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1、单片机应用培训单片机应用培训2单片机基础知识单片机基础知识34单片机是用于控制用的单片机是用于控制用的.(使用相当广泛使用相当广泛,它属它属于一种低端的计算机的控制于一种低端的计算机的控制,高端为嵌入式高端为嵌入式)对于计算机而言对于计算机而言,操作系统要学操作系统要学UNIX,而控制而控制用则学单片机用则学单片机;单片机是面向具体机器的单片机是面向具体机器的,不同的不同的CPU有不同有不同的指令系统的指令系统,但基本兼容但基本兼容.5 单片机的发展历史和发展趋势单片机的发展历史和发展趋势一、单片机的发展历史第一阶段第一阶段（19741976）：）： 单片机采用双片形式，即需另加其它外围电路才
2、能单片机采用双片形式，即需另加其它外围电路才能构成完整的微型计算机。构成完整的微型计算机。 eg:仙童公司的仙童公司的F8+3851第二阶段第二阶段（19761978）：）： 低性能的单片机阶段。单片机由一片芯片构成，性低性能的单片机阶段。单片机由一片芯片构成，性能低。能低。eg: MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存贮器少，存贮器容量小容量小)；6第三阶段第三阶段（1978）：）： 高性能单片机阶段。高性能单片机阶段。CPU、并行口、串行口、定时、并行口、串行口、定时器、器、RAM、ROM、A/D、多级中断处理，、多级中断处理，RAM、 ROM容量大，容量大，I/O种
3、类数量多，寻址范围大。种类数量多，寻址范围大。 eg: MCS-518031、Motorona6801、ZilogZ8第四阶段第四阶段（1982） 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及16位单片机推出。位单片机推出。 eg: MCS-518031 ， MCS-968096（8098）7二、单片机的发展趋势（一）（一）CPU功能的增强功能的增强（二）内部资源增多（二）内部资源增多 1、加大存贮容量。、加大存贮容量。1、双、双CPU提高处理能力。提高处理能力。2、增加数据总线宽度。、增加数据总线宽度。 NEC PD7800系列，内部采用系列，内部采用16位数据总线。位数据总线。3、采用流水线结构
4、。指令以队列形式出现在、采用流水线结构。指令以队列形式出现在CPU中。中。 4、串行总线。、串行总线。SPI、I2C 用三条数据总线代替用三条数据总线代替8位数据总线，减少引线，降低位数据总线，减少引线，降低成本。成本。82、片内、片内EPROM开始开始EEPROM化。鉴于化。鉴于EEPROM中数中数 据写入后就能永久保存，因此，有的单片机将它据写入后就能永久保存，因此，有的单片机将它 作为片内作为片内RAM使用，有的甚至作片内通用寄存器。使用，有的甚至作片内通用寄存器。3、I/O数量、能力增强（数量、能力增强（驱动能力，传输速度、控制能驱动能力，传输速度、控制能 力力）（四）低功耗化（四）低
5、功耗化（三）外围电路内装化（三）外围电路内装化9 单片机的应用与选择单片机的应用与选择一、一、单片机的特点单片机的特点 （1）小巧灵活、成本低、易于产品化）小巧灵活、成本低、易于产品化 （2）可靠性高、适用的温度范围宽）可靠性高、适用的温度范围宽 （3）易扩展、控制功能强）易扩展、控制功能强 （4）指令系统相对简单，较易掌握）指令系统相对简单，较易掌握 二、二、单片机的应用领域单片机的应用领域 （1）在智能仪表中的应用）在智能仪表中的应用 （2）在机电一体化中的应用）在机电一体化中的应用 （3）在实时控制中的应用）在实时控制中的应用 （4）在军工领域的应用）在军工领域的应用 （5）在分布式多机
6、系统中应用）在分布式多机系统中应用 （6）民用电子产品中的应用）民用电子产品中的应用 10三、单片机应用系统的结构三、单片机应用系统的结构1、基本系统、基本系统 2、扩展系统、扩展系统 复位复位时钟时钟单单片片机机输入输出设备输入输出设备 单片机单片机+ +输入输入/ /输出输出设备无扩展的设备无扩展的ROM，RAM，I/O等。等。 单片机内部资源有限，要求较高的单片机系统需外单片机内部资源有限，要求较高的单片机系统需外扩展扩展ROM、RAM、I/O，甚至，甚至A/D、D/A等。等。复位复位时钟时钟电源电源单单片片机机ROMRAMA/D串行接口串行接口并行接口并行接口D/ABUS11单片机的特
7、点:即在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。由于把上述功能均集成在一块芯片上，故它的稳定性高，适合于工业控制。122、8051的结构框图的结构框图 VCCVSSXTAL1XTAL2 微处理器微处理器(运算部件运算部件) CPU 控制部件控制部件数据存贮器数据存贮器RAM 128BP0口口P2口口P3口口程序存贮器程序存贮器 4KB特殊功特殊功能寄存能寄存器器(SFR)中 断中 断系统系统定时器定时器0定时器定时器1串 行串 行口口P1口口ROM/EPROM外部中断外部中断8888PSENEAALERESETB图图1-1 8031、8051及及8751结构
8、框图结构框图13 8位位CPU； 片内振荡器及时钟电路；片内振荡器及时钟电路； 外部外部RAM和和ROM存贮器的寻址范围为存贮器的寻址范围为64KB； 128字节内部字节内部RAM数据存贮器；数据存贮器； 2个个16位的定时器位的定时器/计数器；计数器； 1个全双工的异步串行口个全双工的异步串行口,4个个8位并行位并行I/O口；口； 5个中断源、个中断源、2级中断优先级的中断控制器；级中断优先级的中断控制器； 14 常用的单片机产品常用的单片机产品 目前生产单片机的厂商主要有目前生产单片机的厂商主要有Intel公司、公司、Motorola公司、公司、Philips公司、公司、ATMEL公司、公
9、司、WinBond公司、公司、Microchip公司、公司、AMD公司、公司、Zilog公司等，产品型号规格众多，性能各具特色。公司等，产品型号规格众多，性能各具特色。 型型 号号ROM/ EPROM RAM 时钟速度时钟速度(MHz)I/O线线定时器定时器/计数器计数器串行串行口口中断中断源源PCA通道通道A/D通道通道保密保密位位省电省电方式方式8031AH128B1232215008051AH4KB128B12322150008751BH4KB128B12322150028032AH256B1232316008052AH8KB256B12323160008752BH8KB256B1232
10、31600287C514KB128B12 243221500380C32256B12 24323160080C528KB256B12 243231600187C528KB256B12 243231600380C5416KB256B12 243231600187C5416KB256B12 243231600387C5832KB256B12 243231600380C51GB256B12,1648311510887C51GB8KB256B12,16483115108315 MCS 51系列单片机的所有产品都含有系列单片机的所有产品都含有8051除程除程序存贮器外的基本硬件，都是在序存贮器外的基本硬
11、件，都是在8051的基础上的基础上增减部增减部分资源分资源（程序存贮器、数据存贮器、（程序存贮器、数据存贮器、I/O口、定时口、定时/计计数器及一些其它特殊部件）。数器及一些其它特殊部件）。 微处理器微处理器(运算部件运算部件) CPU 控制部件控制部件数据存贮器数据存贮器128B RAM P0口口P2口口P3口口程序存贮器程序存贮器 4KB特殊功特殊功能能寄存器寄存器（SFR）中断中断系统系统定时器定时器0定时器定时器1串行串行口口P1口口ROM/EPROM外部中断外部中断888PSENEAALERESETBXTAL1XTAL2VCCVSS图图2-2 MCS-51系列单片机结构框图系列单片机
12、结构框图定时器定时器2特殊特殊I/O特殊特殊部件部件128B RAMnKB8二、二、MCS-51系列单片机的一般结构系列单片机的一般结构161。2 8051内部结构v单片机内部可分为：vCPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计算器和中断逻辑这几个部分。171。2。1 中央处理器v1。v8051中央处理器由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干个特殊功能寄存器。在寄存器中进行加、减、乘、除、和逻辑运算。vR0R7，acc，b等。18D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVF1PPSW Cy（PSW.7）：进位标志，又是布尔处理机的累加器）：进位标志，又是布尔处理机的累加器C。在
13、执行某些算术和逻辑指令时，数据操作结果最高。在执行某些算术和逻辑指令时，数据操作结果最高位有进位输出位有进位输出(加法时加法时)或借位输入或借位输入(减法时减法时)，则置位，则置位Cy ，否则清否则清Cy 。 AC(PSW.6)：辅助进位标志，又称半进位标志。当：辅助进位标志，又称半进位标志。当进行加减法操作而产生由低进行加减法操作而产生由低4位向高位向高4位进位位进位(加法加法)或借或借位位(减法减法)时，则置位时，则置位AC，否则清，否则清AC。 F0、F1（PSW.5、PSW.1）：用户标志。）：用户标志。19OV（PSW.2）：溢出标志。溢出标志位常用于）：溢出标志。溢出标志位常用于补
14、码运补码运算算，当有符号的两个数运算结果超出了目的寄存器所能，当有符号的两个数运算结果超出了目的寄存器所能表示的带符号数的范围（表示的带符号数的范围（ 128+127）时置位）时置位OV。即。即当当操作结果有进位进入最高位但最高位没有产生进位，或操作结果有进位进入最高位但最高位没有产生进位，或者最高位产生进位而低位没有向最高位进位，则置位者最高位产生进位而低位没有向最高位进位，则置位OV，否则清，否则清OV。D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OVF1PPSW 01111111+ 0111111111111110 01111000+ 0110010011011100 100
15、00000+ 10000000100000000 10001000+ 10011100100100100方法：如果位6有进位输出而位7没有或者位7有进位输出而位6没有则置位OV。20eg： （A）= 05H 00000101 P=0 （A）= 85H 10000101 P=1P（PSW.0）：寄偶标志。表示累加器）：寄偶标志。表示累加器ACC的值二进制的值二进制表示时表示时1的个数的个数，若，若1的个数为寄数，则置位的个数为寄数，则置位P，否则清，否则清P。 eg： （A）=00001110B P=1 注意：ACC中1的个数为奇数并不能表示ACC的值为奇数。21RS1RS0工作寄存器组RS1R
16、S0工作寄存器组000组(00H07H)102组(10H17H)011组(08H0FH)113组(18H1FH)221 1）80518051的时钟的时钟单片机的时钟产生方法有单片机的时钟产生方法有内部时钟方式内部时钟方式和和外部时钟方式外部时钟方式两种，两种，大多数单片机应用系统采用内部时钟方式大多数单片机应用系统采用内部时钟方式。 它控制着计算机的节奏。它控制着计算机的节奏。MCS-51单片机单片机内有一个反相放内有一个反相放大器组成的振荡器大器组成的振荡器，振荡频率主要由外接的石英晶振确定。，振荡频率主要由外接的石英晶振确定。一般石英晶振的振荡频率为一般石英晶振的振荡频率为12MHz 或或 11.059MHz；1.2MHz12MHz。一般一般:C01、C02 均为均为30pF (20 80pF)；fosc：12，11.059MHzNMOS、CMOS型单片机型单片机23NMOS型单片机型单片机外部时钟电路输外部时钟电路输入接线图入接线图CMOS型单片型单片机外部时钟电机外部时钟电路输入接线图路输入接线图242 2） MCSMCS 51 CPU51 CPU基本时序周期基本时序周期 振荡
