第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

單片機(jī)原理及應(yīng)用機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造系主講：馮娜1基本教學(xué)目標(biāo)對(duì)單片機(jī)及接口技術(shù)從整體上有較清晰的認(rèn)識(shí)；掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)流程；掌握80C51內(nèi)部的功能結(jié)構(gòu)；熟練掌握單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本方法；了解常用的顯示、控制器件的參數(shù)及控制方法；掌握查資料的方法；培養(yǎng)學(xué)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(xué)基本概念、基本原理，進(jìn)而對(duì)知識(shí)深入歸納、總結(jié)、提煉；能夠以項(xiàng)目為主線，將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合；能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題，有專勁和韌勁；通過(guò)自由組建小團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)協(xié)作完成項(xiàng)目，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作能力；進(jìn)一步鍛煉書(shū)面表達(dá)和語(yǔ)言表達(dá)的邏輯思維；邊講、邊學(xué)、邊練、邊悟。卓越能力提升如何學(xué)習(xí)教

材單片機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用．趙巍、馮娜主編．清華大學(xué)出版社參考書(shū)單片機(jī)基礎(chǔ)．李廣弟．北京航空航天大學(xué)出版電子資源學(xué)習(xí)光盤(pán)，項(xiàng)目實(shí)例軟件Keilc開(kāi)發(fā)軟件，AVR燒錄軟件，驅(qū)動(dòng)硬件自行開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)箱40套，大塊調(diào)試板板2套，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放2023/2/1第5章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介模塊一、

LED點(diǎn)亮

1.讓某一盞LED點(diǎn)亮（順序結(jié)構(gòu)）

2.讓一盞LED閃爍（循環(huán)結(jié)構(gòu)）

3.讓LED間隔點(diǎn)亮

（順序結(jié)構(gòu)）

4.讓LED形成流水燈

（循環(huán)結(jié)構(gòu)）

單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)2023/2/1第5章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(shù)碼管顯示“12”、“859”、“1140”（動(dòng)態(tài)）單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)2023/2/1第5章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介模塊三

9.

3－8譯碼器控制LED點(diǎn)亮

10.3－8譯碼器控制LED循環(huán)點(diǎn)亮

11.中斷控制燈點(diǎn)亮

12.定時(shí)中斷控制燈循環(huán)點(diǎn)亮

13.七段數(shù)碼管顯示“0－8”，外部中斷使LED燈點(diǎn)亮數(shù)碼管停

止顯示

單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)2023/2/1第5章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介模塊四、

14.步進(jìn)電機(jī)四相八拍旋轉(zhuǎn)

15.定時(shí)器中斷控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)9/30

如何考核？考查課期末考核60%（項(xiàng)目和口試）實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%平時(shí)考勤、作業(yè)、小測(cè)驗(yàn)20%注意：

1.筆試和實(shí)驗(yàn)都應(yīng)合格才能獲得學(xué)分；

2.任何一項(xiàng)成績(jī)?yōu)?，總成績(jī)?yōu)?；

3.考勤4次不到，不能獲得學(xué)分。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)10/30課后答疑特點(diǎn)：實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)（總學(xué)時(shí)32，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)）注意：

1.從重視結(jié)果向重視過(guò)程轉(zhuǎn)變

2.理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合答疑安排：機(jī)電樓219微信,QQ14795037LED應(yīng)用LED應(yīng)用廣泛什么是發(fā)光二極管？課后答疑數(shù)碼管的技術(shù)參數(shù)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(lán)，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(qiáng)抗沖擊老化；防護(hù)等級(jí)IP65級(jí)；

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(shí)驅(qū)動(dòng)方式靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)二極管的技術(shù)參數(shù)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(lán)、綠（黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠、純綠）發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)度角高指向性、標(biāo)準(zhǔn)型、散射型光面特性圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、微型管*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)15/301602A字符液晶顯示1602A字符液晶顯示74LS138步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊MCUAT89S524位獨(dú)立按鍵4位動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管控制連接端口*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)16/30ORG0000HSJMPSTARTORG0030HSTART:clrp3.0MOVP1,#0FFHMOVP1,#80Hsjmp$END4位獨(dú)立按鍵4位動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管控制連接端口第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1單片機(jī)的概念1.1.1單片機(jī)的名稱1.1.2單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)1.2單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用1.2.1單片機(jī)的發(fā)展1.2.2MCS-51單片機(jī)系列1.2.380C51系列單片機(jī)1.2.4單片機(jī)的應(yīng)用*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)18/301.1.1單片機(jī)的名稱單片機(jī)

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

Unit(MCU)嵌入式控制器

——EmbeddedMicroController

Unit(EMCU)微型機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

——MicroComputerDevelopmentSystem(MDS)在線仿真器

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

硬件軟件CPU存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件運(yùn)算器控制器只讀存儲(chǔ)器ROM計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)21/30微型計(jì)算機(jī)的硬件組成

主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)22/30單片機(jī)是將微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)。就是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。

單片機(jī)定義*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)23/30

單硅晶片CPU存儲(chǔ)器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)

單片機(jī)的組成*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)24/30DBABCPU時(shí)鐘復(fù)位ROMRAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)I/O接口CB單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)25/30*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)26/30*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)27/30MCS51單片機(jī)的封裝形式*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)28/30單片機(jī)與PC機(jī)之間的異同（1）組成：同：CPU(進(jìn)行運(yùn)算、控制)RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存儲(chǔ)器)異：PC機(jī)：上述部件以芯片形式安裝在主板上。

單片機(jī)：上述部件被集成到單芯片中。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)29/30（2）功能：同：PC機(jī)：數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸；

單片機(jī)：控制（或受控于）外設(shè)。異：通用計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)于數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸；單片機(jī)的專長(zhǎng)則是測(cè)控，往往嵌入某個(gè)儀器/設(shè)備/系統(tǒng)中，使其達(dá)到智能化的效果。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)30/30（3）應(yīng)用特點(diǎn)：個(gè)人計(jì)算機(jī)（微機(jī)）：體積大，功耗大，價(jià)格高，用途較固定，屬通用計(jì)算機(jī)。易于學(xué)習(xí)掌握和使用，但用于控制時(shí)必須制作或購(gòu)買專用的接口卡，并編制專門(mén)的應(yīng)用軟件。單片機(jī)：專用計(jì)算機(jī)。

*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)31/301.1.2單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)后向通道單片機(jī)（芯片）單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)交互通道前向通道應(yīng)用程序串行通信口時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲(chǔ)器等與單片機(jī)共同構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：指能滿足嵌入對(duì)象要求的全部電路系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上面向?qū)ο蟮慕涌陔娐?，如前向通?傳感器通道接口)、后向通道(伺服驅(qū)動(dòng)、控制通道接口)、人機(jī)交互通道(鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)等)和串行通信口(RS232)以及應(yīng)用程序等。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)32/30單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件部分軟件部分單片機(jī)芯片外圍器件CPU內(nèi)存中斷控制邏輯通用接口運(yùn)算器寄存器組控制器并行I/O口串行口定時(shí)/計(jì)數(shù)器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系統(tǒng)應(yīng)用程序*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)33/301.2.1單片機(jī)的發(fā)展1、單片機(jī)發(fā)展的萌芽階段（1971-1976年）主要以4位單片機(jī)和8位單片機(jī)的初級(jí)產(chǎn)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(jì)算器。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)34/30單片機(jī)的發(fā)展2、單片機(jī)的發(fā)展階段（1976-1980）出現(xiàn)各種各樣8位單片機(jī)，以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，單片結(jié)構(gòu)，將CPU和計(jì)算機(jī)外圍電路集成在一個(gè)芯片上，它采用8位CPU，多個(gè)并行I/O口，一個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但不帶串行口。它的出現(xiàn)使單片機(jī)與通用CPU開(kāi)始分道揚(yáng)鑣，構(gòu)成新的工業(yè)控制器。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)35/30單片機(jī)的發(fā)展3、8位單片機(jī)成熟階段（1980-1983）以Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)為代表，產(chǎn)生了各種高性能的單片機(jī)。集成了全雙工串行通訊口和多個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。存儲(chǔ)容量進(jìn)一步擴(kuò)大，片內(nèi)資源進(jìn)一步豐富，應(yīng)用廣泛。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)36/30單片機(jī)的發(fā)展4、高性能單片機(jī)發(fā)展階段（1983年以后）1983年Intel公司推出16位單片機(jī)MCS-96單片機(jī)以后，各大廠商也分別推出了高性能單片機(jī)，單片機(jī)位數(shù)有的達(dá)到了32位。但是在此階段8位單片機(jī)還仍有很大的市場(chǎng)應(yīng)用。*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)37/304位單片機(jī)階段主要用于家用電器、電子玩具等。8位單片機(jī)階段用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等。16位單片機(jī)階段可用于高速?gòu)?fù)雜的控制系統(tǒng)。32位單片機(jī)各個(gè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家已進(jìn)入更高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段。由于控制領(lǐng)域?qū)?2位單片機(jī)需求并不十分迫切，所以應(yīng)用并不多。單片機(jī)的發(fā)展*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)38/301.2.2MCS-51單片機(jī)系列資源配置子系列片內(nèi)ROM的形式片內(nèi)ROM容量片內(nèi)RAM容量定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源無(wú)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(jī)基礎(chǔ)知識(shí)39/30目前，應(yīng)用廣泛的主流機(jī)型是80C51系列8位單片機(jī)?，F(xiàn)在的80C51以不限于Intel公司，而是把所有以8051為內(nèi)核的各種型號(hào)的80C51兼容機(jī)型統(tǒng)稱為80C51系列。1.2.380C51系列單片機(jī)*第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)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(bǔ)金屬氧化物的HMOS）工藝。CHMOS工藝是COMS和HMOS的結(jié)合,高密度、高速