程序存储器（Program memory）主要用于存放经调试正确的应用程序和常数表格，称为CODE区。 由于MCS-51系列单片机采用16位的程序计数器PC和16位的地址总线，因而程序存储器可扩展的地址空间为64KB，并且这64KB地址在空间分布范围上是连续和统一的。,程序存储器的应用形态,当EA为高电平时，程序运行先从片内ROM取指令，当片内ROM指令取完后（PC0FFFH），再从片外ROM取指令。 当EA为低电平时，只从片外ROM取指令。,程序存储器的应用形态,8051中含有4KB容量的掩膜ROM，8751中含有4KB容量的EPROM，89C51中含有4KB容量的Flash ROMEA接高电平。 8031/8032中不设程序存储器，这种单片机在供应状态上称为ROM Less型器件，使用过程中必须外部扩展ROMEA接高电平。,数据存储器,内部 RAM,特殊功能 寄存器,内部RAM存储器,1.3.2 内部数据存储器,称为DATA区,1.3.3 外部数据存储器,可以扩展64KB 称XDATA区 页内寻址（没有高8位地址）区为PDATA区,外部数据存储器,1.4 并行输入/输出接口,接口电路是微机应用系统中必不可少的组成部分，其中并行输入/输出接口是CPU与外部进行信息交换的主要通道。 MCS-51单片机内部有4个并行的I/O接口电路：P0、P1、P2、P3，它们都是双向口，既可以输入又可以输出。P0、P2口经常用作外部扩展存储器时的数据、地址总线，P3口除了可用作I/O口外，每一根都有第二功能。 通过这些I/O接口，单片机可以外接键盘、显示器等外围设备，还可以进行系统扩展，以解决片内硬件资源不足问题。,1. P0口,总结特点： （1）P0口可作通用I/O口使用，又可作地址/数据总线口； （2）P0既可按字节寻址，又可按位寻址； （3）作通用I/O 口输出时：是开漏输出，应外接上拉电阻； （4）P0是一个准双向口。,1. P0口,2. P1口,（1）只能作I / O口，没有地址/数据复用功能 （2）可按字节寻址，也可按位寻址 （3）是一准双向口，输出驱动接有上拉电阻，不是开漏输出。,3. P2口,（1）当P2口作为通用I / O时，是一准双向口。 （2）从P2口输入数据时，先向锁存器写“1”。 （3）可位寻址，也可按字节寻址。 （4）可输出地址高8位。,3. P2口,4. P3口,(1)当P3口作为通用I/O接口时, 第2功能输出线为高电平; (2)当P3口作为第2功能使用时, 应先向锁存器写1; (3)当P3口作为第二功能输入时,第2功能输出线自动为1。,P3口的第二功能,1.4.2 并行I/O口的使用特性,MCS-51系列单片机的4个并行I/O口均由内部总线控制，端口的功能复用会自动识别，不用指令选择。 P0是8位、漏极开路的双向I/O口，当用作片外存储器或接口扩展时，分时复用为数据总线和低8位地址总线，可驱动8个LSTTL负载。 P1是8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，驱动为4个LSTTL负载。 P2是8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，可驱动4个LSTTL负载，外部扩展时用作高8位地址总线。 P3是8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，可驱动4个LSTTL负载。P3口的所有口线都具有第二功能，实现控制总线的作用。,1.5 单片机芯片的引脚及功能,8、P3口的第二功能,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),VCC,VSS,XTAL2 XTAL1,RST/VPD,P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,ALE,P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,VCC（40脚）: 接+5 V电源正端; VSS（20脚）: 接+5 V电源地端。,1. 主电源引脚,2. 外接晶体引脚,XTAL1（19脚）: 接外部石英晶体的一端。 在单片机内部, 它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器构成了片内振荡器。 XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。 在单片机内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。,（1）RST/VPD（9脚）: RST即为RESET, VPD为备用电源, 所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。 VPD是备用电源输入端，当单片机掉电或电源发生波动导致电源电压下降到一定值时，备用电源通过VPD端给内部RAM供电，保持其中的信息，直至单片机工作电压恢复正常。 （2） (30脚): 当访问外部存储器时, ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出, 用于锁存出现在P0口的低8位地址， 的功能是8751等片内含有ROM器件的编程脉冲输入端。,3. 控制信号,（3） （29脚）: 片外程序存储器读选通信号输出端, 低电平有效。 （4） /VPP（31脚）: 为访问外部程序存储器控制信号, 低电平有效。 VPP是编程电源输入端。,（1）P0口（39脚32脚）: P0.0P0.7统称为P0口。 （2）P1口（1脚8脚）: P1.0P1.7统称为P1口, 可作为准双向I/O接口使用。 （3）P2口（21脚28脚）: P2.0P2.7统称为P2口, 一般可作为准双向I/O接口。 （4）P3口（10脚17脚）: P3.0P3.7统称为P3口。,4. 输入/输出（I/O）,案例1 单片机控制右侧发光二极管亮灭,让最右边的发光二极管亮，其它不亮。 给P0.0送0，其他位送1，可让D8亮而其他灯不亮。,1. 案例程序,#include void main() unsigned int value; value=0xfe; P0=value; ,2. Keil C51调试方法与步骤,要使用Keil软件，首先要正确安装Keil软件，该软件的Eval版本可以直接去http:/www. 下载,（1）建立工作项目文件,启动Keil Vison2，如果打开后就有打开的文件，单击“Project-Close Project”菜单将其关闭。单击“FileNew. ”，打开一个新的文件输入窗口，在这个窗口里输入上述源程序。输入完毕之后，选择“FileSave”，给这个文件取名保存 。 单击“Project-New Project.”，出现对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，这里起名为test，不需要输入扩展名。单击“保存”按钮，出现第二个对话框。,CPU选择窗口,标准8051启动代码加入工程,询问是否要将标准的8051启动代码加入工程，单击“是”按钮。,添加源程序,单击“Source Group 1 “，使其反白显示，然后单击鼠标右键，出现一个下拉菜单。 选中其中的“Add file to GroupSource Group 1”，出现一个对话框，要求寻找源文件。,工程选项的设置,选择资源窗口中的“Target 1 ”，单击鼠标右键，出现快捷菜单，然后选择“Options for TargetTarget 1”。,生成单片机烧录文件,在弹出的对话框中选择“output”标签页，选中该页的“Creat HEX File”前面的复选框，这样在编译后就会生成可以用于烧写的.hex文件。,（2）项目编译、连接,“ProjectBuild target”可以对当前工程进行连接 ，产生目标代码。 “ProjectRebuild All target files”将会对当前工程中的所有文件（无论是否修改过）重新进行编译 ，产生目标代码。 而如果选择“ProjectTranslate “，项则仅对当前文件进行编译，不进行连接，也就不会产生新的目标代码。,编译、设置的工具栏按钮,编译、编译连接、全部重建、停止编译和对工程进行设置。,编译后的输出信息,编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，提示获得了名为mytest.hex的文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中。同时还可看到该程序的代码量、内部RAM的使用量、外部RAM的使用量等一些信息。除此之外还产生了一些其他相关的文件可被用于Keil的仿真与调试。,（3）程序的仿真与调试,工程进行汇编、连接成功以后，按组合键 Ctrl十F5】或者选择“DebugStart/Stop Debug Session”即可进入调试状态，菜单项中出现了一个用于仿真运行和调试的工具条。,从左到右依次是复位、运行、暂停、单步、过程单步、执行完当前子程序、运行到当前行、下一状态、打开跟踪、观察跟踪、反汇编窗口、观察窗口、代码作用范围分析、1#串行窗口、内存窗口、性能分析、工具按钮等命令的快捷按钮。,仿真或观察P0、P2端口的状态,选择“Peripherals I/O-PortsPort 0”和“PeripheralsI/O-Ports Port 2”，在主窗口中会出现P0, P2口的状态，需要在程序运行的时候改变P0.0,(4)在Proteus中仿真运行,双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“程序”“Proteus 7 Professional”“ISIS 7 Professional”，出现启动界面后就进入了Proteus ISIS集成环境。 选择“文件”“打开设计”，在文件打开对话框中打开task1.dsn文件（由教师提前准备好，本文件在配套光盘“任务1”文件夹中。,(4)在Proteus中仿真运行,单击Proteus ISIS集成环境中下部“仿真工具栏”的最左边的按钮（即“运行”），则可在设计区察看运行结果，可以看到最右边的一个发光二极管亮了。,（5）利用实验箱（或开发板）运行,将