单片机与传感器 课件 项目一 认识单片机

《单片机与传感器》课程简介01课程介绍:本书全面介绍了单片机与传感器基本原理及其应用，主要内容包括单片机的接口技术、传感器技术。以8位单片机为基础，系统地讲述了CC2530单片机的结构、工作原理和接口应用技术。02课程核心知识：单片机的通用I/O、中断、定时器、ADC、电源管理、看门狗、串口通信与总线通讯的开发与应用。以项目式案例来掌握采集类、安防类、控制类传感器的应用开发技术。03培养技能目标：熟悉单片机与传感器基础知识、掌握CC2530单片机接口的开发与使用、熟悉常用采集类、安防类、控制类传感器驱动程序编写及使用。课程简介X/X/X/X/技/术项目一认识单片机讲师XXX、XXX项目引入单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。任务分解任务一：认识微处理器01任务描述:以本任务重点学习微处理器的基本原理、功能和结构，并进一步学习掌握CC2530的原理与功能以及片上资源，了解微处理器的发展和应用领域，理解片机与嵌入式的关系。02学习目标：了解微处理器定义与组成了解微处理器系统的发展与应用熟悉微处理器与物联网发展关系任务一：认识微处理器微处理器概述1.1

微处理器定义微处理器（Microcontrollers）是一种集成电路芯片又称为单板机、嵌入式计算机或嵌入式微处理器，微处理器采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。任务一：认识微处理器微处理器概述1.2

微处理器系统板任务一：认识微处理器微处理器概述1.3

微处理器及其软件的特点01体积小、功耗低、具有专用性。02单片机系统的专用性。03高可靠性和实时性。04高效率地设计。05单片机的系统软件和应用软件没有明显的区分。06需要开发环境和调试工具。任务一：认识微处理器微处理器概述1.4

微处理器的基本结构哈弗结构和冯诺依曼结构任务一：认识微处理器微处理器概述1.5

单片机的基本结构运算器运算器由运算部件——算术逻辑单元（Arithmetic&LogicalUnit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。控制器控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。寄存器数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。任务一：认识微处理器微处理器概述1.6

通用单片机与专用单片机通用单片机是一种基本芯片，它的内部资源比较丰富，性能全面且适用性较强，能够覆盖多种应用需求。专用控制单片机是专门针对于某个特定产品的单片机，如电度表和IC读写器上的单片机。通用单片机专用单片机任务一：认识微处理器2.微处理器的发展与应用2.1

微处理器的发展历史1976-1978单片机的探索阶段以Intel公司的MCS–48为代表。MCS–48的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有MotorolaZilo等，都取得了满意的效果。1978-1982单片机的完善阶段Intel公司在MCS–48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。1982-1990单片机向微控制器发展阶段8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段。Intel公司推出的MCS–96系列单片机。1990至今微控制器的全面发展阶段随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。任务一：认识微处理器2.微处理器的发展与应用2.2

微处理器应用特点控制系统的在线应用软硬件结合应用的广泛性及其重要性应用现场环境恶劣任务一：认识微处理器2.微处理器的发展与应用2.3

微处理器应用应用智能仪表工业控制家用电器医用设备模块设备军事装备网络通信汽车电子任务一：认识微处理器3.微处理器与物联网3.1

物联网物联网有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品，以及物品之间进行信息交换和通信。任务一：认识微处理器3.微处理器与物联网3.2

微处理器的三个应用时代单芯片应用形态单芯片应用形态表明，微处理器的嵌入式应用必须走单芯片控制器的发展道路。嵌入式应用环境单片微处理器诞生，从根本上解决了嵌入式应用中体积、价位、可靠性、控制能力、与对象系统紧耦合的一系列技术难题。微处理器的物联应用微处理器为物联而生，物联是微处理器与生俱来的本质特性。早在微处理器诞生时期，通用处理器与嵌入式处理器两大分支的历史性分工中，就赋予了嵌入式处理器的物联使命。单片机时代、嵌入式系统时代与物联网时代，是微处理器的三个不同的变革时代。三个时代中不变的是微处理器的三个基本特点，变革的是不同学科介入后产生的巨大飞跃。任务小结认识微处理器通过本项目的学习和实践，可以了解到微处理器的发展历程、微处理器的演变。通过对经典计算机结构的认识了解微处理器的种类，不同种类微处理器的使用环境和场景，了解到微处理器微操作的系统的功能和用途。微处理器的发展与应用微处理器概述知识点1知识点2微处理器与物联网知识点3任务二：认识MCS-51单片机系统01任务描述:本任务介绍MCS-51微处理器的基本原理、功能和结构，并进一步学习掌握CC2530的原理与功能以及片上资源，掌握CC2530微处理器的开发环境是IARfor8051开发环境的使用。02学习目标：熟悉MCS-51微处理器基本原理、弄能和结构掌握CC2530微处理器功能、结构和开发平台熟悉CC2530微处理器的开发环境任务二：认识MCS-51单片机系统MCS-51微处理器1.1

MCS-51微处理器系列MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列51内核的单片机总称，这一系列单片机的产品众多，包括了如8031，8051，8751，8032，8052，8752等多个种类，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，因此MCS-51系列单片机又通称为8051单片机。任务二：认识MCS-51单片机系统MCS-51微处理器1.2

8051单片机的基本组成MCS-51单片机由多个部件组成，即中央处理器(CPU)、振荡器和时序电路、程序存储器(ROM/EEPROM)、数据存储器(RAM)、并行I/O口(P0-P3口)、串行通信口、定时器/计数器及内外中断系统。任务二：认识MCS-51单片机系统MCS-51微处理器1.3

8051单片机的基本组成8051单片机的内部结构与功能中断系统串行通信口定时器/计数器中央处理器任务二：认识MCS-51单片机系统2.CC2530微处理器2.1

CC2530单片机CC2530是TI(德州仪器）公司生产的一种系统级SoC芯片，适用于2.4GHzIEEE802.15.4，zigBee和RF4CE应用。CC2530包括了极好性能的RF收发器，工业标准增强型8051MCU，结合德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈(Z-Stack),提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。任务二：认识MCS-51单片机系统2.CC2530微处理器2.2

CC2530与8051CC2530使用的是增强型8051CPU内核，增强型8051内核使用标准的8051指令集。因为以下原因指令执行比标准的8051更快：01每个指令周期是一个时钟，而标准的8051每个指令周期是12个时钟。02消除了总线状态的浪费。03第二个数据指针。04一个扩展的18源中断单元。任务二：认识MCS-51单片机系统2.CC2530微处理器2.3

CC2530单片机特点和优势CC2530CPU与内存时钟与电源管理片上外设无线射频收发器任务二：认识MCS-51单片机系统3.CC2530的开发环境3.1

集成开发环境集成开发环境（IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment）是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。节省时间和精力。建立统一标准。管理开发工作。任务二：认识MCS-51单片机系统3.CC2530的开发环境3.2

CC2530开发环境单片机集成开发环境单片机程序开发的开发环境有三种，这三种分别是GCC、KEIL系列与IAR系列。相较于GCC与KEIL系列开发环境，IAR开发环境涵盖的芯片种类更加齐全，功能更加强大，适合于大型单片机程序的综合开发和管理。任务二：认识MCS-51单片机系统3.CC2530的开发环境3.3

IAR开发环境一套IAR开发环境可以胜任更多的单片机开发任务，其可以兼容二十多种内核的单片机的代码开发工作，例如8051、ARM、STM8、AVR、MSP430等等。任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.1

启动软件以管理员身份运行安装。在弹出的安装窗口中选择InstallIAREmbeddedWorkbench启动软件安装。任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.2

安装环境的配置等待软件安装环境的配置。配置完成后点击“Next”执行下一步任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.3

选择安装方式点击接收安装条款后，选择安装方式，在此处选择“Complete”点击“Next”执行下一步操作任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.4

启动安装任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.5

安装成功任务二：认识MCS-51单片机系统4.环境安装与配置4.6

运行软件任务小结MCS-51微处理器通过本项目的学习和实践，可以了解到MCS-51微处理器的发展及后来的衍生型号。通过类比CC2530微处理器与MCS-51微处理器可以了解到CC2530微处理器在MCS-51微处理器基础上的巨大改进，了解本书开发项目依托的CC2530开发板。认识CC2530微处理器开发环境后可以对开发环境进行安装和配置。CC2530开发环境CC2530微处理器MCS-51微处理器知识点1知识点2知识点3开发环境安装知识点4任务三：工程创建与调试01任务描述:本任务重点学习IARfor8051的开发环境的使用，掌握在IARfor8051开发环境上的CC2530单片机的工程建立和对CC2530单片机的在线调试。02学习目标：掌握CC2530微处理器工程的创建掌握CC2530微处理器代码的在线调试掌握使用IARfor8051开发环境中开发工具任务三：工程创建与调试IARfor8051开发环境的使用1.1

IARfor8015界面简介任务三：工程创建与调试IARfor8051开发环境的使用1.2

IAR的ToolBar(工具栏)IAR的ToolBar工具栏共有两个：Main主工具栏和Debug调试工具栏。在编辑（默认）状态下只显示Main工具栏只显示，在进入调试模式后会显示Debug工具栏。工具栏可以在通过菜单打开：View->ToolBar。任务三：工程创建与调试IARfor8051开发环境的使用1.3

IAR的主工具栏在编辑（默认）状态下，只有主工具栏，这个工具栏里面内容也是在编辑状态下常用的快捷按钮。任务三：工程创建与调试IARfor8051开发环境的使用1.4

调试工具栏调试工具栏是在程序调试时候才有效的快捷按钮，在编辑状态下，这些按钮是无效的Reset复位Break停止运行StepOver逐行运行F10StepInto跳入运行F11StepOut跳出运行F11NextStatement运行到下一语句RuntoCursor运行到光标行go全速运行F5StopDebugging停止调试Ctrl+Shift+D任务三：工程创建与调试IARfor8051开发环境的使用1.5

工程编译与下载编译工程点击Project→RebuildAll。或者直接点击工具栏中的make按钮

。编译成功后会在该工程的Debug\Exe目录下生成led.d51和led.hex文件。下载正确连接SmartRF04仿真器到PC机和Lite节点。打开CC2530节点板电源（上电），按下SmartRF04仿真器上的复位按键，点击Project→DownloadandDebug或者直接点击工具栏的下载按钮将程序下载到CC2530节点板任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.1

单片机工程的创建:创建工程步骤中分为两个小步骤，分别是新建Workspace和创建NewProject。01打开IAR开发环境，在菜单栏中通过点击File->New->Workspace完成新工程的创建。02下创建的Workspace下通过点击Project->CreateNewProject，Toolchain中选择8051内核单片机，然后点击”确认“创建一个新项目。任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.2

IAR添加代码01点击左上角的Newdocument，代码框中会显示出一个空白的临时文件。03在.C文件中加入关联文件和可执行的代码段并保存，源码就算建立完成了。02通过右键创建好的Project–>Add->AddFiles…找到创建的.C文件，点击打开后将创建好的C文件加入到工程中。任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.3

工程配置工程配置分为四个步骤，芯片选择、堆栈配置、HEX文件配置、调试工具配置。芯片选择任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.3

工程配置堆栈配置任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.3

工程配置HEX文件配置任务三：工程创建与调试2.IARfor8051工程建立2.3

工程配置调试工具配置任务三：工程创建与调试3.IARfor8