第一课-51单片机及其应用-绪论.ppt

1、1，51单片机及其应用，2，1.1电子计算机发展概述，1.1.1电子计算机及其经典结构的出现，1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。(计算器)ENIAC(“ENIAC”)，3。与现代计算机相比，它有许多缺点，但它的出现开创了计算机科学和技术的新时代，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。ENIAC是一种电子管计算机，时钟频率只有100千赫，但它可以在一秒钟内完成5000次加法。匈牙利数学家冯诺依曼对该方案的设计做出了重要贡献。1946年6月，他提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，并进一步构造了由算术单元、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成的计算机

2、的经典结构。电子计算机技术的发展经历了五个时期：电子管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典框架。微型计算机的应用形式从应用形式来看，微型计算机可分为三种类型：多板计算机(系统计算机)将中央处理器、存储器、输入/输出接口电路和总线接口组装在一个主板上。将各种适配卡插入主板的扩展槽中，与电源、软/硬盘驱动器和光盘驱动器安装在同一个机箱中，并配有系统软件，从而形成一个完整的微型计算机系统。工业电脑也是多板电脑。7。单板计算机将中央处理器芯片、存储芯片、输入输出接口芯片和简单的输入输出设备(键盘、发光二极

3、管显示器)组装在一个印刷电路板上，然后与监控程序(固化在只读存储器中)配合，形成一个单板微型计算机。单板计算机的输入输出设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微机原理和简易测控系统的教学，但现在很少使用。单片机将微处理器、存储器和输入输出接口电路集成在一个集成电路芯片上，形成一个单片机，即单片机。三种应用形式的比较：单板计算机、单片机、系统计算机(多板计算机)、10。系统计算机(桌面应用)是一种通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化和计算机辅助设计。单片机(嵌入式应用)是一种特殊的计算机，主要用于智能仪器、智能传感器、智能家用电器、智能办公设备、汽车和军用电子设备。单片机体积小、价格

4、低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形式在满足嵌入式应用需求方面具有独特的优势。1.2.1单片机的发展过程可分为三个主要阶段：单片机的形成阶段1976年，英特尔推出了MCS-48系列单片机。8位中央处理器、1字节只读存储器、64字节随机存取存储器、27条输入输出线和一个8位定时器/计数器。其特点是存储容量小，寻址范围小(不超过4K)，无串行接口，指令系统功能弱。1980年，英特尔推出了MCS-51系列单片机：8位中央处理器、4字节只读存储器、128字节随机存取存储器、4个8位并行端口、1个全双工串行端口和2个16位定时/计数器。寻址范围为64K，有一个布尔处理器，具有很强的控制功能。其特点是：结构

5、体系完善，性能有了很大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已经成为公认的经典单片机。13、微控制器级、特点：测控系统的片上外围电路得到增强，使单片机可以方便灵活地应用于复杂的自动测控系统和设备中。“微控制器”的名称能更好地体现微控制器的本质。1982年，英特尔推出了MCS-96系列单片机。片内集成：16位中央处理器、8字节只读存储器、232字节随机存取存储器、5个8位并行端口、1个全双工串行端口和2个16位定时器/计数器。寻址范围是64K。芯片上还有8个10位模数转换器、1个脉宽调制输出和高速输入/输出组件。14，1.2.2单片机产品现状，ATMEL公司集成闪存技术的AT89系列

6、；飞利浦公司的80C51和80C552系列；W78C51、W77C51高速低价系列WinbondADI公司的ADC8xx高精度模数转换器系列；LG公司GMS90/97低压高速系列；Maxim DS89C420高速(50MIPS)系列；Cygnal公司C8051F系列高速SOC单片机。80C51系列单片机产品众多，并已形成主流地位。近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：15。非80C51结构单片机新产品不断推出，为用户提供了更广阔的选择空间。近年来推出的非80C51系列主要产品有：英特尔MCS-96系列16位单片机；单片机PIC系列RISC单片机；德州仪器的MSP430F系列16位低功耗微控

7、制器。16，1.3单片机的特点和应用领域，1.3.1单片机的特点，最近推出的单片机产品集成了高速输入输出端口、模数转换器、脉宽调制、WDT等元件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方法(如系统编程ISP)等方面得到进一步增强。控制性能和可靠性高，实时控制功能特别强。它的中央处理器可以直接操作输入输出端口，其位操作能力是其他计算机无法比拟的。此外，由于中央处理器、存储器和输入输出接口集成在同一个芯片上，组件之间的连接紧凑，数据传输受干扰影响小，不易受环境条件影响，因此单片机的可靠性很高。17、体积小、价格低、易于生产的单片机是一个完整的微型计算机，对于大批量的特殊场合，一方面它

8、可以在众多的单片机品种中进行选配；同时，可以对芯片进行专门设计，使芯片的功能和应用有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，一些单片机引脚已经减少到8个或更少。因此，减少了应用系统的印刷电路板和连接器，安装简单方便。18、1.3.2单片机的应用领域，智能仪器仪表，单片机用于各种仪器仪表。一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使其智能化，同时简化了仪器仪表的硬件结构，方便完成仪器仪表的升级。如各种智能电气测量仪器和智能传感器。机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体的具有智能特性的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产

9、品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。20，实时工业控制，单片机也可以用来采集和控制各种物理量。收集和控制物理参数，如电流、电压、温度、液位、流速等。可以方便地用单片机实现。在这种系统中，采用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特点采用不同的智能算法，从而达到预期的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型的应用是电机速度控制、温度控制、自动生产线等。分布式系统的前端模块在复杂的工业系统中，分布式测控系统经常用来采集大量的分布式参数。在这种系统中，单片机作为分布式系统的前端采集模块，具有运行可靠、数据采集方便灵活、成本低廉等一系列优点。22、家电

10、，家电是一种，23，2.1 80C51系列概述，2.1.1 MCS-51系列(1)MCS-51是由英特尔公司生产的单片机系列名称。该系列有多种单片机，如：8051/8751/8031；8052/8752/8032；80 C51/87 C51/80 c31 80 c52/87 c52/80 c32等。本系列有两种生产工艺：一是CHMOS是CMOS和HMOS的结合，它既保持了HMOS的高速高密度的特点，又具有CMOS的低功耗的特点。在产品模型中，带字母“C”的是CHMOS芯片，CHMOS芯片的级别与TTL级和CMOS级兼容。一种是HMOS工艺(高密度短沟道金属氧化物半导体工艺)。第二，CHMOS工

11、艺(互补金属氧化物的HMOS工艺)。(3)在功能方面，该系列单片机有两大类：基本型和增强型：增强型：8052/8752/8032 80c 52/87c 52/80c 32，基本型：8051/8751/8031 80c51/87c 51/80c 31，26，例如，80c 51有一个屏蔽只读存储器；4K字节；87C51有4k字节的eprom80C31芯片中没有程序存储器。27，2.1.2 80C51系列，英特尔的：80C31，80C51，87C51，80C32，80C52，87C52等。ATMEL:89c 51、89C52、89C2051等；飞利浦、温邦德、达拉斯、西门子(英飞凌)等的许多产品。8

12、0C51是MCS-51系列中一种典型的CHMOS工艺。其他厂商基于8051开发的CMOS单片机产品统称为80C51系列。目前，80C51系列单片机的主要产品有：28、2.1.3 80C51典型产品资源配置、29、学习单片机所需的条件，这些都很少与以前所学的知识相关；设备的概念基本上从0开始；如果你想用C语言编程，你需要有一定的C语言基础；每个人都站在同一起跑线上；30，#包括无符号字符标志=0 x3f主()P1=0 x55；而(1)如果(标志=0)标志=0 x3fP1=P1；31，org 0000h jmp Main org 0100h Main : mov P1，#55h amain:mov

13、 r0，#3fh loop:djnzr0，loop cpla movp1，jmpamain end，32，8位CPU字节程序存储器(只读存储器)(52是8K)256字节数据存储器(随机存储器)(52有384字节随机存储器)32个输入/输出端口和111条指令，其中大部分是单字节指令外部程序存储器寻址空间为64kB，逻辑运算位寻址功能为双列直插式40PinDIP封装，由单个5V电源供电，34，2.3.2 80C51引脚封装，总线型，非总线型，35，36，中央处理器：由运算和控制逻辑组成，还包括中断系统和部分内存：用于存储可读写的数据，如运算的中间结果、最终结果和待显示的数据； 只读存储器：用于存储

14、程序、一些原始数据和表格；输入输出端口：四个8位并行输入输出端口，可用作输入或输出；计时/计数：两个计时/计数装置，可在计时模式或计数模式下工作；37、具有五个中断源的中断控制系统；全双工异步收发机的串行输入输出端口用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟生成电路、应时晶体和微调电容需要外部连接。最大振荡频率为12M。38，单片机最小系统，39，P0P3:通用输入输出端口；VCC:电源端子，一般接5v；GND:权力之地；XTAL1、XTAL2:外部晶体振荡器，不超过24M；需要增加一个微调电容，一般为30pF；RST/VPD:复位端子，平时处于低电平；ALE/PROG:

15、数据锁存允许信号端子；EA/Vpp:外部程序存储器地址许可输入/固化编程电压输入；40，2.2.4控制器，1。时钟电路，(a)内部时钟电路；(二)HMOS型外振荡源(三)CHMOS型外振荡源，41，单片机操作的基本时序，机器周期和指令周期(1)振荡周期：也称为时钟周期，是指振荡源为单片机提供时钟脉冲信号的周期。(2)状态周期：的每个状态周期是时钟周期的两倍，这是通过将振荡周期除以2而获得的。(3)机器周期：机器周期包括6个状态周期S1S6，即12个时钟周期。在一个机器周期中，中央处理器可以完成一个独立的操作。(4)指令周期：指的是中央处理器完成一个操作所需的总时间。每个指令的执行时间由一个或几

16、个机器周期组成。在MCS-51系统中，有单周期指令、双周期指令和四周期指令。42，1。时钟电路引脚：XTAL1:一端连接外部晶振和微调电容，是构成单片机内部片内振荡器的反相放大器的输入端。当使用外部振荡器时，此引脚接收振荡器的信号，即直接将信号连接到内部振荡器的输入。XTAL2:连接到外部晶体振荡器和微调电容的另一端，微调电容是构成单片机内部片内振荡器的反相放大器的输出端。当使用外部振荡器时，此引脚应保持悬空。43，2。控制信号引脚：RST/VPD:RST为复位信号输入端，高电平有效。当该输入端子在2个机器周期内保持高电平时，可以完成复位操作。RST引脚的第二个功能是备用电源的输入。上电复位，按键复位，44，地址锁存使能/编程当微控制器上电后正常工作时，地址锁存引脚连续输出正弦脉冲信号，为振荡器频率的1/6。当中央处理器访问外部存储器时，ALE被用作锁存低8位地址的控制信号。该引脚的第二个功能PROG用作8751编程脉冲输入端。45，psen:(程序存储使能)当访问片外存储器时，该端输出一个负脉冲作为片外存储器的选通信号。EA/