单片基础技术 1

《单片机技术及实训第2版》

机械工业出版社绪论

单片机最小系统《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统1．什么是单片机

单片机是单片微型计算机简称，是一种典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），

英文字母为MCU。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

较早的单片机学习板比如Z80学习板，是将Z80单片机、键盘、数码管显示器、只读存储器ROM、随机存器器RAM等各部分安装在一块电路板上，称为单板机，如今随着大规模集成电路的发展和应用，将单板机中的运算器，控制器，存储器，输入输出设备等再次集成到了一个芯片上，一块芯片就构成了一台计算机，所以称为单片机。

根据发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。图0-1各种单片机实物图《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统2．单片机的引脚MCS-51系列单片机都采用40引脚的双列直插封装方式，图0-2为引脚排列图，40条引脚说明如下：（1）电源引脚

Vcc(40脚)：电源正．一般为+5VVss(20加脚)：电源地。（2）时钟电路引脚XTALl（19脚）和XTAL2(18脚)为单片机内部高增益的反向放大器的输入端和输出端。

（3）并行I/0接口引脚MCS-51单片机共有4个并行I/O接口，每个接口为8位，分别为P0、Pl、P2、P3，其中P0口的第1位表示为P0.0，第2位表示为P0.1，以此类推，每个口线可独立控制。《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统P3口（10脚--17脚）：8位准双向并行I/O口，内部带有上拉电阻。作为第一功能使用时为普通8位并行I/O口。在系统中，这8个引脚又具有各自的第二功能。如表0-1所示。《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统（4）编程控制引脚RST/Vpd（9脚）：RST为复位信号输入端。当RST端保持两个机器周期以上的高电平时，单片机完成复位操作。Vpd为内部RAM的备用电源输入端。当电源Vcc一旦断电或者电压降到一定值时，可以通过Vpd为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，且上电后能够继续正常运行。PSEN（31脚）：

外部程序存储器的读选通信号，与芯片的OE相连。当访问外部ROM时，PSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号。

ALE/PROG（30脚）：ALE为地址锁存信号。访问外部存储器时，ALE作为低8位地址锁存信号：PROG为单片机内部EPROM编程时的编程脉冲输入端。

EA/Vpp（31脚）：EA为内外程序存储器的选择信号。当EA接低电平时，单片机上电后直接访问外部程序存储器；当EA接高电平时，单片机上电后访问从内部程序存储器，当访问地址超出单片机内部程序存储器容量后，可以自动延至外部程序存储器。

Vpp为单片机内部EPROM编程的编程电源输入端。《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统3．单片机最小工作系统

对于内部有程序存储器的MCS-51型单片机，若所需的工作电源、复位电路和晶体振荡电路齐全，即可构成完整的单片机最小系统；若再连接上外部设备，就可以对其进行控制了。

这种维持单片机运行的最简单的配置系统，称为单片机最小系统。《单片机技术及实训第2版》

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一、搭建单片机最小系统

4.单片机实训板简介

如图所示，实训板中使用的单片机型号为STC12C5A60S2。

实训板集成了LED发光二极管、四位数码管、串行口、BT136、AT24C02、DS18B20等元器件，同时将INT0、T0等口线引出，从简单的点动控制到高级应用“I2C”、“一线制”等，可满足不同层次使用者的需求。

设计上采用电源模块和USB取电两种方式，体积小巧，学生上课时只需一台电脑即可，不需添加其他设备。《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目

单片机编程过程中主要使用的语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。无论是高级语言还是汇编语言写的源程序都必须转换成目标程序（单片机所能执行的二进制文件），单片机才能执行。目前很多公司都将编辑器、汇编器、编译器、连接/定位器、符号转换程序做成了软件包，称为集成开发环境，如KeiluVision、SiliconLaboratoriesIDE等。1．keil软件的安装1）打开keil软件安装程序文件夹，双击c51v900.exe图标，启动安装界面。如图0-5所示。图0-5

Keil软件的安装界面《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目2）单击“next”按钮，阅读软件安装说明，并将“Iagreetoall….”前复选框选中。如图0-6所示。图0-6

Keil软件安装说明《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目3）单击“next”按钮，设置软件安装路径，默认为“C:/keil”，如图0-7

所示。图0-7

Keil软件安装路径《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目4）单击“next”按钮，进入软件使用者注册信息界面，填写用户姓名，联系方式乖信息，如图0-8

所示。图0-8

Keil软件注册信息《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目5）填写完注册信息后，单击“next”按钮，开始复制文件过程，如图0-9

所示。图0-9程序文件复制《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目6）keil软件安装完成，在[开始]—[程序]菜单中即可找到“keiluVision4”按钮，单击此按钮，启动keil软件，如图0-10

所示。图0-10

启动Keil软件《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目2．单片机“led_shanshuo”项目的建立和编译1）启动keil软件，进入keil软件初始界面。如图0-11

所示。图0-11

Keil软件工作界面《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目2）选择project—newproject命令，弹出“CreateNewProject”对话框，在“文件名”文体框中输入工程名称“led_shanshuo”，并选择合适的路径，然后单击“保存”按钮。如图0-12所示。图0-12保存工程文件《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目3）单击“保存”按钮后，弹出下图所示对话框，在该对话框中选择单片机的厂家及型号，如图0-13

所示。图0-13选择目标CPU对话框《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目

4)选择完器件后，单击“确定”按钮，弹出下图所示对话框，单击“是”按钮，将启动代码添加到项目中，建立工程完毕，如图0-14

所示。图0-14添加启动代码到项目中对话框《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目5）选择file—new命令，或单击工具栏中的new按钮，新建一个空白文本文件，如图0-15

所示。图0-15新建空白文档《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目6）选择file—save命令，或单击工具栏中的save按钮，弹出保存文件对话框，设置保存文件存放路径，本项目保存在“F:\单片机教材\教材资料\工程项目\led_shanshuo\src”中，如图0-16

所示。图0-16新建源程序文件夹对话框《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目7）在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入欲使用的文件名，同时必须键入正确的扩展名，如图0-17

所示。扩展名不分大小写；如果用Ｃ语言编写程序，则扩展名为(．C)；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为(．ASM)，然后，单击“保存”按钮。图0-17保存文档对话框《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目8）右击“工程管理窗口”中的SourceGroup1文件夹，在弹出的快捷菜单中选择“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’”命令，弹出如图0-18所示对话框。选择led_shanshuo.c文件，单击Add按钮。然后单击Close按钮可能看到led_shanshuo.c文件已经被添加到SourceGroup1文件夹中。图0-18添加源文件到项目中《单片机技术及实训第2版》

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二、在KeiluVision软件中建立单片机项目9）接下来就可以在文本编辑框中编写程序了，源程序内容如图0-19

所示。图0-19编写源程序《单片机技术及实训第2版》

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三、单片机常用开发工具的使用1．仿真器

所谓仿真，就是采用可控的手段来模仿单片机应用系统中的ROM、RAM和I/O端口等，可以是软件仿真，也可以是硬件仿真。

硬件仿真就是将仿真器的端连接到计算机上、代替了单片机的功能，另一端通过仿真头连接单片机应用系统的单片机插座上，其应用如图0-20

所示。通过仿真器用户可能对程序的运行进行控制。如单步、设置断点、全速运行等。软件仿真主要是通过计算机软件来模拟运行、用户不需要拱建硬件电路就可以对程序进行调试验证。如后面项目六中所讲到的Proteus软件。《单片机技术及实训第2版》

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三、单片机常用开发工具的使用硬件仿真器仿真具有直观性、实时性和调试效率高等优点。常见的仿真器如图0-21

所示。图0-21常见的仿真器《单片机技术及实训第2版》

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三、单片机常用开发工具的使用2．编程器

单片机所要执行的程序，是放在单片机内部的程序存储器中的，把目标程序放到存储器的过程称为程序“写入”或程序“烧录”，而所用的设备称为编程器（俗称烧写器）。

常见的编程器如图0-22所示。由于芯片生产厂家多，型号也多，所以通用编程器应支持多种芯片程序的读写操作。好的编程器支持的芯片型号很多。

目前市场上的编程器的价格从几百元到几千元不等。图0-22常见的编程器《单片机技术及实训第2版》

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三、单片机常用开发工具的使用3．ISP下载线ISP（In-Systemproggramming）意为“在系统可编程”，是指将程序烧写到单片机的程序存储器时，不需要将单片机从目标板上拔出，而是通过专用的ISP下载线对单片机程序进行烧写，也就是将计算机上编译好的HEX文件直接下载到单片机的程序存储器中运行。常见的ISP下载线如图0-23所示。图0-23常见的下载线

使用ISP下载线烧写程序，要求单片机必须支持ISP功能，并且目标电路板上留出与上位机接口（ISP插座），就可以通过ISP下载线实现对单片机内部存储器的改写。《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序利用STC单片机的在线写入功能（ISP），通过计算机的串行通信口和专用的烧录软件来下载单片机应用程序。1．ISP工作原理STC12C5A60S2系列单片机具有在系统可编程(ISP)特性，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序。ISP的好处是：省去购买通用编程器，无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以在用户的目标系统上将程序直接下载进单片机看运行结果对错，故无须仿真器。图0-24

STC系列单片机ISP原理图《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序2．编程软件下载教材中使用的软件为深圳国芯人工智能有限公司的在线编程软件，版本为AIapp-ISP-v6.95Y,可从广州宏晶科技有限公司网站（/gjrj）免费下载，下载页面如图0-25

所示。图0-25

stc-isp软件下载界面《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序2．编程软件下载教材中使用的软件为深圳国芯人工智能有限公司的在线编程软件，版本为AIapp-ISP-v6.95Y,可从广州宏晶科技有限公司网站（/gjrj）免费下载，下载页面如图0-25

所示。图0-25

stc-isp软件下载界面《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序3．下载单片机应用程序的操作过程（1）选择单片机型号教材中单片机实训板中使用的单片机型号为STC12C5A60S2series系列中的STC12C5A60S2，芯片选择如图0-26所示。图0-26选择单片机型号《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序（2）选择目标文件所谓目标文件，是指单片机能执行的二进制文件，其由专门的编译软件生成（如KeilC等）。在本节中我们直接给出。单击软件操作界面中的“打开程序文件”按钮，出现“打开文件”对话框，找到目标文件的存储路径，选中目标文件（exam1.hex），单击“打开”按钮，将目标程序装载到烧录软件中，如图0-27

所示。图0-27选择目标文件《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序（3）选择串行口

STC系列单片机程序烧录功能是通过计算机的串行口进行的。

对于台式计算机，一般主板引出的串口为COM1，所以可直接选用COM1为下载程序端口。

而对于笔记本等便携式电脑，将串口引出的不多，这时可通过USB转串口设备进行，先安装完驱动程序，再根据电脑硬件信息选择设置（具体可参考相关资料）。

烧录软件选择串行口如图0-28

所示。图0-28选择通信端口《单片机技术及实训第2版》

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四、下载单片机应用程序（4）设置功能选项STC12C5A60S2单片机的时钟源、振荡器放大增益等参数均可以在烧录软件中进行设置或调整，如图0-29所示。一般情况下选择默认值即可。图0-29设置相关选项《单片机技术及实训第2版》

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