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单片机入门教程MICROPROCESSOR-8051TUTORIAL,自动化学院科学与技术协会曹亮2014,QUESTIONS,什么是单片机,学单片机有什么用处,如何学习单片机,1,了解51单片机在实际生活中的应用及其重要性,2,3,学习51单片机之前，必须掌握的基础知识,现场编写程序，讲解51单片机的四个经典例程,了解51单片机基本工作原理建立最小系统,C51-51单片机的C语言标准进制转换,按键控制流水灯,LCD1602液晶屏显示字符,外部中断实验,计时器实验（项目：用码盘测电机转速）,1,51单片机在生活中的实际应用,应用实例1：,烟草烘烤炉自动控制系统,应用实例2：,烟雾、火灾报警器,应用实例N,2,如何搭建51单片机的最小系统？,51单片机,一种集成电路芯片，一台完善的微型“电脑”。,*STC89C52RC为例图为intel80C518K字节程序存储空间（ROM）512字节数据存储空间(RAM)内带2K字节EEPROM存储空间通用异步串行口(UART)3个16位定时器/计数器4路外部中断工作频率范围：040MHz6时钟/机器周期或12时钟/机器周期,P1,P3,P0,P2,特殊功能引脚,晶振引脚,复位引脚,51单片机引脚,*STC89C52RC,51单片机最小系统,51单片机，及其正常工作时必需的外围器件共同组成的硬件生态系统。任何基于51单片机的产品，都由其最小系统扩展而来。传统51单片机的最小系统，分为3个部分。,X,R,P0,时钟电路,复位电路,P0口上拉电阻*当P0口用作通用IO口使用时,X,时钟电路,18,19,20,GND,XTAL1,XTAL2,震荡电路为是微处理器的“心脏”，由一个石英晶体谐振器和两个电容组成，电路图如下所示。电容的典型值为2040pF。石英晶体振荡器简称晶振，可与其它元件配合，产生标准脉冲信号，提供可靠的时钟。如果没有时钟脉冲，系统就无法工作。,R,RST,09,VCC,传统51单片机开机上电时，需要在RST引脚上施加一个高电平，并维持一段时间，才能启动运行。右图为复位电路的示意图，电容取110uF，电阻取110K。在运行过程中如果发生意外情况，如死机、程序跑飞造成故障等，也可在RST引脚上施加一定时长高电平，即可复位单片机，使得系统恢复正常。,+,复位电路,P0,51单片机有四组IO口，分别为P1、P2、P3口和P0口。其中P0口和其他的三组IO口相比，有本质的不同:P0口由两个场效应管构成推挽输出结构，当用作普通IO口时，与VCC连的场效应管永远截止，此时不能输出高电平，需要外接适当的上拉电阻。P0口上拉电阻典型取值位4.7k。,P0口上拉电阻,VCC,P0.x,P0.x口内部结构P1/2/3.x内部结构,2,开始编写51单片机程序前，应该知道什么？,二进制,二进制的思想最早由中国上古时代的首领伏羲氏提出，其作河图与洛书演化的八卦“乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑”，即“天、地、雷、风、水、火、山、泽”八种性质与自然现象，象征世界的,太极,0,1,00,01,10,11,000,001,010,010,011,100,101,111,变化与循环，分类方法如同五行，世间万物皆可分类归至八卦之中，亦是二进制与电子计算机的古老始祖。,图：“无极生太极，太极生两仪；两仪生四象，四象生八卦”,戈特弗里德威廉莱布尼茨GottfriedWilhelmLeibniz1646-1716,德国哲学家、数学家，和牛顿先后独立发明了微积分。他所涉及的领域及法学、力学、光学、语言学等40多个范畴，被誉为十七世纪的亚里士多德。,莱布尼茨与中国八卦图的故事：相传一次偶然的机会，莱布尼茨收到来自中国友人赠与的八卦图，灵感大发，发明了二进制。当时人们都想设计出一台计算机，但纠结于到底基于何种计数进制来设计。莱布尼茨坚信二进制是最科学的计数法则，它有很高的可靠性，并且便于逻辑运算。后来基于二进制的电子计算机兴起，证明了莱布尼茨的正确性。,二进制法则,二进制数由两种字符构成，通常由“0”和“1”表示；“逢二进一”是二进制的进位法则。由于二进制数太长不便于书写，人们通常把四位二进制数合并为一位十六进制数，他们的转换如右表所示。,数据的单位,一位二进制数，即“0”或“1”，所占的空间就是一个“位”，用“bit”表示。8位二进制数，即从“00000000”到“11111111”，所占的空间为一个“字节”，用“byte”表示。显然，1byte=8bit。,1bit,1byte,数据的单位,1byte=8bit,1KB=210byte=1024byte,1MB=210KB=1024KB,C51的变量,char型变量：,符号位,数据位,unsignedchar型变量：,数据位,占用1个字节，最高位用来保存正负号，其余位用来存储数据。范围：-128127,同样占用一个字节，但只保存正数和0，没有符号位。范围：0255,int型变量：,符号位,数据位,unsignedint型变量：,数据位,占用2个字节，最高位用来保存正负号，其余位用来存储数据。范围：-3276832767,同样占用2个字节，但只保存正数和0，没有符号位。范围：065535,C51的变量,3,实战！,外部中断,?,什么是中断,1、CPU在执行当前程序的过程中，出现突发情况。2、CPU建立一个断点，暂时中断当前任务，转而处理突发情况。3、突发情况处理完成后，返回断点处继续以前的任务。,主函数,突发情况,中断函数,断点,外部中断,中断编号中断源0外部中断01定时器中断02外部中断13定时器中断14串口中断,外部中断,INT,外部中断,外部中断设定：1、配置中断触发方式2、设定优先级3、打开中断允许,外部中断与定时器控制寄存器TCON,IT0和IT1是设置外部中断的触发方式0：为低电平触发方式1：为高-低跳变触发方式IE0和IE1是外部中断标志位,MSB,LSB,中断允许寄存器IE,外部中断,MSB,LSB,EA:总中断允许位0：CPU屏蔽所有的中断请求1：CPU开放所有中断EX1和EX0：分别是外部中断1和外部中断0的中断允许位0：禁止相应的外部中断1：允许相应的外部中断,中断优先级寄存器IP,外部中断,PS:串行口中断优先级PT1和PT0：分别是定时器1和定时器0的中断优先级PX1和PX0：分别是外部中断1和外部中断0的中断优先级,MSB,LSB,所有位设定为1，则优先级为高；设定为0，则优先级为低。,定时器,?,什么是定时器,传统51单片机内有两个可编程的定时(计数器)。设定工作方式后，定时器开始工作，到达满足一定条件后（如到达了设定的时间），定时器就产生中断。,外部中断与定时器控制寄存器TCON,MSB,LSB,TF0和TF1是定时器的中断标志TR1和TR0是打开相应的定时器,工作方式寄存器TMOD,定时器,MSB,GATE：门控制0：直接通过TRx来控制定时/计数器的开启1：由TRx和外部中断脉冲控制。常用于计算外部中断负跳变的次数C/T：计数器模式和定时器模式选择0：选择定时器模式1：选择为计数器模式,LSB,定时器1控制字段,定时器0控制字段,M0和M1：工作方式00：方式0：为13位定时/计数器01：方式1：为16为定时/计数器10：方式2：为8位初值自动重装定时/计数器11：方式3：仅适用于T0，分成两个8位计数器，T1停止计数,中断允许寄存器IE,定时器,MSB,LSB,EA:总中断允许位0：CPU屏蔽所有的中断请求1：CPU开放所有中断ET1和ET0：分别是定时器1和定时器0的中断允许位0：禁止相应的外部中断1：允许相应的外部中断,码盘测速,光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分。如图所示。工作时，光投射在码盘上，码盘随运动物体一起旋转，透过亮区的光经过狭缝后由光敏元件接受，光敏元件的排列与码道一一对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为“0”。通过统计单位时间内收到的脉冲数，即可计算得出码盘的运转速度。,现在开始，DIY一个自己的作品吧吧,51,流水灯：,51单片机(5)晶振(1)40P芯片座(0.5)洞洞板(2)4.7k9pin排阻(0.5)2.54mm单排针(1)合计:10,电子钟：,流水灯+,带电子钟功能的计算器,:流水灯+,温度计：,流水灯+