哈工大單片機(jī)張毅剛課件

《哈工大單片機(jī)張毅剛課件》2023-10-27第一章緒論第二章單片機(jī)基礎(chǔ)第三章單片機(jī)指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)第四章C51語(yǔ)言基礎(chǔ)及編程第五章單片機(jī)內(nèi)部模塊的使用第六章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及實(shí)例contents目錄01第一章緒論嵌入式系統(tǒng)是指為了完成特定任務(wù)，以微處理器或微控制器為核心，將軟件、硬件和其他組件集成于一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常是一種專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，旨在執(zhí)行特定的功能，具有體積小、重量輕、能耗低等特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)分類(lèi)根據(jù)處理器的類(lèi)型，嵌入式系統(tǒng)可分為基于通用處理器的嵌入式系統(tǒng)和基于特定處理器的嵌入式系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)可分為工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)、消費(fèi)電子嵌入式系統(tǒng)、通信嵌入式系統(tǒng)等。根據(jù)實(shí)時(shí)性要求，嵌入式系統(tǒng)可分為實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)可靠性由于嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域，因此其可靠性必須得到保證。實(shí)時(shí)性嵌入式系統(tǒng)通常需要執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)，因此必須具有實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。能耗低由于嵌入式系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此其能耗必須盡可能低，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。專(zhuān)用性嵌入式系統(tǒng)通常針對(duì)特定任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有高度的專(zhuān)業(yè)性和針對(duì)性。體積小、重量輕由于嵌入式系統(tǒng)通常需要集成在設(shè)備中，因此體積小、重量輕是其主要特點(diǎn)之一。02第二章單片機(jī)基礎(chǔ)定義單片機(jī)是一種集成電路，內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件，如CPU、內(nèi)存、I/O接口等，能夠獨(dú)立完成計(jì)算機(jī)的基本功能。特點(diǎn)單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格低、功耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。單片機(jī)定義單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制和執(zhí)行指令，進(jìn)行運(yùn)算處理的核心部件。中央處理器（CPU）存儲(chǔ)器（Memory）I/O接口中斷系統(tǒng)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的地方，分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）。連接單片機(jī)與外部設(shè)備的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。處理單片機(jī)外部事件的中斷控制系統(tǒng)。單片機(jī)引腳及功能為單片機(jī)提供電能，一般有VCC和GND兩個(gè)引腳。電源引腳用于連接外部設(shè)備和單片機(jī)的輸入輸出接口。I/O引腳為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，是單片機(jī)的運(yùn)行基準(zhǔn)。時(shí)鐘引腳用于將單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。復(fù)位引腳用于控制單片機(jī)的操作模式和功能?？刂埔_020103040503第三章單片機(jī)指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)指令系統(tǒng)概述單片機(jī)的指令系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令等。指令的執(zhí)行對(duì)單片機(jī)的工作狀態(tài)、內(nèi)部寄存器、存儲(chǔ)器以及I/O端口等產(chǎn)生影響。指令系統(tǒng)是單片機(jī)硬件與軟件功能的結(jié)合，通過(guò)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的操作和控制。指令格式及分類(lèi)單片機(jī)的指令格式包括操作碼和操作數(shù)兩個(gè)部分。操作數(shù)指明操作的對(duì)象，如寄存器、內(nèi)存單元、I/O端口等。指令分類(lèi)包括無(wú)操作數(shù)指令、單操作數(shù)指令和雙操作數(shù)指令。操作碼指明要執(zhí)行的操作，如加法、減法、傳送等。偽指令偽指令是一種不產(chǎn)生實(shí)際執(zhí)行的指令，主要用于對(duì)程序進(jìn)行說(shuō)明和描述。偽指令包括過(guò)程聲明、變量聲明、數(shù)據(jù)定義等。偽指令的執(zhí)行不會(huì)對(duì)單片機(jī)的硬件狀態(tài)產(chǎn)生影響，只對(duì)程序中的符號(hào)和數(shù)據(jù)產(chǎn)生定義和說(shuō)明。01020304第四章C51語(yǔ)言基礎(chǔ)及編程C51語(yǔ)言概述C51語(yǔ)言的特點(diǎn)C51語(yǔ)言支持結(jié)構(gòu)體、位運(yùn)算、中斷等特性，同時(shí)代碼可讀性強(qiáng)，易于維護(hù)。C51語(yǔ)言的應(yīng)用領(lǐng)域C51語(yǔ)言廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、智能儀表、工業(yè)控制等領(lǐng)域。C51語(yǔ)言的發(fā)展C51語(yǔ)言是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，專(zhuān)為8051系列單片機(jī)設(shè)計(jì)，具有高效、靈活和便于移植等優(yōu)點(diǎn)。包括基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（如int、char等）、結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體、枚舉等。數(shù)據(jù)類(lèi)型包括算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、位運(yùn)算符等。運(yùn)算符C51語(yǔ)言支持?jǐn)?shù)組和指針，數(shù)組可以用來(lái)存儲(chǔ)一組相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，指針可以用來(lái)直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存地址。數(shù)組和指針010203C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類(lèi)型和運(yùn)算符C51語(yǔ)言的控制語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句控制語(yǔ)句包括if語(yǔ)句、switch語(yǔ)句、for循環(huán)、while循環(huán)、do-while循環(huán)等。循環(huán)語(yǔ)句用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼，包括for循環(huán)、while循環(huán)、do-while循環(huán)等。跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句包括goto語(yǔ)句、continue語(yǔ)句等，可用于控制程序的執(zhí)行流程。01030205第五章單片機(jī)內(nèi)部模塊的使用介紹單片機(jī)的中斷概念、中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、中斷處理過(guò)程、中斷請(qǐng)求和清除、中斷優(yōu)先級(jí)等。中斷系統(tǒng)介紹定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的概念、硬件結(jié)構(gòu)、控制寄存器、計(jì)數(shù)初值計(jì)算、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)和停止、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的溢出和中斷等。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器串行通信介紹串行通信的基本概念、串行通信接口類(lèi)型、波特率設(shè)置、數(shù)據(jù)幀格式、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收等。SPI接口技術(shù)介紹SPI接口協(xié)議、SPI接口硬件結(jié)構(gòu)、SPI接口寄存器定義、SPI接口數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程等。串行通信及SPI接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)介紹A/D轉(zhuǎn)換的基本概念、A/D轉(zhuǎn)換的硬件結(jié)構(gòu)、控制寄存器、模擬輸入信號(hào)連接方式、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取等。A/D轉(zhuǎn)換介紹D/A轉(zhuǎn)換的基本概念、D/A轉(zhuǎn)換的硬件結(jié)構(gòu)、控制寄存器、數(shù)字輸入信號(hào)連接方式、D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出等。D/A轉(zhuǎn)換06第六章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及實(shí)例系統(tǒng)開(kāi)發(fā)步驟任務(wù)分析：明確系統(tǒng)的功能要求、性能指標(biāo)等，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體把握。方案設(shè)計(jì)：根據(jù)任務(wù)分析結(jié)果，選擇合適的單片機(jī)型號(hào)和開(kāi)發(fā)板，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路和軟件程序。硬件制作：根據(jù)方案設(shè)計(jì)，制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路板。軟件編程：根據(jù)方案設(shè)計(jì)，編寫(xiě)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件程序。系統(tǒng)調(diào)試：對(duì)制作好的硬件電路板和軟件程序進(jìn)行調(diào)試，確保系統(tǒng)功能正常。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具單片機(jī)開(kāi)發(fā)板：提供單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括單片機(jī)芯片、電源電路、接口電路等。編程軟件：用于編寫(xiě)和調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用程序的軟件工具，如Keil、IAR等。調(diào)試工具：用于調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用程序的工具，如示波器、邏輯分析儀等。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟及開(kāi)發(fā)工具溫度控制系統(tǒng)概述溫度控制系統(tǒng)是一種對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以達(dá)到預(yù)設(shè)溫度值的系統(tǒng)。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的作用單片機(jī)作為溫度控制系統(tǒng)的核心控制器，負(fù)責(zé)接收溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較和判斷，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行器，以調(diào)節(jié)溫度。實(shí)例介紹以一個(gè)恒溫箱為例，介紹單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。該恒溫箱采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，通過(guò)數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集箱內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)溫度值控制加熱器的開(kāi)關(guān)和功率，以保持恒溫箱內(nèi)的溫度穩(wěn)定。智能小車(chē)是一種能夠自動(dòng)行駛、感知環(huán)境、執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。它集成了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，具有較高的智能化程度和應(yīng)用價(jià)值。單片機(jī)在智能小車(chē)中的應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)作為智能小車(chē)的核心控制器，負(fù)責(zé)接收傳感器采集的環(huán)境信息，根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行決策和控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。以一個(gè)基于A