第1章 單片機基礎知識

單片機原理及應用機械工程學院機械制造系主講：馮娜1基本教學目標對單片機及接口技術從整體上有較清晰的認識；掌握單片機的開發(fā)流程；掌握80C51內部的功能結構；熟練掌握單片機匯編語言程序設計的基本方法；了解常用的顯示、控制器件的參數及控制方法；掌握查資料的方法；培養(yǎng)學生的觀察能力，聯(lián)系、系統(tǒng)、節(jié)約的觀念等。能夠系統(tǒng)地自學基本概念、基本原理，進而對知識深入歸納、總結、提煉；能夠以項目為主線，將理論知識與實際相結合；能夠發(fā)現問題、研究問題、解決問題，有專勁和韌勁；通過自由組建小團隊，發(fā)揮各自優(yōu)勢協(xié)作完成項目，增強團隊合作能力；進一步鍛煉書面表達和語言表達的邏輯思維；邊講、邊學、邊練、邊悟。卓越能力提升如何學習教

材單片機基礎及應用．趙巍、馮娜主編．清華大學出版社參考書單片機基礎．李廣弟．北京航空航天大學出版電子資源學習光盤，項目實例軟件Keilc開發(fā)軟件，AVR燒錄軟件，驅動硬件自行開發(fā)實驗箱40套，大塊調試板板2套，實驗室開放2023/2/1第5章匯編語言程序設計簡介模塊一、

LED點亮

1.讓某一盞LED點亮（順序結構）

2.讓一盞LED閃爍（循環(huán)結構）

3.讓LED間隔點亮

（順序結構）

4.讓LED形成流水燈

（循環(huán)結構）

單片機項目設計2023/2/1第5章匯編語言程序設計簡介模塊二、七段LED顯示

5.讓某一位七段LED顯示“1”（靜態(tài)的，共陰極）（順序）

6.讓某一位七段LED顯示“0-8”（靜態(tài)的，共陰極）

7.讓某一位七段LED顯示“8、5、9”（靜態(tài)的，共陰極）

8.七段LED數碼管顯示“12”、“859”、“1140”（動態(tài)）單片機項目設計2023/2/1第5章匯編語言程序設計簡介模塊三

9.

3－8譯碼器控制LED點亮

10.3－8譯碼器控制LED循環(huán)點亮

11.中斷控制燈點亮

12.定時中斷控制燈循環(huán)點亮

13.七段數碼管顯示“0－8”，外部中斷使LED燈點亮數碼管停

止顯示

單片機項目設計2023/2/1第5章匯編語言程序設計簡介模塊四、

14.步進電機四相八拍旋轉

15.定時器中斷控制步進電機旋轉單片機項目設計*第1章單片機基礎知識9/30

如何考核？考查課期末考核60%（項目和口試）實驗成績20%平時考勤、作業(yè)、小測驗20%注意：

1.筆試和實驗都應合格才能獲得學分；

2.任何一項成績?yōu)?，總成績?yōu)?；

3.考勤4次不到，不能獲得學分。*第1章單片機基礎知識10/30課后答疑特點：實踐性強、綜合性強（總學時32，實驗6學時）注意：

1.從重視結果向重視過程轉變

2.理論與實驗相結合答疑安排：機電樓219微信,QQ14795037LED應用LED應用廣泛什么是發(fā)光二極管？課后答疑數碼管的技術參數規(guī)格有圓形、半圓形、D形直徑30mm、40mm、50mm、80mm、100mm、110mm顏色單紅，黃，藍，綠，白，七彩；外殼顏色：乳白；性能防水，防塵，防紫外線，耐壓，耐破裂，耐高低溫，耐燃，超強抗沖擊老化；防護等級IP65級；

工作電壓范圍24V-220V；工作功率：8-12W工作環(huán)境-40度-+75度。正常壽命

>80,000小時驅動方式靜態(tài)驅動、動態(tài)驅動二極管的技術參數正向飽和壓降1.6v-2.1v正向工作電流5mA-20mA發(fā)光顏色紅、橙、藍、綠（黃綠、標準綠、純綠）發(fā)光強度(按電流分)普通亮度LED（<10mcd）、高亮度LED（10mcd-100mcd）、超高亮度LED（>100mcd）發(fā)光強度角高指向性、標準型、散射型光面特性圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、微型管*第1章單片機基礎知識15/301602A字符液晶顯示1602A字符液晶顯示74LS138步進電機驅動模塊MCUAT89S524位獨立按鍵4位動態(tài)顯示數碼管控制連接端口*第1章單片機基礎知識16/30ORG0000HSJMPSTARTORG0030HSTART:clrp3.0MOVP1,#0FFHMOVP1,#80Hsjmp$END4位獨立按鍵4位動態(tài)顯示數碼管控制連接端口第1章單片機基礎知識1.1單片機的概念1.1.1單片機的名稱1.1.2單片機和單片機系統(tǒng)1.2單片機的發(fā)展與應用1.2.1單片機的發(fā)展1.2.2MCS-51單片機系列1.2.380C51系列單片機1.2.4單片機的應用*第1章單片機基礎知識18/301.1.1單片機的名稱單片機

——SingleChipMicroComputer(SCMC)微控制器——MicroController

Unit(MCU)嵌入式控制器

——EmbeddedMicroController

Unit(EMCU)微型機開發(fā)系統(tǒng)

——MicroComputerDevelopmentSystem(MDS)在線仿真器

——InCircuitEmulator(ICE)*第1章單片機基礎知識19/30向高速度、大容量、高性能的高檔微機方向發(fā)展向穩(wěn)定可靠、體積小、價格低的單片機方向發(fā)展（主要用于控制）*第1章單片機基礎知識20/30計算機系統(tǒng)

硬件軟件CPU存儲器輸入設備輸出設備系統(tǒng)軟件應用軟件運算器控制器只讀存儲器ROM計算機系統(tǒng)的組成隨機存儲器RAM*第1章單片機基礎知識21/30微型計算機的硬件組成

主板顯卡聲卡存儲器接口網卡輸入輸出接口內存條CPU*第1章單片機基礎知識22/30單片機是將微型計算機的主要組成部分集成在一個芯片上的微型計算機。就是把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時器/計數器以及I/O接口電路等集成在一塊芯片上的微型計算機。

單片機定義*第1章單片機基礎知識23/30

單硅晶片CPU存儲器控制電路定時器時鐘電路I/O口單片機

單片機的組成*第1章單片機基礎知識24/30DBABCPU時鐘復位ROMRAM定時器/計數器中斷系統(tǒng)I/O接口CB單片機的系統(tǒng)結構*第1章單片機基礎知識25/30*第1章單片機基礎知識26/30*第1章單片機基礎知識27/30MCS51單片機的封裝形式*第1章單片機基礎知識28/30單片機與PC機之間的異同（1）組成：同：CPU(進行運算、控制)RAM(數據存儲器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存儲器)異：PC機：上述部件以芯片形式安裝在主板上。

單片機：上述部件被集成到單芯片中。*第1章單片機基礎知識29/30（2）功能：同：PC機：數據運算、采集、處理、存儲、傳輸；

單片機：控制（或受控于）外設。異：通用計算機擅長于數據運算、采集、處理、存儲和傳輸；單片機的專長則是測控，往往嵌入某個儀器/設備/系統(tǒng)中，使其達到智能化的效果。*第1章單片機基礎知識30/30（3）應用特點：個人計算機（微機）：體積大，功耗大，價格高，用途較固定，屬通用計算機。易于學習掌握和使用，但用于控制時必須制作或購買專用的接口卡，并編制專門的應用軟件。單片機：專用計算機。

*第1章單片機基礎知識31/301.1.2單片機和單片機系統(tǒng)后向通道單片機（芯片）單片機系統(tǒng)單片機應用系統(tǒng)人機交互通道前向通道應用程序串行通信口時鐘電路、復位電路和擴展存儲器等與單片機共同構成了單片機系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)：指能滿足嵌入對象要求的全部電路系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。在單片機系統(tǒng)的基礎上加上面向對象的接口電路，如前向通道(傳感器通道接口)、后向通道(伺服驅動、控制通道接口)、人機交互通道(鍵盤、顯示器、打印機等)和串行通信口(RS232)以及應用程序等。*第1章單片機基礎知識32/30單片機應用系統(tǒng)硬件部分軟件部分單片機芯片外圍器件CPU內存中斷控制邏輯通用接口運算器寄存器組控制器并行I/O口串行口定時/計數器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系統(tǒng)應用程序*第1章單片機基礎知識33/301.2.1單片機的發(fā)展1、單片機發(fā)展的萌芽階段（1971-1976年）主要以4位單片機和8位單片機的初級產品為主。制造工藝落后，集成度較低，采用電子雙片的形式，主要用于儀器、儀表民用電器、計算器。*第1章單片機基礎知識34/30單片機的發(fā)展2、單片機的發(fā)展階段（1976-1980）出現各種各樣8位單片機，以Intel公司的MCS-48系列單片機為代表，單片結構，將CPU和計算機外圍電路集成在一個芯片上，它采用8位CPU，多個并行I/O口，一個8位定時器/計數器，但不帶串行口。它的出現使單片機與通用CPU開始分道揚鑣，構成新的工業(yè)控制器。*第1章單片機基礎知識35/30單片機的發(fā)展3、8位單片機成熟階段（1980-1983）以Intel公司的MCS-51系列單片機為代表，產生了各種高性能的單片機。集成了全雙工串行通訊口和多個16位定時器/計數器。存儲容量進一步擴大，片內資源進一步豐富，應用廣泛。*第1章單片機基礎知識36/30單片機的發(fā)展4、高性能單片機發(fā)展階段（1983年以后）1983年Intel公司推出16位單片機MCS-96單片機以后，各大廠商也分別推出了高性能單片機，單片機位數有的達到了32位。但是在此階段8位單片機還仍有很大的市場應用。*第1章單片機基礎知識37/304位單片機階段主要用于家用電器、電子玩具等。8位單片機階段用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等。16位單片機階段可用于高速復雜的控制系統(tǒng)。32位單片機各個計算機生產廠家已進入更高性能的32位單片機研制、生產階段。由于控制領域對32位單片機需求并不十分迫切，所以應用并不多。單片機的發(fā)展*第1章單片機基礎知識38/301.2.2MCS-51單片機系列資源配置子系列片內ROM的形式片內ROM容量片內RAM容量定時器/計數器中斷源無ROMEPROME2PROM8×51系列80318051875189514KB128B2×1658×C51系列80C3180C5187C5189C514KB128B2×1658×52系列80328052875289528KB256B3×1668×C252系列80C23280C25287C25289C2528KB256B3×167*第1章單片機基礎知識39/30目前，應用廣泛的主流機型是80C51系列8位單片機。現在的80C51以不限于Intel公司，而是把所有以8051為內核的各種型號的80C51兼容機型統(tǒng)稱為80C51系列。1.2.380C51系列單片機*第1章單片機基礎知識40/3080C51與8051的比較MCS-51系列芯片采用HMOS（高密度短溝道MOS）工藝，而80C51芯片則采用CHMOS（互補金屬氧化物的HMOS）工藝。CHMOS工藝是COMS和HMOS的結合,高密度、高速