單片機(jī)原理第10章

1、任務(wù)1： 點(diǎn)亮你的LED----初識(shí)單片機(jī),如何實(shí)現(xiàn),,,,功能要求,引出問(wèn)題,預(yù)備知識(shí),電平特性 2進(jìn)制與16進(jìn)制的表示及轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 8051單片機(jī)介紹 C51基礎(chǔ)知識(shí),關(guān)于電平特性,數(shù)字電路中只有兩種電平：高和低（本課程中）定義單片機(jī)為T(mén)TL電平 高 +5V 低 0VRS232電平：計(jì)算機(jī)的串口 高

2、 -12V 低+12V 所以計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通訊時(shí)需要加電平轉(zhuǎn)換芯片max232（實(shí)驗(yàn)板上左下角）。,二進(jìn)制,數(shù)字電路中的兩種電平特性決定了它0 0 6 1101 171112 10810003 11910014 100101010

3、5 10111 1011,十六進(jìn)制,十進(jìn)制中的0-15分別表示為十六進(jìn)制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F熟練掌握二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。 規(guī)律：一般把四個(gè)二進(jìn)制數(shù)放在一起轉(zhuǎn)換成一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換時(shí)先把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。如：0001B -> 1 -> 1H B表示為二進(jìn)制，H為十六進(jìn)制 1001

4、B -> 9 -> 9H 1010B -> 10 -> AH 0010 1100 -> 44 -> 2CH,各種進(jìn)位制的對(duì)應(yīng)關(guān)系,二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算,1. “與”運(yùn)算 “與”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“有0必0”這種邏輯關(guān)系的一種運(yùn)算。 運(yùn)算符為“· ”, 其運(yùn)算規(guī)則如下:0·0=0, 0·1=1·0=0,

5、 1·1=1,2. “或”運(yùn)算 “或”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“有1必1”這種邏輯關(guān)系的一種運(yùn)算, 其運(yùn)算符為“+”。 “或”運(yùn)算規(guī)則如下:0+0=0, 0+1=1+0=1, 1+1=1,3. “非”運(yùn)算 “非”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“求反”這種邏輯的一種運(yùn)算，如變量A的“非”運(yùn)算記作 。 其運(yùn)算規(guī)則如下:,4. “異或”運(yùn)算 “異或”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“相同為0，相異為1 ”這種邏

6、輯的一種運(yùn)算, 運(yùn)算符為“”。其運(yùn)算規(guī)則是:,,,設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)最小控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈點(diǎn)亮的單片機(jī)控制系統(tǒng)，即在單片機(jī)的P2端口上接8個(gè)發(fā)光二極管，使其點(diǎn)亮。,功能要求,,系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),硬件方案確定,總設(shè)計(jì)電路原理圖（SCH）,硬件電路設(shè)計(jì),系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),,圖1.1 LED彩燈閃爍控制系統(tǒng)組成方框圖,,,硬件方案確定,,,,,,,,電源選擇,單片機(jī),復(fù)位電路,硬件方案,,,,,時(shí)鐘電路設(shè)計(jì),接口電路設(shè)計(jì)

7、,常用單片機(jī)系列　　目前單片機(jī)產(chǎn)品有60多個(gè)系列, 1000多種型號(hào), 流行體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列, 門(mén)類(lèi)齊全, 能滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求。 單片機(jī)的類(lèi)型　　眾多的單片機(jī)可以從不同角度進(jìn)行分類(lèi)。 　　按單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的位數(shù), 可將單片機(jī)分為4位、 8位、 16位、 32位。單片機(jī)還可以從編程方式上分為OTPROM型、 Flash型、 ISP型、 IAP型及JTAG接口型; 從制造工藝技術(shù)上可分為普通MOS型、 CMOS型、 HMO

8、S型、 CHMOS型和HCMOS型; 從功耗上可分為普通型和低功耗型; 從性?xún)r(jià)比上可分為普通型和經(jīng)濟(jì)型等。,硬件方案確定 ––單片機(jī)的選擇,目前流行的51內(nèi)核的8位單片機(jī)　　目前, 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上流行的單片機(jī)不下十幾種, 占據(jù)主導(dǎo)地位的仍是51內(nèi)核及其兼容單片機(jī)。 這些單片機(jī)和MCS 51單片機(jī)的指令完全兼容, 資料和開(kāi)發(fā)設(shè)備比較齊全, 價(jià)格也比較便宜。 另外, 從學(xué)習(xí)的角度來(lái)看, 有了51單片機(jī)的基礎(chǔ)后, 再學(xué)習(xí)其他單片機(jī)時(shí)則非

9、常容易?！?1. MCS 51系列單片機(jī)　　MCS 51系列單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的功能比較強(qiáng)、 價(jià)格比較低, 較早應(yīng)用的單片機(jī), 目前仍被廣泛應(yīng)用?！　?. ATMEL公司的89系列單片機(jī)　　美國(guó)ATMEL公司的89系列單片機(jī)是以8051核構(gòu)成的, 它和8051系列單片機(jī)是兼容的系列。,MCS-51系列單片機(jī)配置一覽表,單片機(jī)的基本概念---單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)框圖,中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能,內(nèi)部RA

10、M：共256個(gè)RAM單元，用戶(hù)使用前128個(gè)單元，用于存放可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，后128個(gè)單元被專(zhuān)用寄存器占用。,內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器：兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。,并行I/O口：4個(gè)8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一個(gè)全雙工串行口。,中斷控制系統(tǒng)：5個(gè)中斷源（外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2 個(gè)，串行中斷1個(gè)）,時(shí)鐘電路：可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振

11、頻率6MHZ和12MHZ,8051單片機(jī)的基本組成,中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個(gè)RAM單元，用戶(hù)使用前128個(gè)單元，用于存放可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，后128個(gè)單元被專(zhuān)用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。并行I/O口：4個(gè)8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個(gè)全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個(gè)中斷源（

12、外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2 個(gè)，串行中斷1個(gè)）時(shí)鐘電路：可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ,硬件方案確定 ––單片機(jī)的選擇,單片機(jī)內(nèi)部資源的三大指標(biāo)： 1.FLASH (程序存儲(chǔ)空間) 2.RAM(內(nèi)存) 3.SFR(特殊功能寄存器),單片機(jī)的選擇,STC89C52： 8KFLASH、512字節(jié)RAM、32個(gè)IO口、3個(gè)定時(shí)器、1個(gè)UART、8個(gè)中斷

13、源。 P89V51RD+： 64KFLASH、1024字節(jié)RAM、32個(gè)IO口、3個(gè)定時(shí)器、1個(gè)UART、8個(gè)中斷源、1個(gè)SPI、PWM、并且支持與KEIL連機(jī)進(jìn)行在線(xiàn)仿真。,單片機(jī)最小系統(tǒng),三要素：電源電路、復(fù)位電路、晶振電路。特點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)可以運(yùn)行程序，是單片機(jī)控制系統(tǒng)的核心。,硬件方案確定 ––電源選擇,,,,,依據(jù),AT89S52單片機(jī)的主要電源特性：電壓操作范圍為：4.0~5.5V,,

14、,,電源確定,選擇+5V的電源,硬件方案確定 ––時(shí)鐘電路(1),,單片機(jī)的連接引腳,XTAL1、XTAL2 ；,連接方法,內(nèi)部時(shí)鐘方式,外部時(shí)鐘方式,內(nèi)部機(jī)器頻率F=fosc/12,C1和C2的一般取值20~30pF陶瓷電容,,,硬件方案確定 ––復(fù)位電路（1）,,復(fù)位電路設(shè)計(jì),,單片機(jī)的連接引腳,RST ；,連接電路,硬件方案確定 ––復(fù)位電路（2）,1、復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài),PC=0000H、SP=07H、P0~P3=0FFH

15、、其他均為00H。,2、電路參數(shù)選擇,,,,依據(jù),RST引腳出現(xiàn)的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間RC電路的充電時(shí)間為：τ=R*C,,,,電路參數(shù),R、C器件值得選擇R*C 〉2*TCN （TCN為機(jī)器周期）,點(diǎn)亮一個(gè)LED發(fā)光二極管,發(fā)光二極管(LED)：通常紅色貼片LED:電壓1.6V~2.4V，電流2到20mA，在2到5mA亮度有所變化，5mA以上亮度基本無(wú)變化。(5-2)/r= 2ma (5-2)/R = 20ma

16、 150 - 1.5K單片機(jī)(MCU），最小控制單元。首先，我們用單片機(jī)來(lái)控制一個(gè)燈的亮滅。,硬件方案確定 ––LED彩燈接口電路設(shè)計(jì),,,(5V-2V)/10mA=300Ω,,,電阻的選擇,,,硬件方案確定 ––系統(tǒng)電路圖,,,,單片機(jī)系統(tǒng)的PROTUES交互式仿真,,實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果,,實(shí)時(shí)顯示元器件 引腳電平,軟件設(shè)計(jì),為什么要使用C語(yǔ)言？,編程實(shí)現(xiàn)：4772+4071=？匯編語(yǔ)言：（12A4H+0FE7H=

17、？）MOV A,#0A4H； 被加數(shù)低8位→AADD A,#0E7H； 加數(shù)低8位E7H與之相加，A=8BH，CY=1MOV 40H,A； A→(40H)，存低8位結(jié)果MOV A,#12H； 被加數(shù)高8位→AADDCADD A,#0FH； 加數(shù)高8位+A+CY，A=22HMOV 41H,A； 存高8位運(yùn)算結(jié)果C語(yǔ)言：unsigned int ans = 4772+4071;,易于編寫(xiě)、調(diào)試、理

18、解,C語(yǔ)言VS匯編語(yǔ)言,第一個(gè)程序,,/*ex101.c-點(diǎn)亮LED. */ //注釋#include //預(yù)處理命令(頭文件包含） void main（ ） //程序入口（主函數(shù)） { //函數(shù)體開(kāi)始 P2=0x00; //功能語(yǔ)句 }

19、 //函數(shù)體結(jié)束,①注釋 /*… */或//,C程序中的“/* … */”或//稱(chēng)為注釋?zhuān)浅绦蚓帉?xiě)者給程序閱讀者留下的一些說(shuō)明（注釋?zhuān)?，以幫助閱讀者理解程序。編譯器不對(duì)注釋進(jìn)行編譯，只將它們當(dāng)作空白看待。/*… */：對(duì)C程序的任何一部分作為注釋?zhuān)瑥?*開(kāi)始后，一直到*/為止中間的任何內(nèi)容都為注釋//：語(yǔ)句注釋?zhuān)粚?duì)本行有效,②庫(kù)函數(shù)與頭文件包含命令include,庫(kù)函數(shù)：系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，程序可直接使用

20、, 使用庫(kù)函數(shù)必須將其有關(guān)說(shuō)明信息寫(xiě)入程序。為了用戶(hù)方便，系統(tǒng)定義庫(kù)函數(shù)時(shí)，把一類(lèi)相關(guān)庫(kù)函數(shù)的說(shuō)明信息，分別寫(xiě)在一些文件中。本例中使用了51單片機(jī)I/O口 ，其有關(guān)說(shuō)明信息寫(xiě)在文件reg51.h中。所以在程序的開(kāi)始加入了#include “頭文件包含”（命令include）：指一個(gè)文件將另一個(gè)文件的內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。頭文件一般在C:\KELL\C51\INC下，INC文件夾里面有不少頭文件，并且里面還有很多以公司分類(lèi)的文件夾

21、，里面也都是相關(guān)產(chǎn)品的頭文件。在單片機(jī)中用C語(yǔ)言編程時(shí)，往往第一行就是頭文件或者其它的自定義頭文件。#include的預(yù)處理命令,,C-51的包含的頭文件,,通常有:reg51.h reg52.h math.h intrins.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h常用有:reg51.h reg52.h （定義特殊功能寄存器和位寄存器）； math.h （定義常用

22、數(shù)學(xué)運(yùn)算）；,③ main函數(shù),任何C程序都必須有且只能有一個(gè)主函數(shù)main()，它是程序的入口，也是程序的出口。其中，main是函數(shù)名，()內(nèi)可以包含一些參數(shù);{ }的內(nèi)容稱(chēng)為函數(shù)體,其包含若干條C程序語(yǔ)句；不同語(yǔ)句之間用分號(hào)分隔；一般情況下，每個(gè)程序都由一至多個(gè)函數(shù)組成；,void main（ ） { P1=0x00; },演示ex101,④語(yǔ)句 P2=0x00;,C語(yǔ)言的主

23、函數(shù)體由一些語(yǔ)句組成。每個(gè)語(yǔ)句由一個(gè)分號(hào)結(jié)束。如本例中，主函數(shù)的一個(gè)語(yǔ)句：P2=0x00;,說(shuō)明：P2是單片機(jī)的I/ O口，該語(yǔ)句功能是將LED點(diǎn)亮（共陽(yáng)極）;,C基本語(yǔ)句,C語(yǔ)言的語(yǔ)句可分為以下四類(lèi)： 表達(dá)式語(yǔ)句 空語(yǔ)句 復(fù)合語(yǔ)句 流程控制語(yǔ)句,表達(dá)式語(yǔ)句就是一個(gè)表達(dá)式加上一個(gè)分號(hào)。其一般形式如下： 表達(dá)式；執(zhí)行表達(dá)式語(yǔ)句就是計(jì)算表達(dá)式的值 如：a++; x=1; 2. 空語(yǔ)句用一個(gè)分號(hào)表

24、示，其一般形式為： ；程序執(zhí)行空語(yǔ)句時(shí)需要占用一條指令的執(zhí)行時(shí)間，但是什么也不做。在C51程序中常常把空語(yǔ)句作為循環(huán)體，用于消耗CPU時(shí)間等待事件發(fā)生的場(chǎng)合。,復(fù)合語(yǔ)句用一對(duì)花括號(hào){ }將多條語(yǔ)句組合在一起，在語(yǔ)法上相當(dāng)于一條語(yǔ)句。組合在一起形成具有一定功能的模塊。1、一般形式：{ [內(nèi)部數(shù)據(jù)說(shuō)明;] 語(yǔ)句1; …… 語(yǔ)句n; }注意：(1)在復(fù)合語(yǔ)句中說(shuō)明的變量，是局部變量, 僅在復(fù)合語(yǔ)句中有效。

25、(2)復(fù)合語(yǔ)句的 } 之后，不能有分號(hào)。(3)復(fù)合語(yǔ)句之間用“{}”分隔，內(nèi)部各語(yǔ)句以；結(jié)束。(4) 復(fù)合語(yǔ)句允許嵌套。即{}中或嵌套{}。,復(fù)合語(yǔ)句(程序塊) 示例【例3.3】main( ){ int x=1; { int x=2; {int x=3; printf(“x=%d”, x); } printf(“x=%d”, x);} printf

26、(“x=%d”, x);},C語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)小結(jié)：,一個(gè)C語(yǔ)言源程序是由一個(gè)或若干個(gè)函數(shù)組成，每一個(gè)函數(shù)完成相對(duì)獨(dú)立的功能。每個(gè)C程序都必須有（且僅有）一個(gè)主函數(shù)main()，程序的執(zhí)行總是從主函數(shù)開(kāi)始，調(diào)用其他函數(shù)后返回主函數(shù)main()，不管函數(shù)的排列順序如何，最后在主函數(shù)中結(jié)束整個(gè)程序。C語(yǔ)言程序中可以有預(yù)處理命令，預(yù)處理命令通常放在源程序的最前面。C語(yǔ)言程序使用“；”作為語(yǔ)句的結(jié)束符，一條語(yǔ)句可以多行書(shū)寫(xiě)，也可以一行書(shū)寫(xiě)多條

27、語(yǔ)句。,,,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)：,/*xxxx.c 文件說(shuō)明. */#include //預(yù)處理命令 void main（ ） //程序入口（主函數(shù)） { //函數(shù)體開(kāi)始 ………; //功能語(yǔ)句 }

28、 //函數(shù)體結(jié)束,認(rèn)識(shí)C語(yǔ)言,結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型便于維護(hù)管理與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)如下：不要求編程者詳細(xì)了解單片機(jī)的指令系統(tǒng)，但需了解單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；結(jié)構(gòu)清晰，程序可讀性強(qiáng)；編譯器提供了很多標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。,,1號(hào)：00000000,2號(hào)：00000000,3號(hào)：00000000,4號(hào)：00000000,5號(hào)

29、：00000000,6號(hào)：00000000,7號(hào)：00000000,8號(hào)：00000000,9號(hào)：00000000,10號(hào)：00000000,11號(hào)：00000000,12號(hào)：00000000,匯編語(yǔ)言程序：,ORG0000H ；程序開(kāi)始 MOVP2,#00H；送顯示初值 END ；程序結(jié)束,作業(yè),1、牢記發(fā)光二極管參數(shù)和限流電阻計(jì)算方法。