单片机中职培训

1、单片机入门与提高培训,一、学好单片机的必要性,1、从就业角度 目前各电子公司都离不开单片机设计者，需求较大，就业率高。 2、从学习知识本身 单片机是专业课里的基础课，是培养软硬件设计基础最合适的一门技术。学好单片机有利于以后较复杂课程的学习，比如，嵌入式系统、dsp、fpga等课程。,二、学好单片机的基础条件,1、兴趣第一，具备学习电子技术的兴趣是学好单片机的最重要的条件，基础差可以从头开始一点点弥补，脑子笨可以靠勤奋弥补，没有钱买学习工具可以从嘴里省，但没有兴趣只能劝你换个方向了，毕竟你已过了培养兴趣的时期了。 2、坚持，学习中不可避免的要碰到困难，有的同学学好了，他可以享受其中的快乐；有的

2、同学没学好，他在怀疑自己的智商，世上无笨人，一句话“缺乏坚持”。,三、学习单片机的几点建议,1、要有一些必备学习工具：电脑（配置不用太高）、学习板（单片机开发板）、焊接工具。 2、要掌握一门语言，汇编语言或C语言都行，推荐使用C语言。 3、熟练使用一种编译软件，推荐Keil C。 4、会用一种电路图和PCB设计工具，推荐protel。 5、好好利用网络资源，尽可能自己解决问题，这也是提高自学能力的一种方法。 6、要舍得在学习上投入时间、精力、钱，少上几次网吧，少吃几样零食，剩下的钱就可以买很多元器件，一年的零花钱够买好几块开发板了。记住买这些不是乱花，这是投资，它的回报率是最高的。,本次培训使

3、用的开发板,参考书,单片机原理与实例应用 万隆主编 清华大学出版社 2011年1月 单片原理及应用技术 万隆、巴奉丽主编 清华大学出版社 2010年3月 学习C语言的好书： C Primer Plus Stephen Prata著 人民邮电出版社,本次培训要达到的目标： 能够熟悉单片机的内部结构和工作原理 能够熟练掌握单片机常用的外围电路的使用 能够熟悉常用的总线协议的应用 能够熟悉单片机开发环境和调试过程 能够熟练掌握C语言的编程方式,单片机,什么是单片机？ 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机,51单片机的内部结构图,CPU： 中央处

4、理器包括运算器和控制器两部分电路 运算器是由算数逻辑单元、累加器A、寄存器B、暂存器(TEMP) 、程序状态寄存器（PSW）组成。 控制器是由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、数据指针DPTR、堆栈指针SP、RAM地址寄存器、时钟发生器以及控制逻辑组成的。,存储器： 51系列单片机的ROM和RAM是截然分开、分别寻址的结构，称为哈佛结构，CPU会用不同的指令访问不同的存储器空间。,I/O接口 1并行接口 2串行接口：P3.0串行接口输入端和P3.1串行接口输出端,引脚分布,如何让它工作？,最小系统,电源、地 时钟电路： 内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接

5、石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的频率取值在1.2MHz12MHz之间。,可以了解一下时序 一个节拍的宽度实际上就等于一个振荡周期；一个状态包括两个节拍；一个机器周期由6个状态周期组成。,复位电路 参考最小系统电路,程序存储器： 复位：0000H和几个中断入口地址（p18） 数据存储器： 工作寄存器区（R0-R7）00H-1FH 位寻址区20H2FH 堆栈 特殊功能寄存器区,数据存储器的映像,第二讲 C51 的基础知识,C语言优点： 应用广泛：单片机、dsp、嵌入式 不依赖硬件，方便移植 C提供了很多函数，开发效率高，故可缩短开发时间，增加程序可读性

6、和可维护性。,C-51与ASM-51相比，有如下优点： 1.对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051 的存贮器结构有初步了解； 2.寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理； 3.程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化； 4.提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力； 5.由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植；,C51数据类型,需注意在C51编译器中int和short相同，float和double相同,数据的存储器类型,这里有个要注意的： 当用sbit访问内部数据存储区的可位寻址区，则必须要有用bdata存储类型声明的变量

7、并且是全局的，即必须有如下变量声明： int bdata ibase；/可位寻址的整型变量 char bdata array4；/可位寻址的字符型数组 变量ibase和bary是可位寻址的，因此这些变量的每个位是可以直接访问和修改的，故可以用sbit关键字声明新的变量，来访问它们的各个位，例如： sbit mybit0=ibase0；/ibase的第0位 sbit mybit15=ibase15；/ibase的第15位,C-51的包含的头文件,通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h,C-51的运算符 与C语言基本

8、相同： + - * / （加 减 乘 除） = （位右移 位左移） ,其它c语言方面的知识，我们会边讲边介绍。,KEIL C51开发环境,结合软件讲解,第三讲 基本I/O的使用,51系列单片机有4组I/O端口，每组端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器P0P3)、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把4组端口笼统地表示为P0P3。,一、I/O口的输出控制： 任务一 点亮一个LED灯 任务二 流水灯实验 原理图参考开发板说明书 练习1：控制8个led左右循环。 作业一：P0口做通用I/O输出口，控制8只发光二极管从左到右依次点亮，再依次熄灭。 参考lesson

9、1,二、I/O的输出控制独立按键的使用 任务三：初始化学习板上的小灯为全灭，然后按下独立按键key1点亮led0，key2点led1，-key4-led3。,练习二 利用独立按键来控制8个led循环亮灭的速度。 按key1循环速度加，按key2循环速度减。,第四讲 数码管显示 LED显示器是单片机应用系统中常用的输出器件。它是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发亮。,共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。 每段发光二极管需要510mA的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。,2.显示原理 以共阴极为例： LED数码管的ag七个发光二

10、极管。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示 。,数码管字型码,数码管的显示方法可以分为两种，即静态显示和动态显示。 1）LED静态显示 静态显示就是当要显示某个数字时，可以通过给LED的数据引脚设置相应的高低电平即可实现显示相应数据。,任务一 编写程序，让开发板上的数码管显示数值0. 任务二 编写程序，让数码管从0-F依次循环显示，时间间隔一秒。 电路图参考开发版说明书 练习：编写程序，让开发板上的8位数码管先第0位显示0，其他位不显示，然后第1位显示1，每次只有1位数码管显示，按此顺序显示到7，时间

11、间隔为1秒。,2)LED动态显示 所谓动态显示就是将要显示的数按显示数的顺序在各个数码管上一位一位的显示，它利用人眼的驻留效应使人感觉不到是一位一位显示的，而是一起显示的。,任务三 在开发板上显示12345678 练习二 实现从1 to 99计数,利用两位数码管.,第5讲 定时器/计数器,51系列单片机内部有两个16位可编程定时器/计数器，即定时器T0和定时器T1。,定时/计数器的工作原理 定时/计数器T0和T1的实质是加1计数器，即每输入一个脉冲，计数器加1，当加到计数器全为1时，再输入一个脉冲，就使计数器归零，且计数器的溢出使TCON中的标志位TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求。只是

12、输入的计数脉冲来源不同，把它们分成定时与计数两种功能。作定时器时脉冲来自于内部时钟振荡器，作计数器时脉冲来自于外部引脚。,定时/计数器的控制与实现 1. 工作方式寄存器 TMOD(89H) 用于设置定时/计数器的工作方式，低4位用于T0，高4位用于T1。其格式如下：,(1) GATE：门控位。 GATE0时，当软件使TCON中的TR0或TR1设置为“1”，则启动定时/计数器工作； GATA1时，软件使TR0或TR1设置为“1”，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。,(2) C/ T ：定时/计数模式选择位。 C/T0为定时模式； C/T=1为计数模式。,(3) M1M0

13、：工作方式设置位。定时/计数器有4种工作方式，由M1M0进行设置 ，如表所示。,2. 控制寄存器TCON (88H) TCON的低4位用于控制外部中断，TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下 ：,(1) TF1： 定时/计数器T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为“1”。在进入中断服务程序后TF1由硬件自动清“0”；若用于查询方式，此位可作为状态位供查询，但应注意查询后由软件清“0”。 (2) TF0 ：定时/计数器T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。,(3) TR1：定时/计数器T1运行控制位。TR1置“1”时，定时/计数器T1开始工作；

14、TR1置“0”时，定时/计数器T1停止工作。TR1由软件置“1”或清“0”。 (4) TR0 ：定时/计数器T0运行控制位，其功能与TR1类同。,定时/计数器的工作方式 51单片机定时/计数器T0有4种工作方式(方式0、1、2、3)； T1有3种工作方式(方式0、1、2)；,方式1 当M1M0为01时，定时/计数器工作于方式1，如图。,方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0 作为高8位，组成了16位加“1”计数器。 计数个数M与计数初值N的关系为M216N。 用于定时功能时，定时时间t的计算公式为： t=M机器周期=(216N )机器周期 若晶振频率为12MHz，机器周期=1，初

15、值N=0 65535范围时，则可定时范围为165.536ms。 用于计数功能时，初值N=065535范围时，计数 范围为165536。,任务3-1 利用定时器方式1,小灯以1s闪亮，亮时，蜂鸣器以20hz的频率鸣叫； 练习3-1 利用定时器实现1s定时,控制led小灯1S循环.,第六讲 中断系统,中断是计算机中是很重要的一个概念，中断系统是计算机的重要组成部分。 中断源 51单片机共有5个中断源：外部中断0、外部中断1、定时/计数器中断0、定时/计数器中断1、串行口中断。每个中断源对应一个固定的中断入口地址。当某中断源的中断请求被CPU响应之后，CPU从中断入口处获取中断服务程序的入口地址，进

16、入相应的中断服务程序。各中断源入口地址及优先级如表6-2所示，图6-12为51中断系统结构示意图。,最低级,一、中断请求标志 1、TCON的中断标志 IT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。 当IT0=0时，为电平触发方式。 当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。 IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。,中断控制,IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。 IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。 TF0（TCON.5），定时/计数器T0溢出中断请求标志位。 TF1（TCON.7），定时/计数器T1溢出中断请求标志位。,2、SCON的中断标志,R

17、I（SCON.0），串行口接收中断标志位。当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位RI。同样，RI必须由软件清除。 TI（SCON.1），串行口发送中断标志位。当CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。每发送完一个串行帧，由硬件置位TI。CPU响应中断时，不能自动清除TI，TI必须由软件清除。,1、中断允许控制 CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的。,二、中断的控制,EX0(IE.0)，外部中断0允许位； ET0(IE.1)，定时/计数器T0中断允许位； EX1(IE.2)，外部中断0允许位； ET1(IE.3)，定

18、时/计数器T1中断允许位； ES（IE.4)，串行口中断允许位； EA (IE.7)， CPU中断允许（总允许）位。,PX0（IP.0），外部中断0优先级设定位； PT0（IP.1），定时/计数器T0优先级设定位； PX1（IP.2），外部中断0优先级设定位； PT1（IP.3），定时/计数器T1优先级设定位； PS （IP.4），串行口优先级设定位； PT2 (IP.5) ，定时/计数器T2优先级设定位。,单片机的中断优先级有3条原则： CPU同时接受到几个中断时，首先响应优先级别最高的中断请求； 正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断； 正在进行的低优先级中断服务，能被

19、高优先级中断请求所中断。,中断响应的条件 CPU中断响应的条件是： 中断源有中断请求 此中断的中断允许位为1 CPU开总中断 同时满足这3个条件时，CPU才有可能响应中断。,任务4-1 利用定时器中断方式,来实现任务3-1的功能. 练习4-1利用定时器中断方式,来实现练习3-1的功能. 练习 4-2同时用两个定时器控制蜂鸣器发声，定时器0控制频率，定时器1控制同个频率持续的时间，间隔2s依次输出1，10，50,100，200,400,800,1k（hz）的方波?设晶振频率为12MHz。,练习4-3 中断的嵌套,开机1S后,蜂鸣器响,然后按外部中断按键,使蜂鸣器停止响一段时间后再响.,串行通信,

20、51系列单片机的串行口占用P3.0和P3.1两个引脚，是一个全双工的异步串行通信接口，可以同时发送和接受数据。P3.0是串行数据接收端RXD，P3.1是串行数据发送端TXD。51单片机串行接口的内部结构如图6-30所示。,图6-30 串行口结构示意图,1) 串行接口控制寄存器SCON (98H) 用于控制串行接口的工作状态，其格式如下：,串行口相关寄存器,电源控制寄存器PCON (97H) 其中只有1位SMOD与串行接口工作有关，格式如下： SMOD：波特率系数控制位。在串行接口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率加倍，否则不加倍。复位时，SMOD=0。 P

21、CON的地址为97H，不能位寻址，需要字节传送。,表 常用波特率、晶振频率与定时器（T1）的参数关系,任务5-1 单片机在按键的控制下发送一组数据,PC机接收,利用串行口调试助手查看结果 任务5-2 PC机发送,单片机接收数据,将数据通过数码管显示.,按键接口原理及应用,列线通过电阻接正电源,并将行线所接的单片机I/O端口作为输出端,而列线所接的I/O端口则作为输入端.当按键没有按下时,所有的输出端都是高电平,代表无键按下。行线输出是低电平,一旦有健按下时,则输入线就会被拉低,这样,通过读入输入线的状态就可得知是否有健按下了.,常用的键识别方式有:行扫描法,线翻转法、中断法。,行扫描法 将全部

22、行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 判断闭合键所在的位置。方法：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测个列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。,这里咱们采用翻转法。 任务6-1 利用数码管显示键值,IIC总线,IIC总线是PHILIPS公司推出的串行总线，它是一种简单、双向二线制同步串行总线，它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。,

23、IIC总线数据的通信协议,1IIC接口 IIC总线的串行数据线SDA和串行时钟线SCL必须经过上拉电阻Rp接到正电源上。当总线空闲时，SDA和SCL必须保持高电平。,2起始和终止信号 对IIC器件的操作总是从一个规定的启动（Start）时序开始，即SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据；信息传输完成后总是以一个规定的停止（Stop）时序结束，即SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。时序图如图8-11。 起始信号和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产生一段时间后，总线就处于空闲状态。,图8-11 起始/停止时序

24、,在进行数据传输时，SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变，如图8-12所示。,图8-12 数据传输时序,3字节数据传送及应答信号 IIC总线传送的每个字节均为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个应答信号。首先传输的是数据的最高位，如图8-13所示,图8-13 数据传送格式,主控器件发送时钟脉冲信号，并在时钟信号的高电平期间保持数据线（SDA）的稳定。由最高位开始一位一位的发送完一个字节后，在第9个时钟高脉冲时，从机输出低电平作为应答信号，表示对接收数据的认可，应答信号用ACK表示。,4完整的数据传送 IIC数据的传输遵循图 8-13 所示的格式。先由主控器发送一个启动信号（S），随后发送一个带读/写(R/W)标记的从地址字节（SLAV