单片机原理及应用PPT课件.ppt

1、单片机的原理和应用，2，目录， 单片机概述单片机的硬件结构MCS-51单片机指令系统MCS-51汇编语言程序设计单片机的内存扩展单片机的中断.一种单片机的系统，包括计算机的I/O扩展和单片机串行数据通信MCS-51单片机的应用和开发技术，第一章单片机概要，单片机的概念单片机的发展之力。 什么是单片机-把计算机的五个部件集中在同一集成电路硅片上的计算机上。第一节单片机概念，单片机的名称：单片机(SCMC )微型控制器(MCU )嵌入式控制器(EMU )，单片机和一般微机的根本5、通用单片机和专用单片机是什么？通用单片机是基本的芯片。是什么？ 专用单片机是专门为一种产品或一种控制应用而设计的，单片机和单片机的系统：单片机的系统是单片机的系统，而单片机的系统则是专用于单片机的。 6、单片机应用系统和单片机开发系统：单片机开发系统是单片机系统开发调整的工具。 模拟器、编程盒等机器语言：基本语言形式，在目前的应用系统中，汇编语言：单片机开发中最常用的编程语言，高级语言：具有发展潜力。 单片机的编程语言和软件中经常使用的单片机语言：汇编语言，高级语言c51 .7、单片机分类： 4位单片机的特点：一次处理的4位二进制代表产品： COP4XX系列(NS公司) TMP47XXX系列(Toshiba公司)用途：计算机， 家电产品等第8位单片机的特征：一次处理的第8位二进制代表产品： MCS-51系列(英特尔公司) M6805系列(摩托罗拉公司)用途：工业控制、智能仪表、家电设备和办公自动化系统， 16位单片机的特征：一次处理16位二进制代表产品： MCS-96系列(英特尔公司) M68HC16系列(摩托罗拉公司)用途：过程控制、智能仪表、 家电设备和计算机外围设备等32位单片机的特征：一次处理32位二进制代表产品： M68300系列(Motorola公司) SH系列(日立公司)用途：多媒体、手机、光驱等计算机第二节单片机的发展，单片机的发展历史第一阶段： 4位单片机阶段。 主要特征是价格便宜，具有一定的控制功能。 主要代表系列有NEC公司的uMOS40系列、松下公司的MN1400系列、夏普公司的SM系列、富士通的MB88系列等。 第二阶段： (1976-1978年)低、中速的8位单片机阶段。 以英特尔公司的MCS-48为代表。 这个系列的单片机内置了8位CPU . 并行I/O端口、8位定时器/计数器、地址范围在4K以下，无串行端口。10、第三阶段： (1978至1982 )高级8位单片机阶段。 此阶段推出的典型串行I/O端口包括多个中断处理系统和多个16位计时器/计数器。 片内的RAM、ROM容量大，地址范围达到64K，片内有A/D转换接口。 主要代表系列有英特尔的MCS-51、摩托罗拉的6801、Zilog的Z8等。 第四阶段： (1982年至今)第8位单片机的完善发展和第16位、第32位单片机的上市阶段。 该阶段的主要特征是，在发展16名单片机和专用单片机的同时，同时完善高栏8名单片机，改进其结构，满足不同用户的需要。 11，8个单片机的市场前景，8个单片机的用途广泛(美国) 1家226办公室42家汽车35家，基于互联网、无线数字传输的嵌入式应用是32位机器中最广泛的、12、8位单片机的新发展，减小体积，增强功能，增强灵活性和可靠性，8位单片机的新发展表现在以下四个方面： cpu功能增加内部资源销的多功能化13、8位单片机的新发展，为了减小体积、增强功能、提高灵活性和可靠性，8位单片机的新发展出现在以下四个方面： CPU功能采用亚微米CMOS技术来降低运算速度内部资源增加了管脚的多功能化低电压和低功耗，14，8位单片机的新发展，为了减小体积，增强功能，提高灵活性和可靠性，8位单片机的新发展表现在以下四个方面： c 管脚多功能化低电压和低功耗，15，8位单片机的新发展，为了减少体积、增强功能、提高灵活性和可靠性，8位单片机的新发展表现在以下四个方面： CPU功能是内部资源低电压和低功耗，16，8位单片机的新发展，为了减小体积，增强功能，提高灵活性和可靠性，8位单片机的新发展表现在以下四个方面： cpu功能增强内部资源增加引脚多采用CMOS流程，建立停电和空闲两种工作方式。 17、几种8位单片机的性能概况(1)英特尔公司的MCS-51系列(2)飞利浦公司的80C51系列(3)微软公司的PIC系列(4)Atmel公司的AT89、AT90、AT90 摩托罗拉的M68HC05、M68HC11系列MCS-51系列单片机的特性除、19、英特尔外，西门子、飞利浦、Fujitsu等公司都基于80C51开发了英特尔的飞利浦80C51系列单片机性能超群，产品最完善，最有代表性。 以80C51为核心，新的功能电路是A/D转换器输入/定时输出PWM(PulseWidthModulator )脉冲宽度调制器I2C总线接口影像显示控制器监视计时器E2PROM，20，80 c 51系列的单片机1、产品特点：价格低：率先采用RISC (精简指令系统计算机)技术的速度高：二级指令管线结构采用哈佛双总线结构的可靠性高：采用OTP (单向程序)技术，比保险丝式EPROM可靠性高2 、22、PIC系列中速单片机性能表、23、Atmel公司是世界著名的高性能、低功耗、非易失性存储器和数字集成电路一流半导体制造公司。 单片机产品分为AT89、AT90、AT91和智能IC卡等4个系列。 1、产品特点： E2PROM内存技术闪存技术2，主要应用：计算机外部设备、通信设备、自动工业控制航空仪表、雷达系统、导弹机器人、各种武器系统、24、AT90系列单片机选型表、25、m 该公司分为M6805、M68HC05、M68HC08、M68HC11等几个系列。 26、M6805系列单片机的主要性能表、27、M68HC05系列单片机的主要性能表、28、M68HC11系列单片机的主要性能表、29、第三节单片机单片机的应用特点1，控制系统的在线应用，2，硬件和软件的组合，(1)计算机在控制系统中的离线应用。 微机或微机(2)实现在计算机控制系统中的在线应用。 单片机实现，设计人员必须掌握汇编文章的编程技术，并有扎实的硬件理论和实践知识.、30，(1)广泛性：微电子时代的必然发展趋势，意义：有利于产品小型化、多功能化和智能化的传统控制系统设计思想，传统：控制设计思想，现代：控制设计思想，4，应用的广泛性和重要意义，3，应用现场环境差，注意：在使用时、31、单片机应用领域1、工业自动化领域2、仪器领域3、家电设备领域4、信息和通信产品领域5、军事装备领域：32、参考书，单片机原理及实用技术张振荣北京人民邮电出版社MCS51系列单片机系统原理与设计苏凯冶金工业出版社单片机原理及其接口技术胡汉才清华大学出版社，33， 第二章单片机的硬件结构MCS-51单片机的逻辑结构和信号引脚MCS-51单片机的内部存储器MCS-51单片机并行输出端口电路MCS-51单片机suncs-51单片机的动作方式，34，第一节逻辑结构和信号管脚，MCS-51单片机的结构框图，35， MCS-51单片机的内部逻辑结构中央处理器内部数据存储器内部程序存储器定时器/计数器并行I/O端口串行中断控制系统时钟电路位处理器总线，36，1 .中央处理器，注意：控制器的时钟PC :保存要执行的指令地址。 PS :存储正在执行的指令地址。 ID保存脚本。 定时和控制电路：产生定时输出信号和微操作控制信号，控制器： PC、pc 1寄存器、指令寄存器(IR )、指令解码器(ID )、定时和控制电路。 ALU :用于进行算术、逻辑运算。 ACC :用于存储操作数和操作结果。 b :用于存储操作数。 PSW :用于存储执行命令后的状态信息。 TMP :用于存储中间操作数(不向用户公开)。 运算器： ALU、ACC、b、PSW、TMP1、TMP2。 37，2 .内部数据存储器由RAM和RAM地址寄存器构成。 用于存储可读写的数据。 根据片上ROM的结构，单片机由无ROM型ROM型EPROM型E2PROM型闪存型、3 .内部程序存储器由ROM和ROM地址寄存器构成。 用于存储程序和原始数据。38、4 .计时器/计数器这两个16位(80C51、8051 )，用于控制单片机的该定时或计数结果。 5 .并行I/O端口的四个8位(P0、P1、P2、P3 )在单片机和存储器或外围设备之间并行传输8位数据。 6 .一个串行端口全双工串行端口用于单片机和其它数据设备之间的串行数据传输。39、7 .中断控制系统的五个中断源，等级2中断、10 .总线、9 .位处理器是布尔运算处理器。特别适合于控制目的和逻辑问题的解决，8 .时钟电路的典型水晶振动频率为12MHZ，40，MCS-51单片机的信号端子，1 .信号端子介绍，41，(1)主电源和时钟端子(2)控制端子(3)输入输出端子，VCC(40 )。 VSS(20脚) PS1 (19脚)， XTAL2(18脚) RST/VPD(9脚):复位信号/待机电源ALE/PROG(30脚):地址锁存控制信号/程序脉冲PSEN(29脚):外部程序存储器读出选择通信信号EA/VPP(31脚):程序存储器在P0:8位的3状态双向I/O端口上，可以驱动8个LSTTL负载P1:8位的准双向I/O端口，可以驱动4个LSTTL负载P2:8位的准双向I/O端口，可以驱动4个LSTTL负载P3:8位的准双向I/O端口， 可以驱动4个LSTTL负载3个： 9只RST/VPD30只-ALE/PROG31只-EA/VPP，43， 第2节内部存储器、MCS-51单片机的存储器结构的特征，(1)数据存储区域和程序存储区域完全分离，分别有独立的系统，(2)内外存储器，44， 存储器配置状况在物理上是片上程序存储器、片上程序存储器的片上数据存储器、片上数据存储器、逻辑上是片上64KB的程序存储器的片上数据存储器、片上数据存储器将前128字节低RAM中的80H-FFH(128-255 )高128字节RAM分为128字节专用寄存器(SFR )块、SFR、RAM、RAM、0fhh、80H、7FH、00H、0fhh、80H、 46、(1)寄存器区域、内部数据存储器低128单元可以根据用途分为三个区域：(2)位地址区域，(3)用户RAM区域， (1)寄存器区域、内部数据存储器的低位128单元根据用途分为3个区域：根据4组寄存器组(r0-r7)psw中的RS1和RS0位决定当前的动作寄存器组的2种访问共用寄存器的形式： MOVR0、#09H (3)用户RAM区域、(2)位地址区域、16个RAM单元、128位为字节操作和位操作都可以的2种访问位的形式： SETB0FHSETB21H.7，49，内部数据存储器高128单元(SFR )，1 .专用寄存器的16位程序地址寄存器中，下一个执行的指令地址没有具有自动加1功能的地址，不可地址，(2)累加器a，8位寄存器中操作数和结果数据传送中的中继站作为索引寄存器，50，(3)B寄存器， (4)程序状态词PSW 8位寄存器主要用于乘法运算A*B=BAA/B=AB，例如，MOVA、#03HMULABDIVAB、#03HMULABDIVAB、AC、OV， p的状态在命令执行过程中自动形成的CY的状态，在执行算术指令和逻辑指令时，可以通过硬件或软件定位或清除的F0、RS1、RS0由软件设定。 51，CY-进位标志位，AC-辅助进位标志位，F0-用户标志位根据用户执行程序的需要用传送命令确定。 在位操作中，作为累加器。 像RLCA一样，某些逻辑运算也影响进位标志位。 例如： ANLC、bit、52，OV-溢出标志位带符号加减运算：超过(-128- 127 )范围，位置乘法：积超过255，位置除法：除数为0，位置，RS1，RS0-寄存器组选择位选择当前的动作公共寄存器组例：设MOVPSW，#08HMOVR0，#43H，53，例：程序执行前F0=0，RS1RS0=00B，机器执行