汽車電腦原理與維修單片機(jī)基礎(chǔ)教程ppt課件

1、汽車電腦原理與維修長(zhǎng)沙理工大學(xué)汽車技術(shù)培訓(xùn)中心單片機(jī)概論單片機(jī)概論單片機(jī)即一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，以單片機(jī)即一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，以單片機(jī)為中心組成的硬件電路稱為單片單片機(jī)為中心組成的硬件電路稱為單片機(jī)系統(tǒng)，嵌入了運(yùn)用軟件的單片機(jī)系統(tǒng)機(jī)系統(tǒng)，嵌入了運(yùn)用軟件的單片機(jī)系統(tǒng)那么稱為單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)。那么稱為單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)。微處置器、微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)微處置器、微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)n典型的微型計(jì)算機(jī)，包括運(yùn)算器、控制器、存典型的微型計(jì)算機(jī)，包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口四個(gè)根本組成部分。儲(chǔ)器、輸入輸出接口四個(gè)根本組成部分。 n假設(shè)把運(yùn)算器與控制器封裝在一小塊芯片上，假設(shè)把運(yùn)算器與控制器封裝在一小塊芯片

2、上，那么稱該芯片為微處置器那么稱該芯片為微處置器MPU, Micro Processing Unit或稱中央處置器或稱中央處置器CPU, Central Processing Unit。 n假設(shè)在一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的假設(shè)在一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的四個(gè)根本組成部分，那么這種芯片就被稱為單四個(gè)根本組成部分，那么這種芯片就被稱為單片微型計(jì)算機(jī)片微型計(jì)算機(jī)Single Chip Microcomputer，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 微型計(jì)算機(jī)的根本構(gòu)造微型計(jì)算機(jī)的根本構(gòu)造 單片機(jī)的構(gòu)造與組成單片機(jī)的構(gòu)造與組成單片機(jī)的內(nèi)部根本組成單片機(jī)的內(nèi)部根本組成 單片機(jī)的構(gòu)造與組成單片機(jī)的

3、構(gòu)造與組成n程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器ROM：用來(lái)存放用戶程序，可分類為：用來(lái)存放用戶程序，可分類為EPROM、Mask ROM、OTP ROM和和Flash ROM等。等。 n中央處置器中央處置器CPU：是單片機(jī)的中心單元，通常由：是單片機(jī)的中心單元，通常由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU和控制部件構(gòu)成。和控制部件構(gòu)成。n隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM：用來(lái)存放程序運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的任務(wù)變：用來(lái)存放程序運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的任務(wù)變量和數(shù)據(jù)，由于量和數(shù)據(jù)，由于RAM的制造工藝復(fù)雜，價(jià)錢比的制造工藝復(fù)雜，價(jià)錢比ROM高得多，所以單片機(jī)的內(nèi)部高得多，所以單片機(jī)的內(nèi)部RAM非常珍貴，通常僅有非常珍貴，通常僅有幾十到幾百字節(jié)。幾

4、十到幾百字節(jié)。 n并行輸入并行輸入/輸出輸出I/O端口：通常為獨(dú)立的雙向端口：通常為獨(dú)立的雙向I/O口，任何口既可以用作輸入方式，又可以用作輸出方口，任何口既可以用作輸入方式，又可以用作輸出方式，經(jīng)過(guò)軟件編程設(shè)定。式，經(jīng)過(guò)軟件編程設(shè)定。 單片機(jī)的構(gòu)造與組成單片機(jī)的構(gòu)造與組成n串口輸入串口輸入/輸出口：用于單片機(jī)和串行設(shè)備或輸出口：用于單片機(jī)和串行設(shè)備或其他單片機(jī)的通訊。其他單片機(jī)的通訊。n定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T/C：用于單片機(jī)內(nèi)部準(zhǔn)：用于單片機(jī)內(nèi)部準(zhǔn)確定時(shí)或?qū)ν獠渴录斎胄盘?hào)如脈沖進(jìn)展確定時(shí)或?qū)ν獠渴录斎胄盘?hào)如脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)，有的單片機(jī)內(nèi)部有多個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)，有的單片機(jī)內(nèi)部有多個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器

5、。計(jì)數(shù)器。n系統(tǒng)時(shí)鐘：通常需求外接石英晶體或其他振蕩系統(tǒng)時(shí)鐘：通常需求外接石英晶體或其他振蕩源提供時(shí)鐘信號(hào)輸入，也有的運(yùn)用內(nèi)部源提供時(shí)鐘信號(hào)輸入，也有的運(yùn)用內(nèi)部RC振振蕩器。系統(tǒng)時(shí)鐘相當(dāng)于蕩器。系統(tǒng)時(shí)鐘相當(dāng)于PC微機(jī)中主頻。微機(jī)中主頻。 單片機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)單片機(jī)技術(shù)的特點(diǎn) 縱觀縱觀20年來(lái)單片機(jī)開(kāi)展歷程可以看出，單片年來(lái)單片機(jī)開(kāi)展歷程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)展以微處置器機(jī)技術(shù)的開(kāi)展以微處置器(MPU)技術(shù)及超大規(guī)模技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的開(kāi)展為先導(dǎo)，以廣泛的運(yùn)用領(lǐng)域集成電路技術(shù)的開(kāi)展為先導(dǎo)，以廣泛的運(yùn)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處置器更具個(gè)性的開(kāi)展趨勢(shì)。拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處置器更具個(gè)性的開(kāi)展趨勢(shì)。1

6、. 1. 單片機(jī)運(yùn)用周期長(zhǎng)單片機(jī)運(yùn)用周期長(zhǎng) 與微處置器相比，其運(yùn)用周期更長(zhǎng)。隨著半導(dǎo)與微處置器相比，其運(yùn)用周期更長(zhǎng)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速開(kāi)展，體技術(shù)的飛速開(kāi)展，MPU MPU 更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，以以386386、486486、586586為代表的為代表的MPUMPU，很短的時(shí)間內(nèi)就，很短的時(shí)間內(nèi)就被淘汰出局，被淘汰出局， 而傳統(tǒng)的單片機(jī)如而傳統(tǒng)的單片機(jī)如68HC0 568HC0 5、80518051等等年齡已有年齡已有1515歲，產(chǎn)量仍是上升的。歲，產(chǎn)量仍是上升的。 2. 運(yùn)用領(lǐng)域廣運(yùn)用領(lǐng)域廣 據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá)據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá)1 3 億片且

7、每年以億片且每年以大約大約16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不到率還不到1% 。這闡明單片機(jī)運(yùn)用在我國(guó)才剛剛起步。這闡明單片機(jī)運(yùn)用在我國(guó)才剛剛起步有著寬廣的前景培意義合也毫不遜色。有著寬廣的前景培意義合也毫不遜色。3. 體積小體積小4. 內(nèi)部存儲(chǔ)量較小內(nèi)部存儲(chǔ)量較小, I/0功能控制性強(qiáng)，但具有局限性。功能控制性強(qiáng)，但具有局限性。5. 借助專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)展開(kāi)發(fā)。借助專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)展開(kāi)發(fā)。6 功耗低。功耗低。7 價(jià)錢低。以價(jià)錢低。以2019年的市場(chǎng)價(jià)為例年的市場(chǎng)價(jià)為例, 89C51的單價(jià)的單價(jià)為人民幣為人民幣7元元,單片機(jī)的類型單片機(jī)的類型

8、國(guó)際上比較流行的單片機(jī)有以下幾種國(guó)際上比較流行的單片機(jī)有以下幾種Intel系列系列Motorola系列系列.NEC系列系列Philip系列系列.NS系列系列(美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司消費(fèi)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司消費(fèi).Zilog系列系列(美國(guó)美國(guó)Zilog公司消費(fèi)公司消費(fèi)ATMEL系列系列(美國(guó)美國(guó)ATMEL公司消費(fèi)公司消費(fèi).MSP430系列系列(TI ).ARM系列系列典型單片機(jī)消費(fèi)廠家及性能概覽n美國(guó)nIntelnMotorolanZilognNSnMicrochipnAtmelnTIn日本nNECnToshibanFujitsunHitachin荷蘭nPhilipsn英國(guó)nInmosn

9、德國(guó)nSiemens (Infineon)n中國(guó)臺(tái)灣nAcer 宏基nWinbond 華邦nHoltek 合泰n凌陽(yáng) 典型單片機(jī)有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。 MCS-51為主流產(chǎn)品，性能如表1.1.1。 MSP430為低功耗產(chǎn)品，功能較強(qiáng)，性能如表1.1.2。 EM78為低功耗產(chǎn)品，價(jià)錢較低，性能如表1.1.3。 PIC為低電壓、低功耗、大電流LCD驅(qū)動(dòng)、低價(jià)錢產(chǎn)品，性能如表1.1.4。 Motorola是世界上最大的單片機(jī)消費(fèi)廠家之一，種類全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。其特點(diǎn)是噪聲低，抗干擾才干強(qiáng)，比較適宜于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。性能如表1.1.5

10、。 AVR為高速、低功耗產(chǎn)品，支持ISP、IAP，I/O口驅(qū)動(dòng)才干較強(qiáng)。性能如表1.1.6。1.1 1.1 典型單片機(jī)性能概覽典型單片機(jī)性能概覽 Intel 單片機(jī)單片機(jī)TI公司MSP430單片機(jī)n美國(guó)德州儀器2019年推出MSP430，這款單片機(jī)以它的高性能逐漸被寬廣單片機(jī)設(shè)計(jì)者接受，MSP430目前的型號(hào)已到達(dá)100多種，運(yùn)用的技術(shù)包括超低功耗、FLASH在線編程、數(shù)控振蕩器(DCO)、FFL倍頻、硬件乘法器、JTAG調(diào)試等微控制器領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)n產(chǎn)品種類齊全，既有可以通用類型的單片機(jī)，也有具有一定公用性能的單片機(jī)，如MSP430FE42x、MSP430FW42x，可以適宜

11、不同的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求nMSP430單片機(jī)的設(shè)計(jì)充分思索了設(shè)計(jì)者對(duì)功能模塊的需求，功能模塊比較適宜設(shè)計(jì)的需求，很多設(shè)計(jì)可以到達(dá)一片設(shè)計(jì)，比如MSP430FE427一片即可設(shè)計(jì)多功能電表nMSP430曾經(jīng)被廣泛用于家用儀表水表、氣表、熱表、電表等、家用電器、熱工儀表、醫(yī)療儀器、安保產(chǎn)品、無(wú)線通訊等許多產(chǎn)品中TI公司MSP430單片機(jī)n極低功耗，支持電池任務(wù)n數(shù)據(jù)堅(jiān)持方式0.1uA，2.2V 可以呼應(yīng)來(lái)自外部的中斷信號(hào)n時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)方式0.8uA, 2.2V 內(nèi)部定時(shí)器繼續(xù)任務(wù)n活動(dòng)方式200 A, 1MHz, 2.2V 正常處置、復(fù)雜運(yùn)算等nMSP430 是工業(yè)級(jí)16 bit RISC

12、MCUn-40 85 C 任務(wù)在各種復(fù)雜任務(wù)環(huán)境成為能夠n運(yùn)轉(zhuǎn)速度快n指令周期125ns,8MHz晶振n6 s 從備用方式喚醒 喚醒過(guò)程的功耗極低nFLASH支持在線編程n支持FLASH保管數(shù)據(jù)n支持程序在線晉級(jí),程序修正方便n內(nèi)部資源豐富、功能模塊強(qiáng)n一片處理方案:許多產(chǎn)品中一片MSP430完成單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域ICE-200UPNetARM2410S目前常用的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)一。AVR系列單片MCU為中心構(gòu)成的單片嵌入式系統(tǒng)數(shù)字電路與計(jì)算機(jī)二進(jìn)制數(shù)字電

13、路與計(jì)算機(jī)二進(jìn)制n掌握二進(jìn)制，十六進(jìn)制，十進(jìn)制之間的換掌握二進(jìn)制，十六進(jìn)制，十進(jìn)制之間的換算關(guān)系。算關(guān)系。n13F4H = 1*4096+3*256+15*16+4n0110B=0*8+1*4+1*2+0*1n13F4H=0001001111110100Bn0101011010101110B=56AEH二進(jìn)制二進(jìn)制 B (Binary)B (Binary)十進(jìn)制十進(jìn)制 D (Decimal)D (Decimal)十六進(jìn)制十六進(jìn)制 H (Hexadecimal)H (Hexadecimal) BCD BCD碼碼(Binary Coded Decimal)(Binary Coded Decimal

14、)二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù).(.(參右圖參右圖) ) 例：求十進(jìn)制數(shù)例：求十進(jìn)制數(shù)876876的的BCDBCD碼碼 876BCD= 1000 0111 0110876BCD= 1000 0111 0110緊縮的緊縮的BCDBCD碼：用碼：用4 4位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)位，整個(gè)十進(jìn)制位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)位，整個(gè)十進(jìn)制數(shù)用一串?dāng)?shù)用一串BCDBCD碼來(lái)表示碼來(lái)表示. .例如，十進(jìn)制數(shù)例如，十進(jìn)制數(shù) 5959表示成緊縮的表示成緊縮的BCDBCD碼為碼為0101 10010101 1001 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)19461946表示成緊縮的表示成緊縮的BCDBCD碼為碼為00

15、01 1001 0100 0110.0001 1001 0100 0110.非緊縮的非緊縮的BCDBCD碼：用碼：用8 8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)位，其中低位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)位，其中低4 4位是位是BCDBCD碼，高碼，高4 4位是位是0.0.例如，十進(jìn)制數(shù)例如，十進(jìn)制數(shù)7878表示成緊縮的表示成緊縮的BCDBCD碼為碼為0000 0111 0000 1000.0000 0111 0000 1000. 美國(guó)規(guī)范信息交換碼美國(guó)規(guī)范信息交換碼ASCII ASCII (American Standard Code for Information Interchange)(American

16、Standard Code for Information Interchange) 用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間傳送信息用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間傳送信息. .記憶：記憶：0-9 30H-39H; 0-9 30H-39H; A-Z 41H-5AH;A-Z 41H-5AH;a-z 61H-7AHa-z 61H-7AH位、字節(jié)、字位、字節(jié)、字位位 (bit) 1位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼字節(jié)字節(jié)(byte) 8位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼字字 (word) 16位位,兩個(gè)字節(jié)兩個(gè)字節(jié)半字節(jié)即半字節(jié)即4位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù).編程器編程器 編程器編程器( (又稱燒寫器、下又稱燒寫器、下載

17、載器器) )，經(jīng)過(guò)它將調(diào)試好，經(jīng)過(guò)它將調(diào)試好的程序燒寫到程序存貯器中的程序燒寫到程序存貯器中( (單片機(jī)內(nèi)程序存貯器或單片機(jī)內(nèi)程序存貯器或片外的片外的EPROMEPROM、EEPROM EEPROM 或或FLASH)FLASH)，不同檔次的編程，不同檔次的編程器價(jià)錢相差很大，從幾百元幾千多元不等，檔次器價(jià)錢相差很大，從幾百元幾千多元不等，檔次的差別在于燒寫的可編程芯片的類型多少，運(yùn)用界的差別在于燒寫的可編程芯片的類型多少，運(yùn)用界面能否方便及能否還有其他功能等，目前市面編程面能否方便及能否還有其他功能等，目前市面編程器型號(hào)很多，根據(jù)運(yùn)用對(duì)象及單位經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)展選器型號(hào)很多，根據(jù)運(yùn)用對(duì)象及單位經(jīng)濟(jì)實(shí)

18、力進(jìn)展選擇擇. .通常公用編程器應(yīng)具備以下功能：對(duì)多種型號(hào)單通常公用編程器應(yīng)具備以下功能：對(duì)多種型號(hào)單片機(jī)片機(jī)(MCU)(MCU)、E(E)PROME(E)PROM、FLASHFLASH、ROMROM、PLDPLD、FPGAFPGA等等進(jìn)展讀取，擦除、燒寫、加密等操作，高檔的編程進(jìn)展讀取，擦除、燒寫、加密等操作，高檔的編程器可獨(dú)立于電腦運(yùn)作器可獨(dú)立于電腦運(yùn)作. .編程的方法可以脫機(jī)編程或在編程的方法可以脫機(jī)編程或在系統(tǒng)編程系統(tǒng)編程. .地址總線 AB控制總線 CBCPU內(nèi)存智能儀器接口數(shù)字化存儲(chǔ)示波器、數(shù)字化萬(wàn)用表通訊接口終端調(diào)制解調(diào)器TTY電傳機(jī)過(guò)程控制接口A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)量I/OD/A轉(zhuǎn)換

19、器輸出接口打印機(jī)，顯示器，繪圖儀，記錄儀輸入接口鍵盤，數(shù)字化儀，光筆，圖形/聲音輸入外存接口硬盤，軟盤，光盤，磁帶數(shù)據(jù)總線 DB計(jì)算機(jī)的根本構(gòu)造計(jì)算機(jī)的根本構(gòu)造計(jì)算機(jī)主要模塊計(jì)算機(jī)主要模塊nCPU、存儲(chǔ)器、接口、存儲(chǔ)器、接口n銜接三者用銜接三者用“總線：數(shù)據(jù)總線總線：數(shù)據(jù)總線DB；地；地址總線址總線AB；控制總線；控制總線CBn接口銜接外部設(shè)備：顯示器；鍵盤；鼠接口銜接外部設(shè)備：顯示器；鍵盤；鼠標(biāo)；打印機(jī)；以及硬盤；光盤；軟盤；標(biāo)；打印機(jī)；以及硬盤；光盤；軟盤；U盤、還有互聯(lián)網(wǎng)等等盤、還有互聯(lián)網(wǎng)等等地址總線 AB控制總線 CBCPU內(nèi)存數(shù)據(jù)總線 DB接口I/O顯示器LCD，LED/CRT鍵盤、

20、鼠標(biāo)軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)音響，麥克風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及其他控制單片機(jī)濃縮了計(jì)算機(jī)根本模塊單片機(jī)濃縮了計(jì)算機(jī)根本模塊兩種計(jì)算機(jī)對(duì)比兩種計(jì)算機(jī)對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目個(gè)人計(jì)算機(jī)PC單片機(jī)CPU位數(shù)64位8、16、32位內(nèi)存大小256MB以上128字節(jié)幾百KB工作頻率1GHZ以上幾十兆赫茲接口類型繁多的基本接口和智能接口只有基本接口基本接口并口、串口、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)并口、串口、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)智能接口FDD、IDE、USB、顯示器、聲卡少量類型有USB、CAN、等接口結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多種IC多個(gè)電路板結(jié)構(gòu)單片IC結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存計(jì)算機(jī)的內(nèi)存n內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)器內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM兩類。兩類。nROM

21、存放啟動(dòng)存放啟動(dòng)/開(kāi)機(jī)程序以及一些系統(tǒng)子程序。開(kāi)機(jī)程序以及一些系統(tǒng)子程序。PC機(jī)的機(jī)的BIOS就是存放在就是存放在ROM中。用戶編寫的中。用戶編寫的單片機(jī)程序也是存放在單片機(jī)程序也是存放在ROM中。中。nRAM存放變量，數(shù)據(jù)。存放變量，數(shù)據(jù)。PC機(jī)還要存放從硬盤機(jī)還要存放從硬盤等處讀入的可執(zhí)行程序。等處讀入的可執(zhí)行程序。nROM中的程序用于開(kāi)機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)能引導(dǎo)進(jìn)中的程序用于開(kāi)機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)能引導(dǎo)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，這些程序在掉電后應(yīng)保證不會(huì)消入運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，這些程序在掉電后應(yīng)保證不會(huì)消逝。逝。單片機(jī)：麻雀雖小，五臟俱全單片機(jī)：麻雀雖小，五臟俱全n單片機(jī)設(shè)計(jì)為：公用于控制目的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)設(shè)計(jì)為：公用于控制

22、目的計(jì)算機(jī)。n用于專門目的，為了降低本錢，沒(méi)有必要將不用于專門目的，為了降低本錢，沒(méi)有必要將不用的功能包含進(jìn)來(lái)。用的功能包含進(jìn)來(lái)。n單片機(jī)通常只需單片機(jī)通常只需8位，位，16位字長(zhǎng)，運(yùn)算速度不位字長(zhǎng)，運(yùn)算速度不是很快，但用于專門的控制足夠了。是很快，但用于專門的控制足夠了。n因數(shù)據(jù)量不大，單片機(jī)內(nèi)存也沒(méi)有必要做得太因數(shù)據(jù)量不大，單片機(jī)內(nèi)存也沒(méi)有必要做得太大。大。n單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)功能單一，可見(jiàn)于我們生活中單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)功能單一，可見(jiàn)于我們生活中的時(shí)時(shí)處處：手機(jī)、微波爐、洗衣機(jī)、電視機(jī)、的時(shí)時(shí)處處：手機(jī)、微波爐、洗衣機(jī)、電視機(jī)、遙控器、電子詞典、高檔玩具遙控器、電子詞典、高檔玩具計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換接

23、口計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換接口n雖然計(jì)算機(jī)外部設(shè)備多種多樣，根本上來(lái)說(shuō)就雖然計(jì)算機(jī)外部設(shè)備多種多樣，根本上來(lái)說(shuō)就是數(shù)據(jù)的傳輸：是數(shù)據(jù)的傳輸：n外部設(shè)備把指令、數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)內(nèi)讓計(jì)算機(jī)外部設(shè)備把指令、數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)內(nèi)讓計(jì)算機(jī)進(jìn)展處置進(jìn)展處置n計(jì)算機(jī)把處置情況和處置結(jié)果，以及需求保管計(jì)算機(jī)把處置情況和處置結(jié)果，以及需求保管的數(shù)據(jù)送到外部設(shè)備：顯示；打印；保管；交的數(shù)據(jù)送到外部設(shè)備：顯示；打??；保管；交換換n計(jì)算機(jī)接口就是完成以上數(shù)據(jù)傳輸義務(wù)的根本計(jì)算機(jī)接口就是完成以上數(shù)據(jù)傳輸義務(wù)的根本電路模塊。電路模塊。計(jì)算機(jī)根本接口計(jì)算機(jī)根本接口n并行接口：多條線并行接口：多條線8線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。一線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。一次

24、傳輸一字節(jié)。次傳輸一字節(jié)。n串行接口：?jiǎn)尉€傳輸，一次傳輸一位，分時(shí)傳串行接口：?jiǎn)尉€傳輸，一次傳輸一位，分時(shí)傳送。送。n定時(shí)器：產(chǎn)生設(shè)定的時(shí)間間隔信號(hào)，用于安排定時(shí)器：產(chǎn)生設(shè)定的時(shí)間間隔信號(hào)，用于安排計(jì)算機(jī)的多種義務(wù)執(zhí)行時(shí)間。計(jì)算機(jī)的多種義務(wù)執(zhí)行時(shí)間。n中斷控制器：用于使中斷控制器：用于使CPU能及時(shí)呼應(yīng)多種外部能及時(shí)呼應(yīng)多種外部設(shè)備懇求的效力。設(shè)備懇求的效力。通訊接口舉例通訊接口舉例n并行接口：并行接口：LPT打印機(jī)；內(nèi)部打印機(jī)；內(nèi)部FDD軟驅(qū)；軟驅(qū)；IDE光驅(qū)光驅(qū)/硬盤硬盤n串行接口：串行接口：COM1/COM2串行接口；串行接口；USB通用串行接口；鍵盤、鼠標(biāo)接口；通用串行接口；鍵盤、鼠標(biāo)

25、接口；紅外線接口；網(wǎng)絡(luò)接口紅外線接口；網(wǎng)絡(luò)接口n串行接口還有更廣泛的運(yùn)用：手機(jī)，數(shù)串行接口還有更廣泛的運(yùn)用：手機(jī)，數(shù)字電視，衛(wèi)星通訊字電視，衛(wèi)星通訊nMCS-51單片機(jī)的組成： CPU(進(jìn)展運(yùn)算、控制)、RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)、ROM(程序存儲(chǔ)器、I/O口(串口、并口、內(nèi)部總線 和中斷系統(tǒng)等。 組成：運(yùn)算器、控制器18位CPU。2布爾代數(shù)處置器，具有位尋址才干。3128B內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，21個(gè)公用存放器。44KB內(nèi)部掩膜ROM程序存儲(chǔ)器。52個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。632個(gè)48位雙向可獨(dú)立尋址的I/O口。1. 中央處置器中央處置器CPU1. 中央處置器CPU7 71 1個(gè)全雙工個(gè)全雙

26、工UARTUART異步串行通訊口。異步串行通訊口。8 85 5個(gè)中斷源、兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控個(gè)中斷源、兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制器。制器。9 9時(shí)鐘電路，外接晶振和電容可產(chǎn)生時(shí)鐘電路，外接晶振和電容可產(chǎn)生1.2MHz1.2MHz12 MHz12 MHz的時(shí)鐘頻率。的時(shí)鐘頻率。1010外部程序外部程序/ /數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間均為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間均為64KB64KB。1111111111條指令，大部分為單字節(jié)指令。條指令，大部分為單字節(jié)指令。1212單一單一+5V+5V電源供電，雙列直插電源供電，雙列直插4040引腳引腳DIPDIP封裝。封裝。1 1運(yùn)算器運(yùn)算器組成：組成：8 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算單

27、元位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALUALUArithmetic Logic UnitArithmetic Logic Unit、8 8位累位累加器加器A AAccumulatorAccumulator、8 8位存放位存放器器B B、程序形狀字存放器、程序形狀字存放器PSWPSWProgram Status WordProgram Status Word、8 8位暫位暫存存放器存存放器TMP1TMP1和和TMP2TMP2等。等。功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。1. 中央處置器中央處置器CPU1. 中央處置器CPU2 2控制器控制器組成：程序計(jì)數(shù)器組成：程序計(jì)數(shù)器PCPCProg

28、ram CounterProgram Counter、指令、指令 存放器存放器IRIRInstruction RegisterInstruction Register、指令譯碼器、指令譯碼器IDIDInstruction DecoderInstruction Decoder、堆棧指針、堆棧指針SPSP、數(shù)據(jù)指、數(shù)據(jù)指針針DPTRDPTR、定時(shí)控制邏輯和振蕩器、定時(shí)控制邏輯和振蕩器OSCOSC等電路。等電路。功能：功能：CPUCPU根據(jù)根據(jù)PCPC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出，存放在碼從存儲(chǔ)器中取出，存放在IRIR中，中，IDID對(duì)對(duì)IRIR中的指中的指令

29、碼進(jìn)展譯碼，定時(shí)控制邏輯在令碼進(jìn)展譯碼，定時(shí)控制邏輯在OSCOSC配合下對(duì)配合下對(duì)IDID譯碼后的信號(hào)進(jìn)展分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令譯碼后的信號(hào)進(jìn)展分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號(hào)。所需的全部信號(hào)。 2. 存儲(chǔ)器 MCS-51 MCS-51的存儲(chǔ)器可分為程序的存儲(chǔ)器可分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器, ,又有片內(nèi)和又有片內(nèi)和片外之分。片外之分。1 1程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器 普通將只讀存儲(chǔ)器普通將只讀存儲(chǔ)器ROMROM用用做程序存儲(chǔ)器?？蓪ぶ房臻g為做程序存儲(chǔ)器。可尋址空間為64KB64KB，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。和表格等信息。EA2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器n

30、 普通將隨機(jī)存儲(chǔ)器普通將隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM用做數(shù)據(jù)存用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？蓪ぶ房臻g為儲(chǔ)器。可尋址空間為64KB64KB。MCS-51MCS-51數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為片內(nèi)和片外兩部分。片據(jù)存儲(chǔ)器可分為片內(nèi)和片外兩部分。片外外RAMRAM：n最大范圍：最大范圍：0000H0000HFFFFHFFFFH，64KB64KB；用指；用指令令MOVXMOVX訪問(wèn)。訪問(wèn)。n片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM：n 最大范圍：最大范圍：00H00HFFHFFH，256B256B；用；用指令指令MOVMOV訪問(wèn)。又分為兩部分：低訪問(wèn)。又分為兩部分：低128B128B00007FH7FH為真正的為真正的RAMRAM區(qū)，高區(qū)，高12

31、8B128B8080FFHFFH為特殊功能存放器為特殊功能存放器SFRSFR區(qū)。區(qū)。2. 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器單片機(jī)的時(shí)序 時(shí)序：時(shí)序：CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序稱為時(shí)序。在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序稱為時(shí)序。 時(shí)序是用定時(shí)單位來(lái)描畫(huà)的，時(shí)序是用定時(shí)單位來(lái)描畫(huà)的，MCS-51的時(shí)序單位有四個(gè)，分別是時(shí)鐘周期節(jié)拍、形狀、機(jī)器周期和指令周期。的時(shí)序單位有四個(gè)，分別是時(shí)鐘周期節(jié)拍、形狀、機(jī)器周期和指令周期。 MCS-51的時(shí)序單位的時(shí)序單位 1. 1. 時(shí)鐘周期：又稱為振蕩周期、節(jié)拍用時(shí)鐘周期：又稱為振蕩周期、節(jié)拍用P P表示，定義為單表示，定義為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源片機(jī)提供

32、時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源OSCOSC的周期。它是時(shí)序中的最小的周期。它是時(shí)序中的最小單位。單位。2. 2. 形狀用形狀用S S表示：?jiǎn)纹瑱C(jī)振蕩脈沖經(jīng)過(guò)二分頻后即得到整表示：?jiǎn)纹瑱C(jī)振蕩脈沖經(jīng)過(guò)二分頻后即得到整個(gè)單片機(jī)任務(wù)系統(tǒng)的形狀。一個(gè)形狀有兩個(gè)節(jié)拍，前半周期對(duì)個(gè)單片機(jī)任務(wù)系統(tǒng)的形狀。一個(gè)形狀有兩個(gè)節(jié)拍，前半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍定義為應(yīng)的節(jié)拍定義為P1P1，后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍定義為，后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍定義為P2P2。3. 3. 機(jī)器周期：通常將完成一個(gè)根本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器機(jī)器周期：通常將完成一個(gè)根本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。周期。 MCS-51 MCS-51中規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期包含中規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期包含

33、1212個(gè)時(shí)鐘周期，即個(gè)時(shí)鐘周期，即有有6 6個(gè)形狀，分別表示為個(gè)形狀，分別表示為S1S1S6S6。 假設(shè)晶振為假設(shè)晶振為6MHz6MHz，那么機(jī)器周期為，那么機(jī)器周期為2s2s，假設(shè)晶，假設(shè)晶振為振為12MHz12MHz，那么機(jī)器周期為，那么機(jī)器周期為1s1s。4. 4. 指令周期：執(zhí)行一條指令所需求的時(shí)間稱為指令周期。它指令周期：執(zhí)行一條指令所需求的時(shí)間稱為指令周期。它是時(shí)序中的最大單位。一個(gè)指令周期通常含有是時(shí)序中的最大單位。一個(gè)指令周期通常含有1 14 4個(gè)機(jī)器個(gè)機(jī)器周期。指令所包含的機(jī)器周期數(shù)決議了指令的運(yùn)算速度，周期。指令所包含的機(jī)器周期數(shù)決議了指令的運(yùn)算速度，機(jī)器周期數(shù)越少的指令

34、，其執(zhí)行速度越快。機(jī)器周期數(shù)越少的指令，其執(zhí)行速度越快。 以機(jī)器周期為單位，指令可分為單周期、雙周期以機(jī)器周期為單位，指令可分為單周期、雙周期和周圍期指令。和周圍期指令。 a b c(a)雙列直插封裝雙列直插封裝DIP: Dual In-line Package(b)塑料雙列直插封裝塑料雙列直插封裝PDIP: Plastic Dual In-line Package(c)超小型雙列直插封裝超小型雙列直插封裝SDIP: Shrink Dual In-line Package微控制器常用封裝 d e f(d)塑料有引線芯片載體塑料有引線芯片載體PLCC: Plastic Leaded Chip C

35、arrier(e)四邊引出扁平封裝四邊引出扁平封裝QFP: Quad Flat Package(f)薄形四邊引出扁平封裝薄形四邊引出扁平封裝 LQFP: Low Quad Flat Package g h i (g)薄小外形封裝薄小外形封裝 (TSOP: Thin Small Outline Package)(h)小外形集成電路封裝小外形集成電路封裝 (SOIC: Small Outline Integrated Circuit Package) (i) 底觸點(diǎn)無(wú)引腳扁平封裝底觸點(diǎn)無(wú)引腳扁平封裝 HVQFN : heatsink very thin quad flat pack no lead

36、s 7. 微控制器常用封裝 超低電壓范圍：1.8V-3.6V超低功耗，待機(jī)方式1.6uA，封鎖方式0.1uA16位RISC構(gòu)造48個(gè)I/O引腳FLASH閃存技術(shù)CPU單元溫度采集單元緊縮機(jī)風(fēng)機(jī)鍵盤顯 示編寫源代碼修正程序硬件預(yù)備終了仿真調(diào)試稱心？修正硬件軟件不稱心硬件不稱心稱心n1、建立工程工程n2、編寫源代碼n3、將源代碼添加到工程文件n4、選擇器件n5、選擇仿真方式n6、編譯下載代碼到芯片n7、仿真調(diào)試n(演示)數(shù)據(jù)類型字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)表示范圍注釋sfrb, sfrw1 聲明字節(jié)或字長(zhǎng)度的I/O類型char (默許類型)10255等價(jià)于unsigned charchar (運(yùn)用 -c 選項(xiàng))1-

37、128127等價(jià)于signed charsigned char1-128127 unsigned char10255 short, int2-3276832767 unsigned shortunsigned int2065535 long4121474836482147483647 unsigned long404294967295pointer2 指針類型float418E-3839E+38浮點(diǎn)類型double, long double418E-3839E+38 n條件語(yǔ)句條件語(yǔ)句 n開(kāi)關(guān)語(yǔ)句開(kāi)關(guān)語(yǔ)句 n循環(huán)語(yǔ)句循環(huán)語(yǔ)句 n前往語(yǔ)句前往語(yǔ)句 n語(yǔ)句表達(dá)方式有3種(a、b、c)：na if(

38、條件表達(dá)式) 語(yǔ)句nbif(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句1nelse 語(yǔ)句2ncif(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句1nelse if(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句2nelse if(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句3nnswitch(表達(dá)式)nncase 常量表達(dá)式1:語(yǔ)句1nbreak;ncase 常量表達(dá)式2:語(yǔ)句2nbreak;ncase 常量表達(dá)式3:語(yǔ)句3nbreak;nndefault: 語(yǔ)句dnnwhile(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句；n當(dāng)條件滿足時(shí)，就反復(fù)執(zhí)行后面的語(yǔ)句，不斷執(zhí)行到條件不滿足時(shí)。以軟件延時(shí)程序?yàn)槔U明該語(yǔ)句是如何執(zhí)行的。nvoid delay(long v)nn while(v!=0)v-;nndo 語(yǔ)句 whi

39、le條件表達(dá)式n先執(zhí)行一次循環(huán)體的語(yǔ)句，再判別條件能否滿足，以決議能否再執(zhí)行循環(huán)體。下面的程序?qū)?shù)組BUFF20中的全部數(shù)據(jù)相加。nInt x=0;nChar I=0;nDonx =BUFFI + x;nI=I+1;nnwhile(I20);nnfor(初值設(shè)定表達(dá)式；循環(huán)條件表達(dá)式；條件更新表達(dá)式)語(yǔ)句nfor語(yǔ)句常用于需固定循環(huán)次數(shù)的循環(huán)。下面的程序段同樣實(shí)現(xiàn)將數(shù)組BUFF20中的全部數(shù)據(jù)相加的功能。nInt x=0;nChar I=0;nfor(I=0;I20;I+)nx =BUFFI + x;nn函數(shù)類型 函數(shù)名方式參數(shù)表n方式參數(shù)闡明nn部分變量定義n函數(shù)體語(yǔ)句nn存儲(chǔ)變量類型 inte