哈工大单片机PPT课件
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哈工大51单片机存储器扩展(1)
2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的 排列与74LS373不同
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21
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22
3．锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧， 与8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供方便。
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23
8.4 程序存储器EPROM的扩展 采用只读存储器，非易失性。
Y1
P2.6 P2.7
G2A G2B
Y0
+5V G1
ALE AD0~AD7 PA
RD
PB
WE8155
CE
PC
P1.0
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IO/ M
11
线选法和地址译码法 1. 线选法
直接用系 统的高位地址 线作RAM芯 片的片选信号。
例: 外扩8KB EPROM （2片2732）
4KB RAM （2片6116）
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18
8.3.3 外部地址锁存器
PSEN
P2.2--P2.0
P0
373
ALE
G
A0~A7
A8~A10
OE CS
2716
D7~D0
WE OE
6116(2)
D7~D0 CE
A0~A7ຫໍສະໝຸດ A8~A10WEOE
6116(1)
D7~D0 CE
WR RD
8031
P2.3
A
P2.4
B
Y2
P2.5
C
Y1
8.1 概述 片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能 部件。 系统扩展主要内容有： (1)外部存储器的扩展（外部RAM、ROM） (2) I/O接口部件的扩展。 本章介绍如何扩展外部存储器， I/O接口部件的扩展下一章介绍。
哈工大单片机课件
MCS-51的指令系统 第3章 MCS-51的指令系统 介绍MCS-51汇编语言的指令系统. 介绍MCS-51汇编语言的指令系统. MCS 汇编语言的指令系统 3.1 指令系统概述 MCS-51的基本指令共 111条 按指令所占的字节来分: 的基本指令共111 MCS-51 的基本指令共 111 条 , 按指令所占的字节来分 : (1) 单字节指令49条; 单字节指令49条 指令49 (2) 双字节指令45条; 双字节指令45条 指令45 三字节指令17条 指令17 (3) 三字节指令17条. 按指令的执行时间来分: 按指令的执行时间来分: (1) 1个机器周期(12个时钟振荡周期)指令64条 个机器周期(12个时钟振荡周期)指令64条 个时钟振荡周期 64 个机器周期(24个时钟振荡周期 指令45 个时钟振荡周期) 45条 (2) 2个机器周期(24个时钟振荡周期)指令45条
3. 寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 标志"@" . 标志" 内部RAM RAM的低256个字节 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时 只能采用R0 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时,只能采用R0 R1作为间址寄存器 例如: 作为间址寄存器. 或R1作为间址寄存器.例如: MOV 寻址范围: 寻址范围: (1)访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 内部RAM (2)对外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: 外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: RAM 字节的间接寻址 MOVX A,@DPTR A, A, A,@Ri ;i=0或1 i=0或 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A. 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A Ri中的内容为40H RAM40H单元内容送
3. 寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 寄存器中存放的是操作数的地址,在寄存器前加前缀 标志"@" . 标志" 内部RAM RAM的低256个字节 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时 只能采用R0 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时,只能采用R0 R1作为间址寄存器 例如: 作为间址寄存器. 或R1作为间址寄存器.例如: MOV 寻址范围: 寻址范围: (1)访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 访问内部RAM低128个单元,其通用形式为@Ri 内部RAM (2)对外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: 外部内部RAM的64K字节的间接寻址,例如: RAM 字节的间接寻址 MOVX A,@DPTR A, A, A,@Ri ;i=0或1 i=0或 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A. 其中Ri中的内容为40H,把内部RAM40H单元内容送A Ri中的内容为40H RAM40H单元内容送
哈工大单片机张毅刚课件 第1章
器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集 成在片内－－系统的单片化。
5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C 军品： -65°C —+125°C。
功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型
美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计 者的欢迎。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
8．8051与8751的区别是：
（A）内部数据存储单元数目的不同；（B）内部数 据存储器的类型不同；（C）内部程序存储器的类型 不同；（D）内部的寄存器的数目不同。 9．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计 算应用（D）数据处理应用 10．说明单片机主要应用在哪些领域？
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段:
第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C 军品： -65°C —+125°C。
功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型
美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计 者的欢迎。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
8．8051与8751的区别是：
（A）内部数据存储单元数目的不同；（B）内部数 据存储器的类型不同；（C）内部程序存储器的类型 不同；（D）内部的寄存器的数目不同。 9．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计 算应用（D）数据处理应用 10．说明单片机主要应用在哪些领域？
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段:
第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
哈工大单片机课件第1章 单片机概述
dada电子与信息工程学院单片机原理及应用Principle and Applicationof Microcontrollers 张云哈尔滨工业大学电子与信息工程学院2015 .春季学期先修课程电路基础、模拟电子技术基础大学计算机、数字逻辑电路 后续课程计算机组成原理嵌入式系统与应用、FPGA 设计与应用(DSP 技术、片上可编程逻辑器件)单片机原理及应用【课程概述】支撑本专业的毕业要求：•掌握计算机的工作原理、学会用计算机分析和解决问题的思维方法，掌握数据结构和程序设计的基本方法；•具有运用专业知识和辅助开发工具进行电子信息系统及模块设计的能力；具有计算思维，具备初步的高级语言程序设计能力，以及利用计算机求解问题的基本能力；•具有根据问题需求设计具体电路，和运用计算机开发工具进行仿真和测试的能力。
课程基本要求本课程的基本要求是培养学生具有以下的知识和技能：1、掌握单片机的理论知识、基本原理和方法。
2、掌握单片机系统设计的基本方法；3、掌握理论联系实际的综合运用技能，培养创新意识。
本课程特点是实践性强【课程概述】考核方式本课程考核包含三部分：1、平时表现：成绩比例10%2、实验成绩：成绩比例20%3、期末考试：成绩比例70% 学时安排工程基础类课程，2.0学分，36学时，具体分配如下：课堂讲授：36学时（3-10周：周一1-2节、周四3-4节，地点：电机楼30012）上机实验：6学时（第6-8周，新技术楼326）单片机原理及应用【课程概述】【课程内容组成】CPU 、存储器、I/O 端口等基本结构功能中断系统定时器/计数器串行通信并行扩展技术I/O 接口技术A/D 、D/A 接口技术单片机原理及应用指令系统汇编语言程序设计系统设计软件设计硬件结构《单片机原理及应用》宗成阁编著，哈尔滨工业大学出版社《单片机原理及应用》张毅刚主编，高等教育出版社《单片机与微机原理及应用》张迎新等编著，电子工业出版社【教材与参考书目】单片机原理及应用了解单片微型计算机与一般微型计算机的区别单片机的发展概况单片机的基本概念、主要特点和分类单片机的应用领域【学习目的和要求】第一章单片机概述单片机概述1.1 单片机的发展1.2 单片机系列产品及特点1.3 单片机的分类1.4 单片机技术的发展趋势1.5 单片机的应用单片机概述硬件系统主机：CPU 插座、内存、总线扩展、芯片组、BIOS 芯片、IDE 芯片、IDE 接口、I/O 接口、USB 接口、CNR 插槽、锂电池外设：显示器、键盘、鼠标微机--微型计算机系统的基本组成单片机概述软件系统 系统软件：操作系统、语言处理程序、其他系统软件应用软件单片机概述微机--微型计算机系统的基本组成世界上第一台电子计算机是1943-1946年美国宾夕法尼亚大学研制的ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)。
《单片机介绍》课件
单片机型号。
特点
02
支持C语言编程，具有高效、可移植性强的特点，能够生成小型
、快速的代码。
应用领域
03
广泛应用于小型嵌入式系统开发，如智能家居、智能仪表等领
域。
05 单片机的学习与实践
学习资源推荐
书籍推荐
《单片机原理及应用》、《单片机开发技术与实践》等， 这些书籍系统介绍了单片机的原理、开发和应用，适合初 学者入门。
1980年代初，随着8位单片机的出现，单片机进入了普 及阶段。
21世纪初，随着ARM等嵌入式处理器的发展，单片机 开始向低功耗、高集成度、智能化方向发展。
分类
01
根据位数不同，单片机可分为4位、8位、16位、32位等不 同类型。
02
根据应用领域不同，单片机可分为通用型和专用型。通用型单片 机适用于多种领域，而专用型单片机则针对特定领域进行优化设
智能化集成
单片机内部集成的AI算法和传感器接口将更 加丰富，实现智能化控制。
应用领域展望
智能家居领域
随着智能家居市场的不断扩大 ，单片机将泛应用于家电控
制、照明系统等。
工业自动化领域
在工业4.0的推动下，单片机将 在机器人控制、自动化设备中 发挥重要作用。
医疗电子领域
随着医疗电子设备的智能化， 单片机将在医疗仪器、健康监 测设备中得到广泛应用。
单片机在智能水表中用于 计量和远程通信，实现水 资源的有效管理和监控。
家用电器
智能电视
单片机在智能电视中用于 实现各种功能控制和用户 界面交互，提高电视的智 能化水平。
智能冰箱
单片机在智能冰箱中用于 实现温度控制、食物保鲜 和远程控制等功能，提高 家庭生活的便利性。
《哈工大单片机》课件
控制等。
02
总结词
通过单片机实现对家居设备的智能化控制，提高生活便利性和舒适度。
03
详细描述
单片机作为智能家居系统的核心控制器，能够实现对家居设备的远程控
制、定时控制和语音控制等功能，提高家居生活的便利性和舒适度，同
时降低能耗和节约能源。
工业控制系统
工业控制系统
介绍单片机在工业自动化领域的应用，如数据采集、设备监控、生产过程控制等。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的历史与发展
详细描述
单片机的发展历程可以分为三个阶段。第一阶段是单片 机诞生初期，主要代表产品是Intel于1971年为日本名 为名为Mitsubishi的电气集团开发的，该阶段单片机功 能简单，指令集短，位数不一。第二阶段是在20世纪 80年代初，随着微电子技术和计算机技术的发展，单 片机的指令集功能不断增强，位数也得到了统一，形成 了8位、16位、32位等不同位数的单片机。第三阶段是 进入21世纪后，随着嵌入式系统的发展，单片机也向 专业化、智能化方向发展，出现了各种具有特殊功能的 单片机，如DSP、ARM等。
03
C语言具有较好的可读性和可维护性，适合开发大型 项目。
其他编程语言
其他编程语言包括C、Java等 高级语言，也可以用于单片机 的开发。
这些高级语言可以提供更好的 抽象和封装，使开发更加方便 快捷。
但是这些高级语言运行效率较 低，需要经过解释或编译成机 器码才能运行。
04 单片机的开发环境
Keil软件
03
04
支持多种单片机型号， 如PIC系列、AVR系列 等。
支持多种操作系统，如 Windows、Linux等。
05 单片机开发流程
哈工大单片机课件
溢出中断请求标志位. (5)TF0—T0溢出中断请求标志位. TF0 计数后, 溢出时, 由硬件置" TF0 CPU申请 T0 计数后 , 溢出时 , 由硬件置 " 1 " TF0, 向 CPU 申请 中断,CPU响应TF0中断时,硬件自动清" 响应TF TF0 中断,CPU响应TF0中断时, 硬件自动清"0"TF0, TF0也可由软件清0 TF0也可由软件清0. TF1 的溢出中断请求标志位, 功能和TF TF0 ( 6 ) TF1—T1 的溢出中断请求标志位 , 功能和 TF0 类 似. TR1 TR0 个位与中断无关. TR1,TR0 2个位与中断无关. 当MCS-51复位后,TCON被清0,则CPU关中断,所有中 MCS-51复位后,TCON被清0 复位后 被清 CPU关中断, 关中断 断请求被禁止. 断请求被禁止.
(2)ES:串行口中断允许位 ES: 0:禁止串行口中断; 禁止串行口中断; 1:允许串行口中断. 允许串行口中断. (3)ET1:定时器/计数器T1的溢出中断允许位 ET1 定时器/计数器T 0:禁止T1溢出中断; 禁止T 溢出中断; 1:允许T1溢出中断. 允许T 溢出中断. (4)EX1:外部中断1中断允许位 EX1 外部中断1 0:禁止外部中断1中断; 禁止外部中断1中断; 1:允许外部中断1中断. 允许外部中断1中断.
第5 章
MCS-51的中断系统 MCS-51的中断系统
实时测控,单片机能及时地响应和处理单片机外 实时测控,单片机能及时地响应和处理单片机外 部事件或内部事件所提出的中断请求. 部事件或内部事件所提出的中断请求. 5.1 中断的概念 CPU正在执行程序时, CPU正在执行程序时,单片机外部或内部发生的某一 正在执行程序时 事件,请求CPU迅速去处理. 事件,请求CPU迅速去处理. CPU迅速去处理 CPU暂时中止当前的工作, CPU暂时中止当前的工作,转到中断服务处理程序处 暂时中止当前的工作 理所发生的事件. 理所发生的事件. 处理完该事件后,再回到原来被中止的地方, 处理完该事件后,再回到原来被中止的地方,继续原 来的工作,这称为中断 中断. CPU处理事件的过程 处理事件的过程, 来的工作,这称为中断. CPU处理事件的过程, 称为CPU的中断响应过程. 称为CPU的中断响应过程. CPU
单片机功率接口技术(哈尔滨工业大学)
读锁存器
TB2 Vcc
内部上拉 电阻(L1)
2. 输出为低
P1.X
1. 向引脚写 0
内部 CPU 总线
写锁存器
D
Q
0
1
M1
P1.X
Clk Q
输出 0
TB1
读引脚
2.4.1.4 输入引脚读 “高”
读锁存器
TB2 1. 向引脚写 1 MOV P1,#0FFH 内部上拉电 阻(L1) Vcc 2. MOV A,P1 外部引脚为高
专用化 带有可编程逻辑
DSP
FPGA——Xilinx, Altera,
etc
1.3 单片机应用
1.3.1单机应用
在一个应用系统中, 只使用1片单片机称为单机应用, 这 是目前应用最多的一种方式。
测控系统：工业控制系统、 自适应控制系统、 数据采集 系统等，达到测量与控制的目的。 智能仪表：仪表数字化、智能化、多功能化、综合化、 柔性化。 机电一体化产品：机械产品结构简化，控制智能化。 智能接口：在计算机控制系统，特别是在较大型的工业 测 控系统中，用单片机进行接口的控制与管理，单片机 与主机的并行工作，大大提高了系统的运行速度。 智能民用产品
从功能上可分为: 5大部分
程序存储器 内部数据存储器、外部数据存储器 特殊功能寄存器 位地址空间
MCS—51单片机存储器空间结构图
（a） 程序存储器; （b） 内部数据存储器; （c） 外部数据存储器
(a)
(b)
(c)
2.4 MSC-51单片机I/O引脚
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 P0口 P1口 P2口 P3口
PSEN RD/ WR P2 P0 指令 PCL 输入 指令 PCL 输入 数据输入 数据输出 PCL PCH
TB2 Vcc
内部上拉 电阻(L1)
2. 输出为低
P1.X
1. 向引脚写 0
内部 CPU 总线
写锁存器
D
Q
0
1
M1
P1.X
Clk Q
输出 0
TB1
读引脚
2.4.1.4 输入引脚读 “高”
读锁存器
TB2 1. 向引脚写 1 MOV P1,#0FFH 内部上拉电 阻(L1) Vcc 2. MOV A,P1 外部引脚为高
专用化 带有可编程逻辑
DSP
FPGA——Xilinx, Altera,
etc
1.3 单片机应用
1.3.1单机应用
在一个应用系统中, 只使用1片单片机称为单机应用, 这 是目前应用最多的一种方式。
测控系统：工业控制系统、 自适应控制系统、 数据采集 系统等，达到测量与控制的目的。 智能仪表：仪表数字化、智能化、多功能化、综合化、 柔性化。 机电一体化产品：机械产品结构简化，控制智能化。 智能接口：在计算机控制系统，特别是在较大型的工业 测 控系统中，用单片机进行接口的控制与管理，单片机 与主机的并行工作，大大提高了系统的运行速度。 智能民用产品
从功能上可分为: 5大部分
程序存储器 内部数据存储器、外部数据存储器 特殊功能寄存器 位地址空间
MCS—51单片机存储器空间结构图
（a） 程序存储器; （b） 内部数据存储器; （c） 外部数据存储器
(a)
(b)
(c)
2.4 MSC-51单片机I/O引脚
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 P0口 P1口 P2口 P3口
PSEN RD/ WR P2 P0 指令 PCL 输入 指令 PCL 输入 数据输入 数据输出 PCL PCH
哈工大单片机教程—chap2—MCS-51单片机的硬件结构
其字节地址的末位是0H或8H可位寻址。
下面介绍SFR块中的某些寄存器。
表2-2
SFR的名称及其分布
1．堆栈指针SP
指示堆栈顶部在内部RAM块中的位置
复位后，SP中的内容为07H。
（1）保护断点
（2）现场保护 堆栈向上生长 2. 数据指针DPTR 高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄存器用 DPL表示。 3. I/O端口P0～P3 P0～P3分别为I/O端口P0～P3的锁存器。
(1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线 （低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS 型TTL负载。 (2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL 负载。 (3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8 位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。
(4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱 动4个LS型TTL负载。
2.4.4
位地址空间
211个（128个+83个）寻址位。位地址范围为： 00H～FFH。 内部RAM的可寻址位128个(字节地址20H～2FH)见表 2-3（P24）。
特殊功能寄存器SFR为83个可寻址位，见表2-4 （P24）。
表2-3
内部RAM的可寻址位及位地址
表2-4 SFR中的位地址分布
注意:准双向口与双向三态口的差别。 • 当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写 “1”。
• 准双向I/O口无高阻 “浮空”状态。
2.3 MCS-51的CPU 由运算器和控制器所构成 2.3.1 运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。
1．算术逻辑运算单元ALU
2．累加器A
使用最频繁的寄存器，可写为Acc。
P0口某一位的电路包括：
哈工大单片机课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
哈工大单片机课件
目
CONTENTS
单片机基础知识单片机硬件结构单片机软件编程单片机开发流程单片机实际应用案例
录
01
单片机基础知识
总结词：单片机是一种集成电路芯片，它集成了中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机的主要部件，具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。根据不同的应用需求，单片机可以分为多种类型，如8位单片机、16位单片机、32位单片机等。
编写程序代码
在开发环境中调试程序代码，确保程序功能正确实现。
调试程序代码
根据需要，优化程序性能，提高系统运行效率。
优化程序性能
对制作的电路板进行调试，确保硬件电路工作正常。
硬件调试
将程序代码烧录到单片机中，进行软件调试，确保软件行优化，提高系统整体性能和稳定性。
汇编语言
C语言
Keil uVision
Keil uVision是一款流行的单片机编程软件，支持多种单片机型号和C语言开发。它具有友好的用户界面和丰富的调试功能，方便开发者进行程序编写、调试和烧写。
IAR Embedded Workbench
IAR Embedded Workbench是一款专业的单片机编程软件，支持多种单片机型号和C/C语言开发。它具有强大的编译器、调试器和项目管理功能，可以提高开发效率。
智能仪表系统可以实现的功能包括：温度、压力、流量等物理量的测量与控制、数据存储与传输等。
智能仪表系统的发展趋势是高精度、高可靠性和智能化，以满足工业生产和科学研究的不断升级需求。
01
机器人控制系统是利用单片机技术实现机器人运动和行为的智能化控制，从而提高机器人的自主性和适应性。
单片机原理及应用_哈尔滨工业大学_1 第一讲单片机概述_2 11单片机基础知识
灵活性强
简单方便 易学易掌握
08
658*695*180（单位：mil）
价格低
几元到几十元不等
04
单片机基础知识
——单片机的特点
嵌入到各种应用系统中
05
单片机基础知识
——单片机的特点
单片机的分类
通用型
• 人们通常所说是指通 用型单片机 • 内部可开发的资源全 部提供给用户
专用型
• 针对特定用途 • 全面综合地考虑结构 最简化、可靠性和成 本的最佳化
8位单片机
16位单片机
32位单片机
06
单片机基础知识
——单片机的特点
单片机+外围电路，灵活构成各种应用系统 工 业 自 动 检 测 监 视 系 统
数 据 采 集 系 统
智能仪器仪表
温湿度自动控制系统
07
单片机基础知识
——单片机的特点
优点突出，前景广阔
体积小 价格低
性价比高
嵌入容易
单片机系统
用途广泛
单片机基础知识
Harbin Institute of Technology
主讲人 张毅刚
单片机基础知识
——什么是单片机？
单片机的组成
单片机实质是用于控制目的单片微型计算机，简称单片机。
01
单片机基础知识
单片机应用广泛
——单片机的应用领域？
工业自动化
自动检测与控制
智能仪器仪表
机电一体化设备
汽车电子
家用电器
02
单片机基础知识
两种典型封装形式
——单片机的外形封装
双列Байду номын сангаас插（DIP)
方型封装 （PLCC或TQFP封装）
单片机原理及应用_哈尔滨工业大学_1 第一讲单片机概述_1 导学
第1讲导学
Intel的8051已成为国内外公认的8位单片机标准体系结构，被许多厂家作为基核，并推出多种兼容机型，在世界范围内得到广泛应用。
美国ATMEL公司的AT89S5x系列单片机，尤其是该系列中的AT89S51/AT89S52仍是目前应用较为广泛的机型，也是单片机初学者首选的入门机型。
本讲介绍单片机的基础知识、发展历史、发展趋势及应用领域，本讲除了对AT89S51单片机作以简单介绍外，还对目前应用较为广泛的非8051内核单片机，如PIC、AVR单片机作以了说明。
最后对对嵌入式处理器家族中其他成员如DSP、嵌入式微处理器进行了概括性的介绍，以使读者对其有初步了解，为后续学习DSP、嵌入式微处理器打下基础。
单片机原理及应用——基于Proteus和keilc,哈尔滨工业大学出版社
单片机原理第1及章 单应片机基用础 ——基于Proteus和 keilc，哈尔滨工业
大学出版社
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第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 1.2 单片机的硬件结构 1.3 单片机的编程语言 1.4 本章小结
第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 随着信息技术的飞速发展，在这种情况下应运而生 的。
它将组成计算机的基本部件，包括CPU（Central Proc essing Unit）、ROM(Read Only Memory)、RAM（Rand om Access Memory）、定时器/计数器以及I/O（Input/Ou tput）接口等集成在一个芯片上，形成芯片级的微型计算 机，称作“单片机（Single Chip Microcomputer）”。
P1
P1
口
口
驱
驱
动
动
器
器
RAM 指针寄存器
SFR
128B RAM
A累加器 B寄存器
P0
P0
口
口
锁
驱
存
动
器
器
PSW 定时控制 指令寄存器
ALU
P3
P3
口
口
驱
驱
动
动
器
器
串行通信口 中断系统 定时、计数器
暂存器 1 暂存器2
SP
R0/R1
DPTR
PC
4K ROM
P2
P2
口
口
锁
驱
存
动
器
器
晶振
数据/程序 指针寄存器
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第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 1.2 单片机的硬件结构 1.3 单片机的编程语言 1.4 本章小结
第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 随着信息技术的飞速发展，在这种情况下应运而生 的。
它将组成计算机的基本部件，包括CPU（Central Proc essing Unit）、ROM(Read Only Memory)、RAM（Rand om Access Memory）、定时器/计数器以及I/O（Input/Ou tput）接口等集成在一个芯片上，形成芯片级的微型计算 机，称作“单片机（Single Chip Microcomputer）”。
P1
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口
口
驱
驱
动
动
器
器
RAM 指针寄存器
SFR
128B RAM
A累加器 B寄存器
P0
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口
口
锁
驱
存
动
器
器
PSW 定时控制 指令寄存器
ALU
P3
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口
口
驱
驱
动
动
器
器
串行通信口 中断系统 定时、计数器
暂存器 1 暂存器2
SP
R0/R1
DPTR
PC
4K ROM
P2
P2
口
口
锁
驱
存
动
器
器
晶振
数据/程序 指针寄存器
哈工大单片机张毅刚课件
仪表
单片机可以用于各种智能仪表，如电力仪表、水表、燃气表等，实现数据采集和传输。
02
工业控制
单片机在工业控制领域中应用广泛，如电机控制、温度控制等，具有可靠性高、抗干扰能力强等优点。
单片机编程语言及开发环境
02
良好的可读性和可维护性
高效率和高可靠性
广泛应用
C语言
Keil C51
单片机内部的存储器有限，通常需要扩展外部存储器以存储更多的数据。
了解资源的性质
在使用单片机内部资源前，需要了解每种资源的性质、特点和适用范围，以便正确地使用它们。
阅读相关资料
可以阅读单片机相关的技术手册、芯片手册等，了解单片机内部资源的具体使用方法。
编程实现
根据具体的应用场景，可以通过编程实现单片机内部资源的控制和使用。
Ethernet通信
使用以太网接口进行数据传输，实现局域网通信。
USB通信
使用USB接口进行数据传输。
使用红外线进行数据传输。
红外通信
蓝牙通信
Zigbee通信
使用蓝牙技术进行无线数据传输。
一种低速率的无线通信协议，适用于智能家居和其他物联网应用。
03
与其他外设的通信
02
01
单片机应用系统的设计流程
支持多种单片机编程
01
CodeWarrior是针对多种单片机编程的集成开发环境（IDE），支持多种芯片类型和应用场景。
CodeWarrior
功能强大且易用
02
CodeWarrior具有强大的功能和丰富的工具，同时具有易用的界面和操作流程，方便开发人员进行单片机应用开发。
提供完整的工具链
03
CodeWarrior提供了完整的工具链，包括编译器、汇编器、链接器、调试器等，方便开发人员进行单片机应用开发。
单片机可以用于各种智能仪表，如电力仪表、水表、燃气表等，实现数据采集和传输。
02
工业控制
单片机在工业控制领域中应用广泛，如电机控制、温度控制等，具有可靠性高、抗干扰能力强等优点。
单片机编程语言及开发环境
02
良好的可读性和可维护性
高效率和高可靠性
广泛应用
C语言
Keil C51
单片机内部的存储器有限，通常需要扩展外部存储器以存储更多的数据。
了解资源的性质
在使用单片机内部资源前，需要了解每种资源的性质、特点和适用范围，以便正确地使用它们。
阅读相关资料
可以阅读单片机相关的技术手册、芯片手册等，了解单片机内部资源的具体使用方法。
编程实现
根据具体的应用场景，可以通过编程实现单片机内部资源的控制和使用。
Ethernet通信
使用以太网接口进行数据传输，实现局域网通信。
USB通信
使用USB接口进行数据传输。
使用红外线进行数据传输。
红外通信
蓝牙通信
Zigbee通信
使用蓝牙技术进行无线数据传输。
一种低速率的无线通信协议，适用于智能家居和其他物联网应用。
03
与其他外设的通信
02
01
单片机应用系统的设计流程
支持多种单片机编程
01
CodeWarrior是针对多种单片机编程的集成开发环境（IDE），支持多种芯片类型和应用场景。
CodeWarrior
功能强大且易用
02
CodeWarrior具有强大的功能和丰富的工具，同时具有易用的界面和操作流程，方便开发人员进行单片机应用开发。
提供完整的工具链
03
CodeWarrior提供了完整的工具链，包括编译器、汇编器、链接器、调试器等，方便开发人员进行单片机应用开发。
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.
3
表10-1 LED段码（8段）
显示字符 共阴极 共阳极 显示字符 共阴极 共阳极
段码 段码
段码 段码
0
3FH
C0H
c
39H
C6H
1
06H
F9H
d
5EH
A1H
2
5BH
A4H
E
79H
86H
3
4FH
B0H
F
71H
8EH
4
66H
99H
P73H8CHFra bibliotek56DH
92H
U
3EH
C1H
6
7DH
82H
T
31H
CEH
LJMP PKEY2
;S2键按下，转PKEY2处理
KEY3: CJNE A,#1BH,KEY4 ;S3未按下，转KEY4
LJMP PKEY3
;S3按下，转PKEY3处理
KEY4: CJNE A,#17H,KEY5 ;S4键未按下，转KEY5
LJMP PKEY4
;S4按下，转PKEY4处理
KEY5: CJNE A,#0FH,PASS ;S5未按下，转RETURN
1. 静态显示方式
各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。
每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的锁存器 输出相连。
显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持 不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。
图10-3: 4位静态LED显示器电路。该电路各位
可独立显示。
.
7
2. 动态显示方式
所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O
7
07H
F8H
y
6EH
91H
8
7FH
80H
H
76H
89H
9
6FH
90H
L
38H
C7H
A
77FH
88H
“灭”
00H
FFH
b
7CH
83H
…
…
…
.
4
表10-1只列出了部分段码，可根据实际情况选用。
另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的 位决定。例如表10-1中8段LED段码是按格式：
而形成的， “0”的段码为3FH（共阴）。反之，如 将格式改为下列格式：
相比，要节省很多的I/O口线。
.
19
（1）行列式键盘工作原理
无键按下，该行线为高电平，当有键按下时， 行线电平由列线的电平来决定。
由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发 生影响，必须将行、列线信号配合起来并作适当的处 理，才能确定闭合键的位置。
（2）按键的识别方法
a. 扫描法
图10-10（b）中3号键被按下为例，来说明此键 时如何被识别出来的。
.
20
识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行：
第10章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接 口设计
输入外设：键盘、BCD码拨盘等； 输出外设：LED显示器、LCD显示器、打印机等。
10.1 LED显示器接口原理 LED(Light Emitting Diode):发光二极管的缩写。
显示器前面冠以“LED”。
10.1.1 LED显示器的结构
则 “0”的段码为7EH（共阴）。
字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以“a”
段对应段码的最低位。
.
5
10.1.2 LED显示器工作原理 图10-2是4位 LED显示器的结构原理图。
N个LED显示块有N位位选线. 和8×N根段码线。 6
段码线控制显示的字型，
位选线控制该显示位的亮或暗。
静态显示和动态显示两种显示方式。
基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软 件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。
当键松开时，行线变高，软件延时10ms后，行线仍为 高，说明按键已松开。
采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。
.
12
10.2.2 键盘接口的工作原理
独立式按键接口和行列式键盘接口。
1.独立式键盘接口 各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检
口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由
相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。
.
8
图10-4：4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一 个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。
.
9
图10-5为8位LED动态显示2003.10.10的过程。
图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通 显示，其余位则是熄灭的；
测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。
此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。
图10-7（a）为中断方式的独立式键盘工作电路
图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。
.
13
.
14
图10-8为8255A扩展I/O口的独立式按键接口电路。
.
15
图10-9用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电
图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的 同时显示的字符。
.
10
10.2 键盘接口原理 1. 键盘输入的特点
键盘：一组按键开关的集合。 行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合， 输出波形如图10-6。
.
11
2. 按键的确认
检测行线电平 高电平：断开；低电平：闭合，
3.如何消除按键的抖动 常用软件来消除按键抖动。
LJMP PKEY5
;S5按下，转PKEY5处理
RETURN:RET
;重键或无键按下，从子程序返回
识别和编程简单，用在. 按键数较少的场合。 18
2. 行列式(矩阵式)键盘接口
用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成， 按键位于行、列的交叉点上。如图10-10所示。
按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘
路。
.
16
对图10-9独立式键盘编程，软件消抖，查询方式检
测键的状态。仅有一键按下时才有效才处理。
KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；键盘端口地址BFFFH
MOVX A,@DPTR ；读键盘状态
ANL A,#1FH MOV R3,A LCALL DELAY10
；屏蔽高三位 ；保存键盘状态值 ；延时10ms去键盘抖动
常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一 个小数点“dp”段）。
有共阳极和共阴极两种。如图10-1所示。
.
1
.
2
为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码 （或称字型码）。
提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字 节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：
按上述格式，8段LED的段码如表10-1所示。
MOVX A,@DPTR ；再读键盘状态
ANL A,#1FH
；屏蔽高三位
CJNE A,R3,RETURN ；两次不同，抖动引起转RETURN
CJNE A,#1EH,KEY2 ；相等，有键按下，不等转KEY2
.
17
LJMP PKEY1
;是K1键按下，转K1键处理 ；子程序PKEY1
KEY2: CJNE A,#1DH,KEY3 ;S2键未按下，转KEY3