单片机技术教案（综合版）

第一讲第一讲 一 授课内容一 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 1 1 什么是单片机 1 2 单片机的发展 1 3 MCS 51 和 80C51 系列简介 1 4 单片机的应用领域和应用模式 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二 教学目的 二 教学目的 了解单片机的发展 应用领域和应用模式 掌握单片机的特点 三 教材分析 三 教材分析 重点 难点 单片机的特点 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点知识 的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 一 什么是单片机 单片机是将 CPU RAM ROM 定时器 计数器以及 I O 接口电路等计算机的主要部件集成在 一块电路芯片上 SCM 单片微型计算机 MCU 微控制器 SOC 片上系统 二 单片微型计算机发展概况 单片机出现的历史并不长 但发展十分迅猛 它的产生与发展和微处理器的产生与发展大 体同步 自 1971 年美国 Intel 公司首先推出 4 位微处理器 4004 以来 它的发展到目前为 止大致可分为 5 个阶段 第 1 阶段 1971 1976 单片机发展的初级阶段 1971 年 11 月 Intel 公司首先设计出集 成度为 2 000 只晶体管 片的 4 位微处理器 Intel 4004 并配有 RAM ROM 和移位寄存器 构成了第一台 MCS 4 微处理器 而后又推出了 8 位微处理器 Intel 8008 以及其它各公司 相继推出的 8 位微处理器 第 2 阶段 1976 1980 低性能单片机阶段 以 1976 年 Intel 公司推出的 MCS 48 系 列为代表 采用将 8 位 CPU 8 位并行 I O 接口 8 位定时 计数器 RAM 和 ROM 等集 成于一块半导体芯片上的单片结构 虽然其寻址范围有限 不大于 4 KB 也没有串行 I O RAM ROM 容量小 中断系统也较简单 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器 仪 表等的需要 第 3 阶段 1980 1983 高性能单片机阶段 这一阶段推出的高性能 8 位单片机普遍带 有串行口 有多级中断处理系统 多个 16 位定时器 计数器 片内 RAM ROM 的容量加 大 且寻址范围可达 64 KB 个别片内还带有 A D 转换接口 第 4 阶段 1983 80 年代末 16 位单片机阶段 1983 年 Intel 公司又推出了高性能的 16 位单片机 MCS 96 系列 由于其采用了最新的制造工艺 使芯片集成度高达 12 万只晶体 管 片 第 5 阶段 90 年代 单片机在集成度 功能 速度 可靠性 应用领域等全方位向 更高水平发展 三 单片机的特点 1 体积小 重量轻 功耗低 功能强 性价比高 2 数据大都在单片机内部传送 运行速度快 抗干扰能力强 可靠性高 3 结构灵活 易于组成各种微机应用系统 4 应用广泛 既可用于工业自动控制等场合 又可用于测量仪器 医疗仪器及家用电 器等领域 四 单片机系列简介 目前世界上单片机生产厂商很多 如 Intel Motorola Philips Siemens NEC ADM Zilog 等公司 其主流产品有几十个系列 几百个品种 尽管其各具特色 名称各 异 但作为集 CPU RAM ROM 或 EPROM I O 接口 定时器 计数器 中断系 统为一体的单片机 其原理大同小异 现以 Intel 公司的系列产品为例 说明各系列之间的 区别 Intel 公司从其生产单片机开始 发展到现在 大体上可分为 3 大系列 MCS 48 系列 MCS 51 系列 MCS 96 系列 该 3 大系列的性能简介见表 1 表 1 Intel 单片机系列性能简介 4 MCS 51 单片机系列 MCS 51 系列单片机虽已有 10 多种产品 但可分为两大系列 MCS 51 子系列与 MCS 52 子系列 MCS 51 子系列中主要有 8031 8051 8751 三种类型 而 MCS 52 子 系列也有 3 种类型 8032 8052 8752 在某些性能上略有差异 由此可见 在本子系列内各类芯片的主要区别在于片内有无 ROM 或 EPROM MCS 51 与 MCS 52 子系列间所不同的是片内程序存储器 ROM 从 4 KB 增至 8 KB 片内数据存储器由 128 个字节增至 256 个字节 定时器 计数器增加了一个 中断源增加了 1 2 个 另外 对于制造工艺为 CHMOS 的单片机 由于采用 CMOS 技术 制造 因此具有低功耗的 特点 如 8051 功耗约为 630 mW 而 80C51 的功耗只有 120 mW 五 单片机的应用 由于单片机具有体积小 重量轻 价格便宜 功耗低 控制功能强及运算速度快等特点 因而在国民 经济建设 军事及家用电器等各个领域均得到了广 泛的应用 1 家用电器领域 目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路 而做成单片机 控制系统 例如洗衣机 电冰箱 空调机 微波炉 电饭煲 电视机 录像机及其它视频音像设 备的控制器 办公自动化领域 现代办公室中所使用的大量通信 信息产品多数都采用了单片机 如通用计算机系统中的 键盘译码 磁盘驱动 打印机 绘图仪 复印机 电话 传真机 考勤机等 3 智能仪表 用单片机改造原有的测量 控制仪表 促进仪表向数字化 智能化 多功能 化 综合化 柔性化方向发展 4 机电一体化产品 单片机与传统的机械产品相结合 使传统机械产品结构简化 控制智能化 5 商业营销领域 由于在商业营销系统已广泛使用的电子称 收款机 条形码阅读器 仓储安全监 测系统 商场保安系统 空气调节系统 冷冻保鲜系统等中 目前已纷纷采用单片机构成 专用系统 主要由于这种系统有明显的抗病菌侵害 抗电磁干扰等高可靠性能的保证 6 汽车电子与航空航天电子系统 通常在这些电子系统中的集中显示系统 动力监测控制系统 自动驾驭系统 通 信系统以及运行监视器 黑匣子 等都要构成冗余的网络系统 第二讲第二讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 2 1 单片机的基本组成 2 2 80C51 单片机的引脚功能和结构框图 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的存储器结构与复位方式 以及 80C51 单片机的引脚功能 内部结构和工作 原理 三 教材分析 三 教材分析 重 点 80C51 单片机的引脚功能和内部结构 单片机的存储器结构与复位方式 难 点 单片机的内部结构和工作原理 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书五 教学过程 板书 2 1 1 MCS 51单片机的基本组成 1 一个8位微处理器CPU 2 数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR 3 内部程序存储器ROM 4 两个定时 计数器 用以对外部事件进行计数 也可用作定时器 5 四个8位可编程的I O 输入 输出 并行端口 每个端口既可做输入 也可做输出 6 一个串行端口 用于数据的串行通信 7 中断控制系统 8 内部时钟电路 时钟电路时钟电路SFR和和RAM ROM CPU 定时定时 计数器计数器 并行端口并行端口中断系统中断系统串行端口串行端口 时钟源时钟源T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 二 80C51 单片机的引脚功能结构框图 如上图 1 主电源引脚 VCC 和 VSS 2 外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2 3 控制或其他电源复用引脚 RST VPD ALE 和 VPP 4 输入 输出引脚 P0 P1 P2 P3 共 32 根 三 引脚功能 1 主电源引脚 Vcc 和 Vss VCC 接 5 V 电源正端 VSS 接 5 V 电源地端 2 外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 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 当采用外部时钟时 对于 HMOS 单片机 该引脚 接地 对于 CHMOS 单片机 该引脚作为外部振荡信号的输入端 XTAL2 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 当采用外部时钟时 对于 HMOS 单片机 该引脚作为外部振荡信号的输入 端 对于 CHMOS 芯片 该引脚悬空不接 图 1 内部振荡方式 图 2 外部振荡方式 3 输入 输出 I O 引脚 P0 口 P1 口 P2 口及 P3 口 a P0 口 39 脚 32 脚 P0 0 P0 7 统称为 P0 口 b P1 口 1 脚 8 脚 P1 0 P1 7 统称为 P1 口 可作为准双向 I O 接口使用 c P2 口 21 脚 28 脚 P2 0 P2 7 统称为 P2 口 一般可作为准双向 I O 接口 d P3 口 10 脚 17 脚 P3 0 P3 7 统称为 P3 口 第三讲第三讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 2 3 80C51 CPU 的结构和特点 2 4 存储器结构和地址空间 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的存储器结构与复位方式 80C51 单片机的引脚功能 内部结构和工作原理 三 教材分析 三 教材分析 重 点 80C51 单片机的引脚功能和内部结构 单片机的存储器结构与复位方式 难 点 单片机的内部结构和工作原理 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书五 教学过程 板书 MCS 51 单片机的基本结构 2 1 2 MCS 51 单片机硬件结构特点 1 内部程序存储器 ROM 和内部数据存储器 RAM 容量 如表 2 1 所示 2 输入 输出 I O 端口 3 外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间 4 中断与堆栈 5 定时 计数器与寄存器区 6 指令系统 2 1 3 MCS 51 单片机内部结构 1 运算器 运算器由 8 位算术逻辑运算单元 ALU Arithmetic Logic Unit 8 位累加器 ACC Accumulator 8 位寄存器 B 程序状态字寄存器 PSW Program Status Word 8 位暂存寄存器 TMP1 和 TMP2 等组成 2 控制器 主要由程序计数器 PC 指令寄存器 IR 指令译码器 ID 堆栈指针 SP 数据指针 DPTR 时钟发生器及定时控制逻辑等组成 2 3 MCS 51 单片机的存储器配置 2 3 1 片内数据存储器 2 3 2 片外数据存储器 2 3 3 程序存储器 2 3 1 片内数据存储器 片内数据存储器结构如图 2 9 a 所示 其具体位地址单元如表 2 3 所示 专用寄存器的 地址映像如表 2 4 所示 特 殊 功 能 寄 存 器 通用 RAM区 位寻址区 00H 1FH 20H 2FH 30H 7FH 80H FFH 80H 88H 90H 98H A0H A8H B0H B8H D0H E0H F0H 特殊功能寄存器中位寻址 外部 ROM 内部 ROM EA 1 外部 ROM EA 0 0000H 0000H 0FFFH0FFFH 1000H FFFFH 外 部 RAM I O口 地址 0000H FFFFH 内部数据存储器 a 外部数据存储器 b 程序存储器 c 工作寄 存器区 2 1 4 单片机复位电路及复位状态 1 复位电路 单片机复位电路包括片内 片外两部分 外部复位电路就是为内部复位电路提供两个机器 周期以上的高电平而设计的 MCS 51 单片机通常采用上电自动复位和按键手动复位两种 方式 如图 2 14 所示 2 单片机复位后的状态 单片机运行出错或进入死循环时 可按复位键重新运行 21 个特殊功能寄存器复位后的状 态为确定值 如表 2 6 所示 22 F C1 RST R1 1K 5 V 22 F C1 RST 5 V R2 200 RST R1 5 V C2 22 F 803 1 805 1 875 1 8031 8051 8751 8031 8051 8751 a 上电复位 电路 c 按键脉冲复 位电路 b 按键电平复 位电路 R1 1K 3 时钟电路 1 振荡周期 时钟周期 为单片机提供时钟信号的振荡源的周期 3 机器周期 通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期 4 指令周期 是指 CPU 执行一条指令所需要的时间 一个指令周期通常含有 1 4 个 机器周期 若 80C51 单片机外接晶振为 12MHz 时 则单片机的四个周期的具体值为 振荡周期 1 12MHz 1 12 s 0 0833 s 时钟周期 1 6 s 0 167 s 机器周期 1 s 指令周期 1 4 s 4 80C51 指令时序 P1P2 S1 P2 振荡周期 时钟周期 机器周期机器周期 指令周期 OSC S2S3S4S5S6S1S2 S4 S5S3S6 P1P1 P1 P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2 六 作业 六 作业 P 47 页页 4 6 10 11 第四讲第四讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第三章 80C51 单片机的指令系统 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的寻址方式 指令特点 功能和使用 三 教材分析 三 教材分析 重 点 寻址方式 指令特点 功能和使用 难 点 寻址方式 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 3 1 MCS 51 指令系统的分类 格式及一般说明 3 2 寻址方式 3 3 分类指令 MCS 51 单片机指令系统有如下特点 1 指令执行时间快 2 指令短 约有一半的指令为单字节指令 3 用一条指令即可实现 2 个一字节的相乘或相除 4 具有丰富的位操作指令 5 可直接用传送指令实现端口的输入输出操作 3 1 MCS 51 指令系统的分类 格式及一般说明 3 1 1 指令分类 3 1 2 指令格式 3 1 3 指令描述符号介绍 3 1 1 指令分类 按指令功能 MCS 51 指令系统分为数据传递与交换 算术运算 逻辑运算 程序转移 布 尔处理操作 CPU 控制等 6 类 布尔处理操作类指令又称位操作指令 3 1 2 指令格式 在 MCS 51 指令中 一般指令主要由操作码 操作数组成 指令应具有以下功能 1 操作码指明执行什么性质和类型的操作 例如 数的传送 加法 减法等 2 操作数指明操作的数本身或者是操作数所在的地址 3 指定操作结果存放的地址 3 1 3 指令描述符号介绍 Rn 当前选中的寄存器区中的 8 个工作寄存器 R0 R7 n 0 7 Ri 当前选中的寄存器区中的 2 个工作寄存器 R0 R1 i 0 1 direct 8 位的内部数据存储器单元中的地址 data 包含在指令中的 8 位常数 data16 包含在指令中的 16 位常数 addr16 16 位目的地址 addr11 11 位目的地址 rel 8 位带符号的偏移字节 简称偏移量 DPTR 数据指针 可用作 16 位地址寄存器 bit 内部 RAM 或专用寄存器中的直接寻址位 A 累加器 B 专用寄存器 用于乘法和除法指令中 C 进位标志或进位位 或布尔处理机中的累加器 间址寄存器或基址寄存器的前缀 如 Ri DPTR 位操作数的前缀 表示对该位操作数取反 如 bit 片内 RAM 的直接地址或寄存器 由 寻址的单元中的内容 箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替 3 2 寻址方式 3 2 1 立即寻址 3 2 2 直接寻址 3 2 3 寄存器寻址 3 2 4 寄存器间接寻址 3 2 5 变址寻址 3 2 6 相对寻址 3 2 7 位寻址 3 2 1 立即寻址 指令中直接给出操作数的寻址方式 立即操作数用前面加有 号的 8 位或 16 位数 来表示 例如 MOV A 60H A 60H MOVDPTR 3400H DPTR 3400H MOV30H 40H 30H 单元 40H 上述三条指令执行完后 累加器 A 中数据为立即数据 60H DPTR 寄存器中数据 为 3400H 30H 单元中数据为立即数 40H 3 2 2 直接寻址 指令中直接给出操作数地址的寻址方式 能进行直接寻址的存储空间有 SFR 寄 存器和内部数据 RAM 例如 MOV PSW 20H PSW 20H PSW 为直接寻址寄存器的符号地址 MOVA 30H A 30H 内部 RAM 单元中的内容 30H 为直接给出的内部 RAM 的地址 3 2 3 寄存器寻址 以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式 通用寄存器指 A B DPTR 以及 R0 R7 例如 CLR A A 0 INC DPTR DPTR DPTR 1 ADDR5 20H R5 20H R5 3 2 4 寄存器间接寻址 以寄存器中内容为地址 以该地址中内容为操作数的寻址方式 间接寻址的存 储器空间包括内部数据 RAM 和外部数据 RAM 能用于寄存器间接寻址的寄存器有 R0 R1 DPTR SP 其中 R0 R1 必须是工 作寄存器组中的寄存器 SP 仅用于堆栈操作 例如 MOV R0 A 内部 RAM R0 A 其指令操作过程示意图如图 3 1 所 示 又如 MOVX A R1 A 外部 RAM P2R1 其指令操作过程示意图如图 3 2 所示 再如 MOVX DPTR A 外部 RAM DPTR A 其指令操作过程示意图如图 3 3 所示 3 2 5 变址寻址 变址寻址只能对程序存储器中数据进行操作 由于程序存储器是只读的 因此 变址寻址只有读操作而无写操作 在指令符号上采用 MOVC 的形式 如图 3 4 所示 例如 MOVC A A DPTR A A DPTR 又如 MOVC A A PC A A PC 这条指令与上条指令不同的是 基址寄存器是 PC 3 2 6 相对寻址 以当前程序计数器 PC 的内容为基础 加上指令给出的一字节补码数 偏移量 形成新的 PC 值的寻址方式 相对寻址用于修改 PC 值 主要用于实现程序的分支转移 例如 SJMP 08H PC PC 2 08H 指令操作示意图如图 3 5 所示 3 2 7 位寻址 位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作 位寻址其实是一种直接寻址方式 不过其地址是位地址 例如 SETB 10H 将 10H 位置 1 若 22H 单元中存放着数据 40H 22H 单元的 D0 位的位地址为 10H 执行上述指令后 22H 41H 又如 MOV 32H C 32H 进位位 C ORL C 32H C C 32H 第五讲第五讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第三章 80C51 单片机的指令系统 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的寻址方式 指令特点 功能和使用 三 教材分析 三 教材分析 重 点 寻址方式 指令特点 功能和使用 难 点 寻址方式 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 3 3 1 数据传送类指令数据传送类指令 数据传送类指令共28条 是将源操作数送到目的操作数 指令执行后 源操作数不变 目的操作数被源操作数取代 数据传送类指令用到的助记符有 MOV MOVX MOVC XCH XCHD SWAP PUSH POP8种 源操作数可采用寄存器 寄存器间接 直接 立即 变址5种寻址方式寻址 目的操作 数可以采用寄存器 寄存器间接 直接寻址3种寻址方式 MCS 51单片机片内数据传送 途径如图3 6所示 1 以 A 为目的操作数 MOV A Rn A Rn MOV A direct A direct MOV A Ri A Ri MOV A data A data 2 以 Rn 为目的操作数 MOV Rn A Rn A MOV Rn direct Rn direct MOV Rn data Rn data 3 以直接地址为目的操作数 MOV Ri A Ri A MOV Ri direct Ri direct MOV Ri data Ri data 4 以间接地址为目的操作数 MOV Ri A Ri A MOV Ri direct Ri direct MOV Ri data Ri data 例如 设 30H 6FH R1 40H 执行 MOV R1 30H 后 30H 单元中数据取出送入 R1 间接寻址的 40H 单元 40H 6FH 5 以 DPTR 为目的操作数 MOV DPTR data16 DPTR data16 例如执行 MOV DPTR 2000H 后 DPTR 2000H 6 访问外部数据 RAM MOVX A DPTR A DPTR MOVX DPTR A DPTR A MOVX A Ri A P2Ri MOVX Ri A P2Ri A 7 读程序存储器 MOVC A A DPTR A A DPTR MOVC A A PC A A PC 例如已知 A 30H DPTR 3000H 程序存储器单元 3030H 50H 执行 MOVC A A DPTR 后 A 50H 8 数据交换 字节交换 XCH A Rn A Rn XCH A direct A direct XCH A Ri A Ri 半字节交换 XCHD A Ri A0 3 Ri 0 3 SWAP A A0 3A4 7 9 堆栈操作 所谓堆栈是在片内 RAM 中按 先进后出 后进先出 原则设置的专用存储区 数据的进栈 出栈由指针 SP 统一管理 堆栈的操作有如下两条专用指令 PUSH direct SP SP 1 SP direct POP direct direct SP SP SP 1 PUSH 是进栈 或称为压入操作 指令 指令执行过程如图 3 7 所示 例 3 1 将片内 RAM 30H 单元与 40H 单元中的内容互换 方法 1 直接地址传送法 MOV31H 30H MOV30H 40H MOV40H 31H SJMP 方法 2 间接地址传送法 MOVR0 40H MOVR1 30H MOVA R0 MOVB R1 MOV R1 A MOV R0 B SJMP 方法 3 字节交换传送法 MOVA 30H XCH A 40H MOV30H A SJMP 方法 4 堆栈传送法 PUSH30H PUSH40H POP 30H POP 40H SJMP 3 3 2 算术运算类指令 1 加法指令 ADD A Rn A A Rn ADD A direct A A direct ADD A Ri A A Ri ADD A data A A data 2 带进位加指令 ADDC A Rn A A Rn C ADDC A direct A A direct C ADDC A Ri A A Ri C ADDC A data A A data C C 为来自 PSW 状态寄存器中的进位位 C 例如 设 A 20H R0 21H C 1 执行指令 ADDC R0 后 A 42H 3 带借位减指令 SUBB A Rn A A Rn C SUBB A direct A A direct C SUBB A Ri A A Ri C SUBB A data A A data C 例如 设 A 39H R0 20H 20H 32H C 1 执行指令 SUBB R0 后 A 06H 4 乘法指令 MUL AB BA A B A 和 B 中各存放一个 8 位无符号数 指令执行后 16 位乘积的高 8 位在 B 中 低 8 位存 A 中 例如 A 30H B 60H 执行 MUL AB 后 A 00H B 12H 5 除法指令 DIV AB A B 商在 A 中 余数在 B 中 A 和 B 中各存放一个 8 位无符号数 A 放被除数 B 放除数 指令执行后 A 中存放 商 B 中存入余数 若 B 00H 则指令执行后 OV 1 A 与 B 不变 例如 A 30H B 07H 执行 DIV AB 后 A 06H B 06H 6 加 1 指令 INC A A A 1 INC Rn Rn Rn 1 INC direct direct direct 1 INC Ri Ri Ri 1 INC DPTR DPTR DPTR 1 例如 30H 22H 执行 INC 30H 后 30H 23H 7 减 1 指令 DEC A A A 1 DEC Rn Rn Rn 1 DEC direct direct direct 1 DEC Ri Ri Ri 1 例如 R0 30H 30H 22H 执行 DEC R0 后 30H 21H 8 十进制调整指令 DA A 把 A 中按二进制相加的结果调整成按 BCD 码相加的结果 例如 A 65BCD B 78BCD C 0 执行下列语句 ADDA B DA A 后 A 43 BCD C 1 例 3 2 试把存放在 R1R2 和 R3R4 中的两个 16 位数相加 结果存于 R5R6 中 解 参 考程序如下 MOV A R2 取第一个数的低 8 位 ADDA R4 两数的低 8 位相加 MOV R6 A 保存和的低 8 位 MOV A R1 取第一个数的高 8 位 ADDCA R3 两数的高 8 位相加 并把低 8 位相加时的进位位加进来 MOV R5 A 把相加的高 8 位存入 R5 寄存器中 SJMP 第六讲第六讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第三章 80C51 单片机的指令系统 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的寻址方式 指令特点 功能和使用 三 教材分析 三 教材分析 重 点 寻址方式 指令特点 功能和使用 难 点 寻址方式 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 3 3 3 逻辑运算与循环类指令 1 与 操作指令 2 或 操作指令 3 异或 操作指令 4 求反与清除指令 5 循环指令 3 3 4 程序转移类指令 1 无条件转移指令 绝对 短 转移指令 AJMPaddr11 PC10 0 addr11 长转移指令 LJMPaddr16 PC addr16 短 相对 转移指令 SJMPrel PC PC 2 rel 间接转移指令 JMP A DPTR PC A DPTR 2 条件转移指令 累加器为零 非零 转移指令 减 1 非零转移指令 两数不等转移指令 相对偏移量 rel 的求法 3 3 5 调用子程序及返回指令 1 调用子程序指令 LCALL addr16 PC PC 3 SP SP 1 SP PC7 10 SP SP 1 SP PC15 8 PC addr16 ACALL addr11 PC PC 2 SP SP 1 SP PC7 0 SP SP 1 SP PC15 8 PC10 0 addr11 2 返回指令 RET PC15 8 SP SP SP 1 PC7 0 SP SP SP 1 RETI PC15 8 SP SP SP 1 PC7 0 SP SP SP 1 3 3 6 位操作指令 1 位数据传送指令 MOVC bit C bit MOV bit C bit C 2 位状态修改指令 CLRC C 0 CLRbit bit 0 CPLC C CPLbit bit bit SETBC C 1 SETBbit bit 1 3 位逻辑运算指令 ANLC bit C C bit ANLC bit C C bit ORLC bit C C bit ORLC bit C C bit 4 位转移指令 JCrel 若 C 1 则转移 PC PC 2 rel 否则程序顺序执行 JNC rel 若 C 0 则转移 PC PC 2 rel 否则程序顺序执 JBbit rel 若 bit 1 则转移 PC PC 3 rel 否则程序顺序执行 JNB bit rel 若 bit 0 则转移 PC PC 3 rel 否则程序顺序执行 JBC bit rel 若 bit 1 则 PC PC 3 rel bit 0 否则程序顺序执行 功能 分别检测指定位是 1 还是 0 若条件符合 则 CPU 转向指定的目标地址去执行程序 否则 顺序执行下条指令 3 3 7 空操作指令 NOP PC PC 1 这是一条单字节指令 执行时 不作任何操作 即空操作 仅将程序计数器 PC 的内容加 1 使 CPU 指向下一条指令继续执行程序 这条指令常用来产生一个机器周期的时间延迟 六 作六 作 业业 P62 P62 页页 2 5 6 15 17 25 第七讲第七讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第四章 80C51 单片机的功能单元 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的 80C51 单片机的功能单元 并行 I O 接口 三 教材分析 三 教材分析 重点 难点 掌握并行接口的基本结构和功能特点 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 4 1 输入 输出 I O 端口结构 MCS 51 单片机有 4 个双向并行的 8 位 I O 口 P0 P3 各 口的每一位均由锁存器 输出驱动器和输入缓冲器组成 P0 口为真正双向口 可驱动 8 个 TTL 电路 P1 P2 P3 口为准双向口 其负载能力为 4 个 TTL 电路 一 P1 口的结构 字节地址 90H 位 地 址 90H 97H 工作过程 结构特点 输出锁存器 输入缓冲器 FET 晶体管和上拉电阻组成的输入 输出驱动器 P1 口特点 a 输出锁存 输出时没有条件 b 输入缓冲 输入时必须先输出 1 c 工作过程无高阻悬浮状态 d 它可以驱动 4 个 TTL 负载 P1 口的多功能线 P1 0 定时器 计数器 2 的外部输入端 T2 P1 1 定时器 计数器 2 的外部控制端 T2EX 4 P1 口的操作 1 1 字节操作和位操作 字节操作 输入 MOV A direct P1 输出 MOV P1 A data direct 位操作 置位 清除 SETB P1 i CLR P1 i 输入 输出 MOV P1 i C MOV C P1 i 判 跳 JB P1 i rel JBC P1 i rel 逻辑运算 ANL C P1 i ORL C P1 i 2 2 读引脚操作和读锁存器操作 读引脚 先将端口锁存器置 1 然后读入信号 读锁存器 读 修改 写 二 P3 口的结构 字节地址 B0H 位 地址 B0H B7H 图 2 6 P3 口的一位结构图 1 位结构 与 P1 口的区别 a P3 口增加了一个与非门 b 输出锁存器不是从 Q 端而是从 Q 端输出 c 有两个输入缓冲器 1 工作过程 a 输出 替代功能置 1 则输出锁存器的输出可以顺利通到引脚 输出锁存器输出置 1 则替代输出功能可以顺利通到引脚 b 输入 同 P1 口 1 功能和特点 a 可作 I O 口使用 为准双向口 b 可以作为替代功能的输入 输出 替代输入功能 P3 0 串行输入口 P3 2 外部中断 0 的请求 P3 3 外部中断 1 的请求 P3 4 定时计数器 0 外部计数脉冲输入 P3 5 定时计数器 1 外部计数脉冲输入 P3 1 串行输出口 P3 6 外部数据存储器写选通 P3 7 外部数据存储器读选通 c P3 口能驱动 4 个 TTL 负载 三 P2 口的结构 字节地址 A0H 位地址 A0H A7H 图 2 5 P2 口的一位结构图 1 位结构 与 P1 口位结构中的区别 a 增加了一个多路开关 b 输出锁存器的输出端是 Q 而不是 Q 1 工作过程 多路开关向下 则接通输出锁存器 多路开关向上 则接通地址寄存器 1 功能和特点 a 作 I O 口使用时 为准双向口 b 可作地址高八位输出时 c 能驱动 4 个 TTL 负载 1 使用时注意的问题 1 系统若外接有程序存储器 则不易再作 I O 口使用 2 片外数据存储器访问 P2 口使用分两种情况 a 片外数据存储器小于等于 256B P2 口不输出地址 b 片外数据存储器大于 256B P2 口需输出高 8 位 四 P0 口的结构 字节地址 80H 位地址 80H 87H 图 2 3 P0 口的一位结构图 1 工作过程 当内部控制信号置 1 时 多路开关接通地址 数据输出端 当内部控制信号置 0 时 多路开关接通输出锁存器的 Q 端 1 功能和特点 a 作 I O 口使用 b 作地址 数据复用总线用 c 能驱动 8 个 TTL 负载 小结 1 P0 和 P2 口内部各有一个二选一的选择电路 受 CPU 内部控制器控制 2 P1 和 P3 端口虽无选择电路 但彼此之间是有差别的 六 作业六 作业 P128 页页 1 4 第八讲第八讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第四章 80C51 单片机的功能单元 4 2 定时器 计数器 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的 80C51 单片机的定时器 计数器的结构 三 教材分析三 教材分析 重 点 定时器 计数器的结构 工作原理和应用 中断系统的结构 工作原理和应用 难 点 定时器 计数器的应用和中断系统的应用 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 4 1 定时 计数器结构特点及控制 41 1 定时 计数器结构 内部总线 工作 方式 工作 方式 TH1TL1TH0TL0 TCONTMOD T1 T0 微 处 理 器 图 5 1 TMOD TCON与T0 T1的结构框图 4 1 2 定时 计数器工作方式 4 1 3 定时 计数器控制寄存器 4 1 4 定时 计数器常数的计算 4 1 1 定时 计数器结构 定时 计数器简称定时器 8031 单片机有 2 个 16 位的定时 计数器 定时器 0 T0 和定时 器 1 T1 它们都有定时器或事件计数的功能 可用于定时控制 延时 对外部事件计数 和检测等场合 T0 由 2 个特殊功能寄存器 TH0 和 TL0 构成 T1 则由 TH1 和 TL1 构成 作计数器时 通 过引脚 T0 P3 4 和 T1 P3 5 对外部脉冲信号计数 当输入脉冲信号从 1 到 0 的负跳变 时 计数器就自动加 1 计数的最高频率一般为振荡频率的 1 24 4 1 2 定时 计数器工作方式 每个定时 计数器还有 4 种工作模式 也就是每个定时器可构成 4 种电路结构模式 在模式 0 1 和 2 T0 和 T1 的工作模式相同 在模式 3 两个定时器的模式不同 下面以 T1 为例 分述各种工作模式的特点和用法 4 1 3 定时 计数器控制寄存器 定时器共有 2 个控制寄存器 TMOD 和 TCON 由软件写入 TMOD 和 TCON 两个 8 位寄存 器 设置各个定时器的操作模式和控制功能 1 工作模式控制寄存器 TMOD 89H GATE 门控位 GATE 1 时 由外部中断引脚 INT0 INT1 和 TR0 TR1 来启动定时器 当 INT0 引脚为高 电平时 TR0 置位 启动定时器 T0 当 INT1 引脚为高电平时 TR1 置位 启动定时器 T1 GATE 0 时 仅由 TR0 和 TR1 置位来启动定时器 T0 和 T1 C T 功能选择位 C T 1 时 选择计数功能 C T 0 时 选择定时功能 M1 M0 方式选择位 由于有 M1 和 M0 两位 可以有四种工作方式 如表 4 2 所示 2 定时器控制寄存器 TCON 88H 1 IT0 TCON 0 和 IT1 TCON 2 外部中断中断触发方式控制位 IT0 IT1 0 电平触发 方式 低电平触发 IT0 IT1 1 脉冲触发方式 下降沿触发 2 IE0 TCON 1 和 IE1 TCON 3 外部中断请求标志位 IE0 IE1 0 无中断请求 IE0 IE1 1 有中断请求 当中断触发信号为下降沿有效时 IE0 IE1 由硬件置位为 1 中断响应时 硬件自动复位为 0 电平触发方式下 IE0 IE1 标志由外部触发信号控制 不由片内硬件控制 当中断触发信号为低电平信号时 IE0 IE1 1 当中断触发信号为高 电平信号时 IE0 IE1 0 3 TF0 TCON 5 和 TF1 TCON 7 定时器 计数器 0 和定时器 计数器 1 溢出中断请求标志 位 TF0 TF1 0 无中断请求 TF0 TF1 1 有中断请求 当定时器 计数器 0 定时器 计 数器 1 溢出时 硬件置位 TF0 TF1 1 中断响应时片内硬件自动复位 TF0 TF1 0 查询 TF0 TF1 时 需用软件复位 TF0 TF1 0 4 TR0 TCON 4 和 TR1 TCON 6 定时器 计数器 0 和定时器 计数器 1 运行控制位 TR0 TR1 0 关闭定时器 计数器 TR0 TR1 1 打开定时器 计数器 4 1 4 定时 计数器常数的计算 1 计数器初值的计算 把计数器计满为零所需要的计数值设定为 C 计数初值设定为 TC 由此可得到公式 TC M C 式中 M 为计数器模值 该值和计数器工作方式有关 在方式 0 时 M 为 213 在方式 1 时 M 为 216 在方式 2 和方式 3 时 M 为 28 2 定时器初值的计算 在定时器模式下 计数器由单片机主脉冲经 12 分频后计数 因此 定时器定时时间 T 的 公式 T M TC T 计数 上式也可写成 TC M T T 计数 式中 M 为模值 和定时器的工作方式有关 T 计数是单片机振荡周期 TCLK 的 12 倍 TC 为定时器的定时初值 第九讲第九讲 一一 授课内容 授课内容 1 授课科目 单片机技术 2 授课内容 第四章 80C51 单片机的功能单元 4 3 串行接口 3 授课类型 讲授 4 授课时间 2 学时 5 主讲教师 刘珊 二二 教学要求 教学要求 掌握单片机的 80C51 单片机的串行接口 三 教材分析三 教材分析 重 点 掌握串行接口的工作原理和控制方式以及串口的基本应用 难 点 串行接口的工作原理 四 教学设想四 教学设想 1 借助多媒体教学 一方面可以使课堂生动 另一方面可以腾出大量时间加强对重难点 知识的讲解 2 借助 EWB 软件做演示实验 增强学生对知识的理解 同时提高他们对本学科的兴趣 五 教学过程 板书 五 教学过程 板书 一 概述 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送 适合于计算机之间 计算机与外部设备 之间的远距离通信 串行通信从传输方式分为 单工方式 如图 7 1 所示 半双工方式 如图 7 2 所示 全双工方式 如图 7 3 所示 从接收方式来说 串行通信有两种方式 异步通信方式 如图 7 4 所示 同步通信方式 如图 7 5 所示 二 串行口的结构 1 串行口控制寄存器 SCON 该寄存器的字节地址为 98H 可位寻址 SCON 格式如图 7 6 所示 2 特殊功能寄存器 PCON 其字节地址为 87H 没有位寻址功能 PCON 的格式如图 7 7 所示 其中与串行接口有关 的只有 D7 位 7 2 2 串行口的工作方式 1 方式 0 1 一帧 8 位 无起始位和停止位 2 RXD 数据输入 输出端 TXD 同步脉冲输出端 每个脉冲对应一个数据位 3 波特率 B fosc 12 如 fosc 12MHz B 1MHz 每位数据占 1 s 4 发送过程 写入 SBUF 启动发送 一帧发送结束 TI 1 接收过程 REN 1 且 RI 0 启动接收 一帧接收完毕 RI 1 2 方式 1 2 RXD 接收数据端 TXD 发送数据端 3 波特率 用 T1 作为波特率发生器 B 2SMOD 32 T1 溢出率 4 发送 写入 SBUF 同时启动发送 一帧发送结束 TI 1 接收 REN 1 允许接收 接收完一帧 若 RI 0 且停止位为 1 或 SM2 0 将接 收数据装入 SBUF 停止位装入 RB8 并使 RI 1 否则丢弃接收数据 不置位 RI 3 方式 2 和 3 1 一帧为 11 位 9 位数据位 1 个起始位 0 1 个停止位 1 第 9 位数据位在 TB8 RB8 中 常用作校验位和多机通讯 标识位 2 RXD 接收数据端 TXD 发送数据端 3 波特率 方式 2 B 2SMOD 64 fosc 方式 3 B 2SMOD 32 T1 溢出率 4 发送 先装入 TB8 写入 SBUF 并启动发送 发送结束 TI 1 接收 REN 1 允许接收 接收完一帧 若 RI 0 且第 9 位为 1 或 SM2 0 将接收数据 装入接收 SBUF 第 9 位装入 RB8 使 RI 1 否则丢弃接收数据 不置位 RI 三 串行口的应用 串行口初始化编程格式 SIO MOV SCON 控制状态字 写方式字且 TI RI 0 MOV PCON 80H 波特率加倍 MOV TMOD 20H T1 作波特率发生器 MOV TH1 X 选定波特率 MOV TL1 X SETB TR1 SETB EA 开串行口中断 SETB ES 发送程序 1 查询方式 TRAM MOV A R0 取数据 MOVSBUF A 发送一个字符 WAIT JBC TI NEXT 等待发送结束 SJMPWAIT NEXT CLR TI