單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版

2023/6/21單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)

（C語言版）

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述

單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第1頁。2023/6/22單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第2頁。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第3頁。2023/6/24參考書：1、胡漢才編著《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》清華大學(xué)出版社2、郭天祥編著《新概念51單片機(jī)C語言教程》電子工業(yè)出版社3、彭偉編著《單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例——基于8051+Proteus仿真》電子工業(yè)出版社單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第4頁。2023/6/25單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第5頁。2023/6/26單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第6頁。2023/6/27單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第7頁。2023/6/28單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第8頁。2023/6/29第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述目錄

1.1單片機(jī)概述

1.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

1.3單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)

1.4電平單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第9頁。2023/6/2101.1單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述

1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndcalculator），運(yùn)算速度5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2,造價(jià)100萬美元。1.1.1什么是單片機(jī)單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第10頁。2023/6/211微機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的簡稱，它是由主機(jī)和外部設(shè)備等組成的。如圖1.1所示。單片機(jī)就是把微機(jī)的主機(jī)部分（圖1.1虛線框內(nèi)的）集成到一塊集成電路芯片上所得到的。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第11頁。2023/6/212微處理器

存儲(chǔ)器

外部設(shè)備

接口適配器

地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線圖1-1微機(jī)的組成單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第12頁。2023/6/213

微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)）微處理器

(CPU)軟件外圍設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器

(內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備輔助設(shè)備

輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀…)

輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、…)

輔助存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤、光盤)輸入/輸出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)(I/O接口)

總線(AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷,監(jiān)控程序…)應(yīng)用軟件(科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理…)程序設(shè)計(jì)語言(機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言)電源電路時(shí)鐘電路單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第13頁。2023/6/214

單片機(jī)：將中央處理器（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接口電路等主要微型計(jì)算機(jī)的部件集成在一塊芯片上，使其具有計(jì)算機(jī)的基本功能。

叫做單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer，SCM），簡稱單片機(jī)。單片機(jī)為工業(yè)測控而設(shè)計(jì)，又稱微控制器

(MCU)。

單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第14頁。2023/6/215單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第15頁。2023/6/2161.1.2單片機(jī)的發(fā)展歷史

一、4位單片機(jī)階段

1975年美國德克薩斯儀器公司（TI）首次推出4位單片機(jī)TMS-1000。

4位單片機(jī)主要用于家用電器、電子玩具等。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第16頁。2023/6/217二、8位單片機(jī)階段

1976-1978初級(jí)8位單片機(jī)IntelMCS-48系列1978-1982高檔8位單片機(jī)IntelMCS-51系列：-51子系列：8031/8051/8751-52子系列：8032/8052/8752低功耗型80C31高性能型80C252廉價(jià)型89C2051/10518位單片機(jī)由于功能強(qiáng)，被廣泛用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第17頁。2023/6/218

三、16位單片機(jī)階段

1983年Intel公司推出了16位單片機(jī)MCS-96系列。8098/8096、80C198/80C196,DSP

如：凌陽16位單片機(jī)、AVR16位單片機(jī)、PIC16位單片機(jī)等

16位單片機(jī)可用于高速復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第18頁。2023/6/219四、32位單片機(jī)近年來，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。

應(yīng)用于電子收款機(jī)、機(jī)頂盒、保安系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、醫(yī)療系統(tǒng)、航空系統(tǒng)等。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第19頁。2023/6/2201.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域主要內(nèi)容

1.2.1單片機(jī)的特點(diǎn)

1.2.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.2.3單片機(jī)發(fā)展趨勢

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一、單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的

ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。

RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。

二、采用面向控制的指令系統(tǒng)

為滿足控制的需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是具有很強(qiáng)的位處理能力。1.2.1單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第21頁。2023/6/222

三、單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的

由于單片機(jī)芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法。引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。

單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第22頁。2023/6/223四、單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng)

擴(kuò)展ROM、RAM，I/O接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的方便和靈活性。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第23頁。2023/6/224

五、體積小，成本低，運(yùn)用靈活

易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。

六、面向控制能針對(duì)性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價(jià)格比。

七、適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它類型計(jì)算機(jī)無法比擬的。八、方便實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制

使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第24頁。2023/6/225單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：工業(yè)控制 ②儀器儀表計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口商用產(chǎn)品 ⑤家用電器消費(fèi)類電子產(chǎn)品通訊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兒童智能玩具汽車，建筑機(jī)械，飛機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備交通控制設(shè)備1.2.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第25頁。2023/6/2261.2.3單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展

一、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展

單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器（ROM）經(jīng)歷了ROM—EPROM—E2PROM—FLASHMEMORY的發(fā)展，容量也由小變大。

二、看門狗定時(shí)器

單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)由于干擾等原因，可能會(huì)出現(xiàn)軟件混亂。

看門狗電路就是用于在CPU處于軟件混亂時(shí)使系統(tǒng)正常工作的一種恢復(fù)方法。

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三、節(jié)電模式

在節(jié)電模式下，CPU和部分部件進(jìn)入睡眠狀態(tài)，但片內(nèi)RAM和寄存器等部件保持工作狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能的目的。四、加強(qiáng)輸入輸出功能某些單片機(jī)具備大功率的輸入/輸出接口，可直接驅(qū)動(dòng)熒光顯示器、LCD和LED。還有一些增加了接口或定時(shí)器的數(shù)量，或者增加了新型的接口。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第27頁。2023/6/228

五、單片機(jī)制造工藝提高 半導(dǎo)體制作工藝的提高，使單片機(jī)的體積可以做的更小，時(shí)鐘頻率更高?？梢约筛嗟拇鎯?chǔ)器和部件。降低產(chǎn)品的價(jià)格。六、在線編程和調(diào)試技術(shù) 一些新型的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）功能。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第28頁。2023/6/229補(bǔ)充：常用單片機(jī)簡介主要內(nèi)容

1MCS-51系列單片機(jī)

2ATMEL89系列單片機(jī)

3STC89/12系列單片機(jī)

4常見的其它系列單片機(jī)介紹單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第29頁。2023/6/2301MCS-51系列單片機(jī)

MCS-51系列單片機(jī)：Intel在1980-1982年陸續(xù)推出了指令系統(tǒng)完全相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同的8031、8051和8751等型號(hào)單片機(jī)，初步形成MCS-51系列，被奉為“工業(yè)控制單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)”。

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MCS-51增強(qiáng)型單片機(jī)：

MCS-51系列單片機(jī)除了89C51之外，主要包括89C52、89C54、89C58、89C516等型號(hào)。

它們的區(qū)別主要是三個(gè)方面： 一是片內(nèi)RAM由128B增加到256B； 二是多一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 三是片內(nèi)FlashROM由4KB分別增加到了8KB、16KB、32KB和64KB。

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不同廠家的產(chǎn)品可能還增加有其它外設(shè)或功能，但引腳和指令都是完全兼容的。

為了討論方便起見，我們將89C51（包括8031、8051等）稱為基本型，其他的型號(hào)稱為增強(qiáng)型。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第32頁。2023/6/233單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第33頁。2023/6/2342ATMEL89系列單片機(jī)Atmel公司生產(chǎn)的89系列單片機(jī)是市場上比較具有代表性的MCS-51單片機(jī)。

一、ATMEL89系列單片機(jī)型號(hào)說明

AT89系列單片機(jī)型號(hào)由三個(gè)部分組成，它們分別是前綴、型號(hào)、后綴，其格式如下：

AT89C（LV、S）XXXX-XXXX

單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第34頁。2023/6/2351、前綴 前綴由字母“AT”組成，它表示該器件是ATMEL公司的產(chǎn)品。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第35頁。2023/6/2362、型號(hào)型號(hào)由“89CXXXX”或“89LVXXXX”或“89SXXXX”等表示?！?”表示該芯片為8051內(nèi)核芯片“9”表示芯片內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器；“C”表示是CMOS產(chǎn)品；“LV”表示低電壓產(chǎn)品；“S”表示含可下載的Flash存儲(chǔ)器,具有ISP可在線編程功能?！癤XXX”為表示型號(hào)的數(shù)字，如：51、52、2051、8252等。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第36頁。2023/6/237

3、后綴 后綴由“XXXX”四個(gè)參數(shù)組成，與產(chǎn)品型號(hào)間用“-”號(hào)隔開。

后綴中第一個(gè)參數(shù)“X”表示速度 后綴中第二個(gè)參數(shù)“X”表示封裝 后綴中第三個(gè)參數(shù)“X”表示溫度范圍 后綴中第四個(gè)參數(shù)“X”

說明產(chǎn)品日期單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第37頁。2023/6/238單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第38頁。2023/6/239

二、AT89C51單片機(jī)

AT89C51單片機(jī)特點(diǎn)：與MCS-51產(chǎn)品完全兼容；具有4K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）；全靜態(tài)操作：0Hz～24MHz；128字節(jié)內(nèi)部RAM；單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第39頁。2023/6/24032根可編程I/O線；2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行UART通道；低功耗空閑和掉電方式；單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第40頁。2023/6/241

三、AT89S52單片機(jī)

AT89S52單片機(jī)特點(diǎn)：與MCS-51產(chǎn)品兼容；具有8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM），可寫/擦1000次；4.0V～5.5V的工作電壓范圍；全靜態(tài)操作：0Hz～24MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；256字節(jié)內(nèi)部RAM；單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第41頁。2023/6/242全雙工異步串行通信通道；低功耗空閑和掉電方式；通過中斷中止掉電方式；看門狗定時(shí)器；⑾兩個(gè)數(shù)據(jù)指針。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第42頁。2023/6/2433STC89/12系列單片機(jī)

一、STC89C51RC/RD＋系列單片機(jī)

STC89C51RC/RD＋系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)。 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第43頁。2023/6/244

STC89C51RC/RD＋系列單片機(jī)特點(diǎn)如下：增強(qiáng)型6/12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPU；工作電壓：5.5V～3.4V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）；工作頻率范圍：0～40MHz；用戶應(yīng)用程序空間4K～64K字節(jié)；片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM；通用I/O口32個(gè)；ISP（在系統(tǒng)可編程）無需專用編程器/仿真器；單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第44頁。2023/6/245內(nèi)部E2PROM功能；硬件看門狗；內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（D版本才有）,外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路；⑾共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；⑿外部中斷4路；⒀通用異步串行口，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART；⒁工作溫度范圍：0～75℃，—40～＋85℃；⒂封裝：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44, PQFP-44。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第45頁。2023/6/2464常見的其它系列單片機(jī)介紹AVR單片機(jī) ②

Motorola單片機(jī)MicroChip單片機(jī)Scenix單片機(jī) ⑤

EPSON單片機(jī)⑥東芝單片機(jī) ⑦

GMS90單片機(jī)⑧華邦單片機(jī) ⑨

Zilog單片機(jī)⑩

NS單片機(jī)⑾

AX1001單片機(jī)單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第46頁。2023/6/2471.2.4單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)工具及環(huán)境一、單片機(jī)C語言開發(fā)工具KeilC51 KeilC51是KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具μVision4，全Windows界面，生成的目標(biāo)代碼效率非常高。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第47頁。2023/6/248單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第48頁。2023/6/249

二、Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)

Proteus：Proteus是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)，是英國LabcenterElectronics公司出版的EDA工具軟件。

Proteus的功能：它不僅具有仿真數(shù)字、模擬電路的功能，還具備由微控制器及外圍器件組成的混合電路的仿真功能。

Proteus的先進(jìn)性：它是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。單片機(jī)原理及應(yīng)用C語言版全文共58頁，當(dāng)前為第49頁。2023/6/