单片机应用技术项目教程_电子教案_模块一单片机应用系统入门

1、l全国高职高专规划教材全国高职高专规划教材精品与示范系列精品与示范系列单片机应用技术项目教程李萍李萍 主主 编编【能力目标】【能力目标】p掌握流水灯的程序调试和印制电路板的制作掌握流水灯的程序调试和印制电路板的制作【知识目标】【知识目标】p理解单片机的概念理解单片机的概念p掌握单片机外部引脚、单片机的时钟复位电路掌握单片机外部引脚、单片机的时钟复位电路p学会学会KEIL和和PROTEUS的联合仿真调试的联合仿真调试p能够独立焊接流水灯印制电路板能够独立焊接流水灯印制电路板模块一模块一 单片机应用系统入门单片机应用系统入门任务 流水灯的制作5151单片机简介单片机简介 单片微型计算机（Singl

2、e Chip Microcomputer）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存储器（memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机。单片机内部基本结构如图1.7所示。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控制器(Micro-Controller Unit，简称MCU)。 C P U 存 储 器定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统P0-P3TxDRxD TINT并行I/O

3、口串行I/O口5151单片机简介单片机简介 单片机的发展历程单片机的发展历程l单片机的探索阶段（单片机的探索阶段（1976197819761978）MCS-48MCS-48l单片机的完善阶段（单片机的完善阶段（1978198219781982）MCS-51MCS-51l单片机的巩固发展阶段（单片机的巩固发展阶段（1982199019821990）多种机型并行发展）多种机型并行发展l微控制器的全面发展阶段（微控制器的全面发展阶段（19901990至今）至今）89S5189S51单片机种类 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机lIntel公司的高性能8位单片机，该系列机有8051、8031

4、、8751。80C51系列是其兼容性单片机，与8051系统结构相同，但采用CMOS工艺，对8051做了一些扩充，更有特点，功能更强。MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机。 INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就

5、是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。MCS-51单片机的信号引脚VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789101112131415161718192040393

6、8373635343332313029282726252424222180318051 875189C51单片机的时钟、复位电路单片机的时钟、复位电路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路时钟信号的产生时序 关于MCS-51系列单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期，下面分别加以说明。l1）节拍与状态 把振荡脉冲的周期定义为节拍，用P表示，也就是晶振的振荡频率fosc。l2）状态 振荡脉冲fosc经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示。一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍

7、叫P2。l3）机器周期 MCS-51系列单片机采用定时控制方式，有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态，即12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。l小提示小提示 当振荡脉冲频率为12 MHz时, 一个机器周期为1s；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 s。复位电路MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200单片机应用系统单片机应用系统单单片片机机接口接口电路电路及外及外设等设等单片机应用系统由单片机应用系统由硬件硬件和和软件软件组组成成硬件是硬件是应用系统的基础应

8、用系统的基础软件是在硬件的基础上软件是在硬件的基础上对其资源对其资源进行合理调配和使用进行合理调配和使用，从而完成，从而完成应用系统所要求的任务，二者相应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可互依赖，缺一不可单片机系统单片机系统 单片机开发系统是单片机应用系统设计的必需工具，包括计算机、单片机在线仿真器、工具软件、编程器等。 p在线仿真功能p调试功能 1） 运行控制功能 2） 目标系统状态的读出修改功能p辅助设计功能 1) 程序设计语言 2) 程序编译p程序固化功能Keil C51启动窗口KEIL C51KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用KEIL C51集成开发环境的使用

9、集成开发环境的使用建立工程文件KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用 选择目标CPUKEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用 图2.17 文本编缉窗口KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用增加文件到组中KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用选择文件类型KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用 目标属性KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用产生执行文件KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用选择仿真方式KEIL C51集成开发环境的使用集成开发环境的使用 Keil C51内建了一个仿真CPU来模拟执行程序

10、，该仿真CPU功能强大，可以在没有硬件和仿真器的情况下进行程序的调试。不过，软件模拟与真实的硬件执行程序还是有区别的，其中最明显的就是时序，具体表现在程序执行的速度和用户使用的计算机有关，计算机性能越好，运行速度越快。PROTEUSPROTEUS仿真软件的使用仿真软件的使用 Proteus 是一个基于是一个基于ProSPICE混合模型仿混合模型仿真器的，完整的嵌入式真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真系统软、硬件设计仿真平台。平台。 lISIS智能原理图输智能原理图输入系统，系统设计与仿入系统，系统设计与仿真的基本平台。真的基本平台。lARES 高级高级PCB布布线编辑软件。线编辑软件。A

11、SF高级图形高级图形分析模块分析模块处理器处理器仿真模型仿真模型VSM高级高级布线布线/编辑编辑ARES动态动态器件库器件库混合模型混合模型仿真器仿真器原理图输入原理图输入系统系统ISISPROTEUSPROTEUS ISIS简介PROTEUSPROTEUS软件功能环境软件功能环境 集成环境ISIS在Windows环境下运行，启动后弹出如下界面。预览窗口预览窗口下拉菜单下拉菜单元器件列表窗口元器件列表窗口快捷工具栏快捷工具栏原理图编辑窗口原理图编辑窗口仿真按钮仿真按钮元器件方向选择元器件方向选择下拉菜单功能选项 lFile菜单包括常用的文件功能，如创建一个新设计、打开已有设计、保存设计、导入/

12、导出文件、打印设计文档等。lView菜单包括是否显示网格、设置网格间距、缩放原理图、显示与隐藏各种工具栏等。lEdit菜单包括撤销/恢复操作、查找与编辑、剪切、复制、粘贴元器件、设置多个对象的层叠关系等。lLibrary菜单包括添加、创建元器件/图标、调用库管理器。lTools菜单包括实时标注、实时捕捉、自动布线等。下拉菜单功能选项 lDesign菜单包括编辑设计属性、编辑图纸属性、进行设计注释等。lGraph菜单包括编辑图形、添加Trace、仿真图形、一致性分析等。lSource菜单包括添加/删除源程序文件、定义代码生成工具、调用外部文本编辑器等。lDebug菜单包括启动调试、进行仿真、单步

13、执行、重新排布弹出窗口等。lTemplate菜单包括设置图形格式、文本格式、设计颜色、节点形状等。lSystem菜单包括设置环境变量、工作路径、图纸尺寸大小、字体、快捷键等。lHelp菜单包括版权信息，帮助文件、例程等。快捷工具栏 快捷工具栏分为主工具栏和元器件工具栏。 主工具栏包括文件工具、视图工具、编辑工具、设计工具4个部分，每个工具栏提供若干快捷按钮。 元器件工具栏包括方式选择、配件模型、绘制图形3个部分，每个工具栏提供若干快捷按钮。文件工具按钮 文件工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l新建设计l打开已有设计l保存设计l导入文件l导出文件l打印设计文档l标识输出区域视图工具按钮 视图工具

14、按钮从左往右各按钮功能依次为：l刷新l网格开关l原点l选择显示中心l放大l缩小l全图显示l区域缩放编辑工具按钮 编辑工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l撤销l重做l剪切l复制l粘贴l复制选中对象l移动选中对象l旋转选中对象l删除选中对象l从器件库选元器件l制作器件l封装工具l释放元件设计工具按钮 设计工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l自动布线l查找l属性分配工具l设计浏览器l新建图纸l删除图纸l退到上层图纸l生成元件列表l生成电器规则检查报告l创建网络表方式选择工具按钮 方式选择工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l选择即时编辑元件l选择放置元件l放置节点l放置网络标号l放置文本l绘制总线l放置子电路图 配件模型工具按钮 配件模型工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l端点方式，有VCC、地、输出、输入等l器件引脚方式，用于绘制各种引脚l仿真图表l录音机l信号发生器l电压探针l电流探针l虚拟仪表图形绘制工具按钮 图形绘制工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l绘制直线l绘制方框l绘制圆l绘制圆弧l绘制多边形l编辑文本l绘制符号l绘制原点元器件方向选择按钮 元器件方向选择按钮从左往右各按钮功能依次为：l向右旋转90度l向左旋转90度l水平翻转l垂直翻转仿真工具按钮 仿真工具按钮从左往右各按钮功能依次为：l全速运行l单步运行l暂停l停止l原理图编辑窗口用来绘制原理图，蓝色方框内