第1章 单片机基础知识

1、 单片机应用系统包括单片机应用系统包括硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统。 1.1.单片机的单片机的硬件系统硬件系统 单片机硬件系统包括单片机（芯片）、输入输出接口电单片机硬件系统包括单片机（芯片）、输入输出接口电路、路、 输入输出设备、通信口及标准总线等。输入输出设备、通信口及标准总线等。 在一般简单系统中，单片机芯片（如在一般简单系统中，单片机芯片（如89s5189s51）的内部功能）的内部功能 是能够满足对象控制需求的。当单片机内部功能不能满足对是能够满足对象控制需求的。当单片机内部功能不能满足对 象要求时，可以通过单片机芯片并行总线引脚进行系统扩展，象要求时，可以通过单片机芯片并行总

2、线引脚进行系统扩展， 以构成功能更强的单片机系统，满足控制对象的要求。以构成功能更强的单片机系统，满足控制对象的要求。1.3 1.3 单片机应用系统的组成单片机应用系统的组成 2. 2. 单片机典型应用系统框图单片机典型应用系统框图1.3 1.3 单片机应用系统的组成单片机应用系统的组成 1 1）被控对象的物理量通过变送器转换成标准的模拟电量，）被控对象的物理量通过变送器转换成标准的模拟电量，如把如把0 0500500温度转换成温度转换成4 420ma20ma标准直流电流输出。标准直流电流输出。 2 2）经滤波器滤除输入通道的干扰信号，）经滤波器滤除输入通道的干扰信号，由由多路采样器分时地多路

3、采样器分时地对多个模拟量进行采样、保持。对多个模拟量进行采样、保持。 3 3）在单片机控制下，使）在单片机控制下，使a/da/d转换器能将某时刻的模拟量转换转换器能将某时刻的模拟量转换成相应的数字量，然后该数字量输入单片机。成相应的数字量，然后该数字量输入单片机。 4 4）单片机根据程序所实现的功能要求，对输入的数据进行运）单片机根据程序所实现的功能要求，对输入的数据进行运算处理后，经输出通道输出相应的数字量。算处理后，经输出通道输出相应的数字量。 5 5）该数字量经）该数字量经d/ad/a转换器转换为相应的模拟量。该模拟量经转换器转换为相应的模拟量。该模拟量经保持器控制相应的执行机构，对被控

4、对象的相关参数进行调节，保持器控制相应的执行机构，对被控对象的相关参数进行调节，从而控制被调参数的物理量，使之按照单片机程序给定规律变化。从而控制被调参数的物理量，使之按照单片机程序给定规律变化。 单片机典型应用系统工作过程单片机典型应用系统工作过程1.3 1.3 单片机应用系统的组成单片机应用系统的组成3. 3. 单片机单片机软件系统软件系统 单片机的软件系统包括：单片机的软件系统包括：系统软件系统软件和和应用软件应用软件。 应用软件是用户为实现系统功能要求编写的程序。应用软件是用户为实现系统功能要求编写的程序。 系统软件处于底层硬件和应用软件之间的桥梁。系统软件处于底层硬件和应用软件之间的

5、桥梁。 单片机的系统软件构成有两种模式：单片机的系统软件构成有两种模式： 监控程序：用非常紧凑的代码，编写系统的底层软件。监控程序：用非常紧凑的代码，编写系统的底层软件。这些软件实现的功能，往往是实现系统硬件的管理及驱这些软件实现的功能，往往是实现系统硬件的管理及驱动，并内嵌一个用于系统的开机初始化等功能的引导动，并内嵌一个用于系统的开机初始化等功能的引导（bootboot）模块。）模块。 操作系统：当前已有许多种适合于操作系统：当前已有许多种适合于8 8位至位至3232位单片机位单片机的操作系统进入实用阶段，在操作系统的支持下，嵌入的操作系统进入实用阶段，在操作系统的支持下，嵌入式系统会具有

6、更好的技术性能。式系统会具有更好的技术性能。1.3 1.3 单片机应用系统的组成单片机应用系统的组成 单片机是一个具有微机含义的功能强大的芯片，但它毕单片机是一个具有微机含义的功能强大的芯片，但它毕竟是一个芯片，在构成一个单片机应用系统时需要解决以下竟是一个芯片，在构成一个单片机应用系统时需要解决以下问题。问题。 1 1）硬件电路设计环境。）硬件电路设计环境。 2 2）编辑用户程序及下载。）编辑用户程序及下载。 3 3）仿真调试。为了保证单片机软硬件的可靠行，减少调试过）仿真调试。为了保证单片机软硬件的可靠行，减少调试过程软硬件修改的繁琐，可以首先对单片机软硬件进行仿真调程软硬件修改的繁琐，可

7、以首先对单片机软硬件进行仿真调试。试。 4 4）在仿真调试成功的基础上再进行脱机运行调试。）在仿真调试成功的基础上再进行脱机运行调试。 完成以上功能的所需要软硬件资源称为单片机开发资源。完成以上功能的所需要软硬件资源称为单片机开发资源。1.4 1.4 单片机应用开发资源单片机应用开发资源 常用的单片机开发资源包括：常用的单片机开发资源包括： 单片机开发板（也可以自制）单片机开发板（也可以自制）； keil keil单片机集成开发环境单片机集成开发环境（编程环境）；（编程环境）； proteus proteus仿真软件仿真软件； isp isp下载软件下载软件； protel protel原理图

8、及原理图及pcbpcb设计软件等。设计软件等。1.4 1.4 单片机应用开发资源单片机应用开发资源5151单片机实现闪光灯单片机实现闪光灯1 1）使用）使用proteusproteus仿真软件，建立仿真软件，建立5151单片机虚拟硬件环境单片机虚拟硬件环境。 1.5 1.5 一个简单的单片机应用示例一个简单的单片机应用示例2 2）在在keilkeil c c集成开发环境集成开发环境下下编写控制程序编写控制程序。c51程序如下：#include #define uchar unsigned char void delay(uchar n )；sbit i=p10；void main()while

9、(1) i=!i； delay(30)； void delay(uchar n )/延时函数 uchar a ,b,c； for(c=0；cn；c+) for(a=0；a100；a+) for(b=0；b100；b+) ； 3 3）程序编译、仿真及调试。）程序编译、仿真及调试。 在在keil 51keil 51单片机集成开发环境下编译源程序并生成单片机集成开发环境下编译源程序并生成.hex.hex文件。然后使用文件。然后使用proteusproteus软件进行仿真软件进行仿真。 4 4）制作硬件电路制作硬件电路 在仿真调试成功的基础上，依据仿真原理图完善制作硬在仿真调试成功的基础上，依据仿真原理图完善制作硬件电路（件电路（pcbpcb），实际硬件电路原理图包括电源），实际硬件电路原理图包括电源vccvcc、时钟及、时钟及复位电路复位电路。 5 5）程序下载、硬件调试运行）程序下载、硬件调试运行 通过通过ispisp下载软件将程序对应的下