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单片机原理及应用(第二讲)

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单片机原理及应用(课件)

单片机原理及应用(课件)


输出接口
实现单片机向外部设备输出信号的功能。
输入输出接口的扩展
通过I/O口的扩展，可以实现更多设备的控 和信号的采集。
03 单片机编程语言与开发环 境
单片机编程语言概述
单片机编程语言分类
根据单片机的特性和应用需求，单片机编程语言可分为机器语言、汇 编语言和高级语言。
机器语言
机器语言是直接用二进制代码编写的语言，是单片机能够直接识别的 唯一语言。
物联网时代单片机的应用前景
1 2
智能感知
单片机作为物联网感知层的重要组件，能够实现 各种传感器数据的采集和处理，为上层应用提供 可靠的数据支持。
无线通信
单片机集成无线通信模块，可以实现远程数据传 输和控制，为物联网应用提供了便利的通信手段。
3
边缘计算
单片机具备强大的计算能力，可以实现边缘计算 功能，减轻云端负担，提高数据处理速度和实时 性。
汇编语言
汇编语言是一种低级语言，使用助记符表示指令，易于理解和记忆。
高级语言
高级语言是一种更接近自然语言的编程语言，如C、C等，具有更高 的编程效率和可移植性。
C语言在单片机开发中的应用
C语言的优势
C语言具有高效、可移植性强、易于维护等优点，适合用于单片 机开发。
C语言的移植性
由于C语言是一种高级语言，其代码可以在不同的单片机平台上 进行移植，提高了代码的可重用性。
按键输入是单片机应用中常 见的输入方式之一，通过按 键可以实现对单片机程序的
触发和控制。
具体实现方法：将按键的一 端连接到单片机的I/O端口，
另一端接地。当按键被按下 时，I/O端口会收到一个低电
平信号，单片机程序通过检 测这个信号的变化可以判断
《单片机原理及应用》PPT课件全集

《单片机原理及应用》PPT课件全集

化为机器码。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
精品课件-单片机原理与应用技术(黄惟公)-第2章

精品课件-单片机原理与应用技术(黄惟公)-第2章


第 2 章 MCS-51单片机基本结构
(4) 存储器的编程(烧录)方式，如ISP(在系统编程)和 IAP(在应用编程)，可以通过并口、串口或专门引脚烧录程序。
(5) 通信功能的增强，有2个串口、I2C总线、ISP、USB总 线、CAN总线、自带TCP/IP协议等。
(6) JTAG调试型。 目前在世界上较有影响、在国内市场份额较大的MCS-51系 列单片机有Intel、Atmel、Philips、Cygnal、SST、STC等公 司的产品，读者可以访问它们的网站，随时获取最新的 信息。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2. 增强型 增强型有8032、8052、89C52等，此类型单片机内的ROM和 RAM容量比基本型增大了一倍，同时把16位定时/计数器增为3 个。增强型的代表产品是89C52，其基本配置如下： ● 8位CPU； ● 8 KB片内ROM； ● 256 B可使用的片内RAM； ● 26个特殊功能寄存器； ● 32线并行I/O接口； ● 3个16位定时/计数器； ● 1个全双工的串行接口； ● 6个中断源、2个中断优先级的中断结构。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2.3 MCS-51存储器组织
存储器用于存放程序与数据。半导体存储器由一个个单元 组成，每个单元有一个编号(称为地址)，一个单元存放一个8 位的二进制数(一个字节)。
计算机的存储器地址空间有两种结构形式：普林斯顿结构 和哈佛结构，图2.4所示是具有64 KB地址的两种结构图。
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(a)
VCC
用
P0.0
户
P0.1
I/O
单片机原理及应用电子版教材pptx

单片机原理及应用电子版教材pptx

汇编语言指令集 详细讲解单片机常用的汇编语言指令，包括数据 传送、算术运算、逻辑运算、位操作等指令。
3
汇编语言编程实例
通过具体案例，演示如何使用汇编语言进行单片 机程序开发，包括程序结构、编程规范、调试技 巧等。
C语言编程
C语言在单片机中的应用
01
阐述C语言在单片机领域的优势以及适用场景。
单片机C语言编程基础
生产流程自动化
通过单片机控制电机、气缸、传 感器等设备，实现对生产流程的 自动化控制和优化。
数据采集与处理
通过单片机对生产线上的各种数 据进行实时采集和处理，提高生 产效率和产品质量。
故障诊断与预警
通过单片机对生产线上的设备进 行故障诊断和预警，减少故障停 机时间，提高生产效率。
汽车电子控制系统设计
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的 高性能16位和32位单片机，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也不断扩 展。
单片机应用领域
智能家居
智能照明、智能安 防、智能家电等。
交通运输
汽车电子、航空航 天、轨道交通等。
工业控制
自动化生产线、机 器人控制、电机驱 动等。
定时/计数器编程方法
使用单片机的定时/计数器时，需要先进行初始化设置，包 括选择工作模式、设置计数值、启动定时/计数器等。然后， 在程序中编写相应的中断服务程序，以处理定时/计数器产 生的中断请求。
中断程序设计与实例分析
要点一
中断程序设计步骤
确定中断源及优先级 -> 编写中断服务程序 -> 在主程序中开 启中断 -> 运行并调试程序。
医疗设备
医疗仪器、健康监 测设备等。
单片机原理与应用技术(第2版)电子课件

单片机原理与应用技术(第2版)电子课件


单片机汇编语言编程
01
单片机汇编语言是针对特定单片机的低级语言，可 以直接控制硬件。
02
单片机汇编语言具有执行速度快、代码效率高等优 点，但在可读性和可维护性方面较差。
03
单片机汇编语言适用于对硬件操作和控制要求较高 的场合，如底层驱动程序开发等。
单片机软件开发的工具与环境
单片机软件开发的工具与环境 包括集成开发环境（IDE）、编 译器、调试器等。
家电智能控制
通过单片机对家电设备进行智能化改造，实现语 音控制、手机APP控制等功能，提升用户的使用 体验。
智能环境监测
单片机可以与传感器配合，实时监测室内空气质 量、温湿度等环境参数，并根据用户设定自动调 节环境状态。
单片机在工业控制中的应用
01
02
03
自动化流水线控制
单片机可以用于自动化流 水线的控制系统中，实现 生产线的顺序控制和逻辑 控制。
02
单片机硬件结构
单片机的核心部件
中央处理器(CPU)
负责执行指令和控制单片机各部分协调工作 。
输入输出接口
实现单片机与外部设备的信息交互。
存储器
分为程序存储器和数据存储器，用于存储程 序和数据。
定时器/计数器
用于产生定时信号和控制外部事件计数。
单片机的存储器结构
ROM（只读存储器）：存储固定不变的程序和数 据。
发展趋势
随着嵌入式系统技术的不断发展，单片机在性能、集成度和智能化方面将不断提升，以满 足更复杂和多样化的应用需求。
物联网技术与单片机
物联网技术概述
物联网是指通过网络技术实现物品之间的互联互通，实现 智能化识别、定位、跟踪和管理等功能。
单片机在物联网中的应用
单片机原理及应用 第二章

单片机原理及应用 第二章


寄存器

累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通 过暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用 累加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。

寄存器B 寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使 用。运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保
存了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可 作为存放中间结果的暂存寄存器使用。

程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中，
PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示无符 号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外， 循环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。 AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则AC=0；
7406
2 4 6 8 2 4 6 8
22
1
74ls08A
22
OE
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE

ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或I/O时，用于锁存低八位地址，以 实现低八位地址与数据的隔离。由于ALE以1/6的振荡频率 固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉
《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012

《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012


• 片内容量为4KB，地址范围为0000H～0FFFH。 • 片外最多可扩至64KB ROM/EPROM，地址范围为 1000H～FFFFH。 • 片内外统一编址。 • ROM的寻址方式： • 1）当 EA=“1”时：
– 在0000～0FFFH范围内执行片内ROM中的程序，当指令地址超 过0FFFH 后就自动转向片外ROM中取指令。
• 四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0~P3 • 两个定时/计数器
– 每个定时/计数器都可以设置成计数或定时方式
• 一个全双工UART的串行I/O口
– 可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信
• 五个中断源的中断控制系统
MCS-51系列单片机的性能
表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。
什么是入口地址？
0023H
2 数据存储器 • 一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空 间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部 分。片内、片外独立编址。 片外RAM： 最大范围：0000H～FFFFH， 64KB；用指令MOVX访问。 片内RAM： 最大范围：00H～FFH，256B； 用指令MOV访问。 又分为两部分：低128B（00～ 7FH）为真正的RAM区，高128B （80～FFH）为特殊功能寄存器 （SFR）区。如右图所示。
第二章 89C51单片机的结构和原理
• • • • • 2.1 89C51单片机的结构 2.2 89C51的引脚及其功能 2.3 CPU时序 2.4 复位操作 2.5 89C51单片机的低功耗工作方式
2.1 89C51单片机的结构
89C51单片机内部结构示意图如下所示： 外部时钟源 外部事件计数输入
振荡器和时序 OSC
单片机原理及应用第二版

单片机原理及应用第二版

单片机原理及应用第二版
单片机是一种集成了中央处理器、存储器和输入输出端口的微型计算机系统，
它广泛应用于各种电子设备中，如家用电器、汽车电子、工业控制等领域。

本文将从单片机的基本原理和应用方面进行介绍，帮助读者更好地理解和应用单片机技术。

首先，我们来了解一下单片机的基本原理。

单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行程序指令和控制系统的运行。

单片机还包括存储器（RAM
和ROM）、定时器、串行通信接口、模拟数字转换器（ADC）等外设，这些外设
可以帮助单片机实现各种功能。

单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信，实现对外部环境的监测和控制。

在单片机的应用方面，它可以用于各种控制系统中。

例如，我们可以利用单片
机设计一个智能家居系统，实现对灯光、空调、窗帘等设备的远程控制。

此外，单片机还可以应用于汽车电子系统中，如发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统等。

在工业控制领域，单片机也被广泛应用于自动化生产线、机器人控制等方面。

除了以上应用，单片机还可以用于各种嵌入式系统中。

嵌入式系统是一种特殊
的计算机系统，它通常被嵌入到其他设备中，用于控制和监测设备的运行。

单片机作为嵌入式系统的核心，可以帮助实现各种智能设备，如智能手表、智能家居、智能工业设备等。

总的来说，单片机作为一种微型计算机系统，具有广泛的应用前景。

通过学习
单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用单片机技术，为各种电子设备的设计和开发提供技术支持。

希望本文能够帮助读者更好地了解单片机，并在实际应用中发挥其潜力。

单片机原理与应用技术(第2版)电子课件

单片机原理与应用技术(第2版)电子课件


指令系统
指令格式
单片机的指令由操作码和操 作数组成。不同的指令格式 决定了单片机的功能和灵活 性。
地址寻址方式
单片机可以通过直接寻址、 间接寻址和相对寻址等多种 方式访问内部存储器和外部 存储器。
数据寻址方式
单片机可以通过立即寻址、 寄存器寻址和变址寻址等方 式处理和传输数据。
外部扩展
输入输出口
总结与展望
通过本电子课件的学习，我们深入了解了单片机的原理、应用和编程。期待 您在未来的项目中运用这些知识，开创更加美好的未来！
单片机的输入输出口可以连接各 种外部设备，如传感器、显示器 和通信接口。
端口地址设置
通过正确设置端口地址，我们可 以实现单片机与外部设备之间的 数据传输和控制。
中断控制
中断是单片机处理实时事件的一 种机制，可以提高系统的响应能 力。
单片机的编程
1
汇编语言
汇编语言是用于编写单片机程序的低级
编程实例
2
单片机原理与应用技术 (第2版)电子课件
欢迎来到单片机原理与应用技术的电子课件。在这里，我们将深入探讨单片 机的基本原理、工作方式和应用领域。通过丰富的内容和精心设计的布局， 我们将带您领略单片机的奥秘和魅力。
单片机概述
单片机是一种集成电路，它集中了微处理器、存储器和输入输出设备。它被 广泛应用于电子产品、自动化控制和嵌入式系统中。
通过将数据输出到单片机的输入口，我们可以控制数码管显示不同的数字和字符，实现有趣的显示效果。
实验三: 温度测量
通过连接温度传感器到单片机的输入口，我们可以测量环境的温度并进行实 时的温度显示和控制。
实验四: 按键输入
通过连接按键到单片机的输入口，我们可以实现用户的交互操作，例如控制 LED灯的开关和数码管的显示。
《单片机原理》第二章课件

《单片机原理》第二章课件

《单片机原理》第二章课 件
这是《单片机原理》第二章的课件。通过本章的学习，您将了解单片机的概 述、应用领域、工作原理、常用单片机介绍以及单片机的编程基础等知识。
单片机概述
什么是单片机？
单片机是一种集成电路，在一块芯片上集 成了处理器、内存、输入输出接口和其他 功能。
单片机的组成部分
单片机由中央处理器（CPU）、存储器 （RAM、ROM）、输入输出接口（IO）、 定时器/计数器和串行通信接口等组成。
2
常用编程指令和语句
掌握常用的单片机编程指令和语句，如赋值语句、条件语句和循环语句等。
3
调试和测试
学习如何调试和测试单片机程序，确保程序的正确性和可靠性。
单片机接口与扩展
数字输入输出口的使用
学习如何配置和使用单片机的数字输入输出 口，实现数字信号的输入输出和控制。
模拟输入输出口的使用
了解模拟输入输出口的原理和使用方法，实 现模拟信号的采集和输出。
课程总结
总结本章要点
回顾本章的重要内容，总结单片机原理及其应 用领域的关键要点。
后续学习建议
提示学员如何继续学习和深入了解单片机原理， 推荐相关的学习资源和实践项目。
单片机的应用领域
单片机广泛用于家电、通信、汽车、工控 等领域，实现控制、通信和数据处理等功 能。
常用单片机的介绍
常见的单片机包括有特定的特 性和应用领域。
单片机编程基础
1
程序结构及编写方法
了解单片机程序的基本结构，学习如何编写有效的单片机程序。
2024版单片机原理及其应用PPT课件讲义

2024版单片机原理及其应用PPT课件讲义


并行扩展应用实例
分析并行扩展在存储器扩 展、I/O端口扩展等方面的 应用实例，包括电路图、 程序设计及实现方法。
串行扩展技术及应用实例分析
1 2 3
串行通信基础 介绍串行通信的基本概念、通信协议（如UART、 I2C、SPI等）及数据传输方式（异步、同步）。
串行接口芯片
阐述串行接口芯片的工作原理、常见类型（如 MAX232、TL16C550等）及其与单片机的连接 方式。
数据格式和传输速率等。
串行通信优缺点
串行通信具有传输距离远、成本 低等优点，但传输速度相对较慢。
串行接口电路组成和工作原理
串行接口电路组成
串行接口电路主要由发送器、接收器、控制逻辑和电平转换电 路等组成。
工作原理
在发送数据时，发送器将并行数据转换为串行数据，然后通过 传输线发送给接收器；接收器将接收到的串行数据转换为并行 数据，供后续电路处理。控制逻辑负责协调发送器和接收器的 工作，确保数据传输的正确性。
等，定位软件故障。
THANK YOU
感谢聆听
选择合适的单片机型号
根据系统需求选择合适的单片机型号， 考虑处理速度、存储容量、外设接口 等因素。
设计合理的电路结构
简化电路结构，减少元器件数量，降 低系统复杂度和成本。
考虑电磁兼容性
合理布局布线，采取屏蔽、滤波等措 施，提高系统电磁兼容性。
调试技巧
使用示波器、逻辑分析仪等工具进行 信号测试和分析，定位硬件故障。
03
人机交互设备应用实例
分析人机交互设备在单片机系统中的应用实例，包括电路图、程序设计
及实现方法。例如，基于单片机的简易计算器设计，通过键盘输入数据，
显示器显示结果，实现基本计算功能。

单片机原理与应用教学课件(完整版)


03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令格式及寻址方式
指令格式
通常由操作码和操作数组成，操作码指明操作性质 ，如数据传送、算术运算、逻辑运算等；操作数指 定参与操作的数据及数据所在地址。
寻址方式
包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址 、相对寻址等。不同的寻址方式适用于不同的场合 ，具有不同的特点和优势。
可移植性
C语言具有良好的跨平台特性，编写的程序可轻松 移植到不同型号的单片机上。
丰富的库函数
C语言提供了丰富的库函数，可大大简化单片机程 序的开发过程。
Keil C51编译器使用教程
01
02
03
04
05
安装Keil C51编 …
创建工程文件
编写源代码
编译与链接
调试与仿真
下载并安装Keil C51编译器 ，配置相关环境变量。
中断概念
中断是指CPU在执行程序的过程中，由 于外部或内部事件（如输入/输出操作、 定时器溢出等）的请求，暂时停止当前 程序的执行，转而去处理该事件，处理 完毕后再返回原程序继续执行的过程。
VS
中断处理过程
中断处理过程包括中断请求、中断响应、 中断服务和中断返回四个阶段。在中断请 求阶段，外部或内部事件向CPU发出中断 请求信号；在中断响应阶段，CPU响应中 断请求，保存现场信息并转入中断服务程 序；在中断服务阶段，CPU执行中断服务 程序，处理中断事件；在中断返回阶段， CPU恢复现场信息并返回原程序继续执行 。
数据传送类指令详解
MOV指令
用于在内部RAM、特殊功能寄存器SFR、累 加器A之间或它们与数据存储器RAM之间进 行数据传送。
MOVC指令

单片机原理与应用第二章


定义：指令中给出的操作数是一个可单独寻址的位地址， 这种寻址方式称为位寻址方式。
特点：位寻址是直接寻址方式的一种，其特点是对8位 二进制数中的某一位的地址进行操作。
寻 址 范 围 ： 片 内 RAM 低 128B 中 位 寻 址 区 、 部 分 SFR （其中有83位可以位寻址）。
可位寻址的位地址的表示形式如下：
2.2 MCS-51单片机的寻址方式 2.2.2 直接寻址
定义：将操作数的地址直接存放在指令中，这种寻址 方式称为直接寻址。 特点：指令中含有操作数的地址。该地址指出了参与 操作的数据所在的字节单元地址或位地址。计算机执 行它们时便可根据直接地址找到所需要的操作数。 寻址范围：ROM、片内RAM区、SFR和位地址空间。
2.2 MCS-51单片机的寻址方式
2.2.3 寄存器寻址
定义：操作数存放在MCS-51内部的某个工作寄存器 Rn （R0～R7）或部分专用寄存器中，这种寻址方式称为寄存 器寻址。 特点：由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数。存放操 作数的寄存器在指令代码中不占据单独的一个字节，而是嵌 入（隐含）到操作码字节中。 寻址范围：四组通用寄存器Rn（R0～R7）、部分专用寄存 器（ A, B, DPTR, Cy ）。
3．伪指令
（8）数据地址赋值伪指令DATA 格式：字符名称x DATA 表达式n 功能：把表达式n的值赋值给左边的字符名称x。n可 以是数据或地址，也可以是包含所定义的“字符名称 x”在内的表达式，但不能是汇编符号。 DATA与EQU的主要区别是：EQU定义的“字符名称” 必须先定义后使用，而DATA定义的“字符名称”没 有这种限制。所以，DATA伪指令通常用在源程序的 开头或末尾。
128～+127，主要用于相对转移指令，以形成转移的目的地址。 DPTR：数据指针，用于寄存器间接寻址方式和变址寻址方式。

《单片机原理及应用》教学大纲

《单片机原理及应用》教学大纲课程名称：单片机原理及应用课程类型：专业选修学时安排：32学时课程简介：本课程通过对单片机的原理和应用进行深入讲解，使学生掌握单片机编程的基本原理和方法，并能够应用单片机完成各种实际任务。

通过理论教学和实验实践相结合的方式，培养学生的综合应用能力和解决实际问题的能力。

教学目标：1.理解单片机系统的基本组成部分以及其工作原理。

2.掌握单片机编程的基本方法和技巧。

3.能够应用单片机完成各种实际任务。

4.学会使用相关工具和设备进行单片机的开发和调试。

教学内容：第一讲：单片机的概述与发展（2学时）1.单片机的定义和概述2.单片机的发展历程3.单片机在各个领域的应用案例第二讲：单片机的基本结构与工作原理（4学时）1.单片机的硬件结构2.单片机的内部组成单元及其功能3.单片机的时序控制原理第三讲：单片机的编程语言（4学时）1.C语言在单片机编程中的应用2.汇编语言在单片机编程中的应用3.嵌入式系统开发工具的介绍第四讲：单片机的输入输出（4学时）1.单片机的输入输出端口2.数字输入输出接口3.模拟输入输出接口4.中断控制和输入输出延时第五讲：单片机的中断与定时器（4学时）1.单片机的中断原理和中断服务程序编写方法2.定时器在单片机中的应用3.PWM技术在单片机中的应用第六讲：单片机的通信接口（4学时）1.串口通信的原理和应用2.并行通信的原理和应用3.I2C和SPI通信协议介绍4.单片机与外设的通信接口设计第七讲：单片机的应用案例（6学时）1.温度测量与控制系统2.智能家居控制系统3.电机控制系统4.通信设备控制系统5.其他实时控制系统案例第八讲：实验探究（4学时）1.单片机的基本操作实验2.单片机的输入输出实验3.单片机的中断和定时器实验4.单片机的通信接口实验教学方法：1.课堂讲授：通过理论教学，向学生传授单片机的基本原理和知识。

2.实验实践：通过实验教学，让学生亲自动手制作单片机相关应用电路，并进行调试和测试。

《单片机原理及应用》PPT 2 单片机基本概念

《单片机原理及应用》PPT 2 单片机基本概念在现代电子技术领域，单片机扮演着至关重要的角色。

它宛如一个小巧却强大的“大脑”，掌控着各种电子设备的运行。

那么，什么是单片机呢？让我们一起来揭开它的神秘面纱。

单片机，全称为单片微型计算机（SingleChip Microcomputer），是将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口（I/O 接口）等功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。

它具有体积小、功能强、性价比高、应用广泛等特点。

从外观上看，单片机通常是一个小小的芯片，但其内部却蕴含着复杂的电路和逻辑。

它的核心是 CPU，负责执行各种指令和运算。

存储器则用于存储程序和数据，就像是单片机的“记忆库”。

输入输出接口则使单片机能够与外部世界进行通信，接收外部的信号输入，并将处理结果输出给外部设备。

单片机的工作原理可以简单地理解为：通过程序的控制，单片机从输入接口接收外部的信息，然后 CPU 对这些信息进行处理和运算，最后通过输出接口将结果输出。

这个过程不断循环，实现了对外部设备的控制和数据处理。

单片机的种类繁多，按照不同的分类标准可以分为多种类型。

按照数据位数，可以分为 4 位、8 位、16 位和 32 位单片机。

位数越高，处理能力越强，但价格也相对较高。

按照存储类型，可以分为 ROM 型、EPROM 型和 EEPROM 型等。

不同类型的单片机适用于不同的应用场景。

在实际应用中，单片机无处不在。

从家用电器如洗衣机、微波炉、空调，到工业控制领域的自动化生产线、机器人，再到汽车电子、医疗设备、智能仪表等，都能看到单片机的身影。

例如，在智能温度控制系统中，单片机可以实时采集温度传感器的数据，并根据设定的温度范围控制加热或制冷设备的运行，从而实现精确的温度控制。

单片机的开发需要一定的硬件和软件支持。

硬件方面，需要开发板、编程器等设备。

软件方面，需要使用专门的编程语言和开发工具。

常见的编程语言有汇编语言和 C 语言。

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若按执行时间来分为单周期、双周期，只有乘、 除法为4个机器周期。
指令时序，分为取指令阶段和指令执行阶段。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
五、MCS-51的复位和复位电路
1、复位操作
在MCS-51单片机的RESET引脚上加2个以上机器周期 的高电平，即可达到复位。复位后PC值为0000H，单片 机从此单元开始执行程序，RAM内容不受影响，其他寄 存器内容见下表所示。
内外程序存储器选择控制端（片内程序存储器选择 引脚）。接高电平时，片内程序存储器为地址低端4KB ROM/EPROM（即0000H~0FFFH）；接低电平时，不使用片 内程序存储器（不管有无），只访问片外程序存储器， 8031此引脚接地。
2、通过堆栈操作实现子程序的调用，首先就要把
（
）的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，
（1）程序计数器PC 一个基本的寄存器，也是一个独立的计数器，存放着
下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。
（2）指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 存放指令操作码的专用寄存器，输出给指令译码器进
行译码，译码结果送控制逻辑电路，发出各种控制信号。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
二、MCS-51存储器的结构
所选的4组工作寄存器 0组（内部RAM地址00H~07H） 1组（内部RAM地址08H~0FH） 2组（内部RAM地址10H~17H） 3组（内部RAM地址18H~1FH）
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、控制器
单片机运行的控制部件，由程序计数器、程序地址寄 存器、指令寄存器IR、指令译码器等逻辑控制电路组成。
MCS-51单片机定义每12个时钟周期为一个机器周期，并 将其分为6个状态（S1~S6），每个状态又分成2拍（P1、 P2）。
见书33页，图2-14 （3）指令周期
执行一条指令所需的时间。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
说明： MCS-51单片机指令按字节分为单字节、双字节、
三字节指令。MCS-51指令系统中大部分是单字节和双 字节指令。
中断源 外部中断0（INT0）
定时器0（T0） 外部中断1（INT1）
定时器1（T1） 串行口
入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
注意：① MCS-51单片机复位后，PC值为0000H，因此 程序是从0000H开始执行的。
② 两条读程序存储器指令： MOVC A,@A+DPTR MOVC A,@A+PC
程序存储器
数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
三、并行I/O端口
P0、P1、P2、P3，四个双向8位端口。
1、P0口： 字节地址：80H；位地址：80H~87H。 某位结构如下：
读锁存器
地址/数 据
控制
Vcc
内部总线
D 锁Q
存
写入
CP 器 Q
MUX
P0.X
读引脚
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
7、如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个 引脚的状态，来大致判断MCS-51单片机正在工作？
8、判断下列说法是否正确：
（1）、8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。 （2）、区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可
靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。 （3）、在MCS-51单片机中，为使准双向的I/O 口工作
2、内部数据存储器 片内数据存储器（RAM）共有128个字节，其结构
可用图示说明。
第二讲
片内地址： 30H~7FH 20H~2FH 18H~1FH 10H~17H 08H~0FH 00H~07H
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
用户RAM区 （堆栈、数据缓冲区）
可位寻址区
第3组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
四、时钟电路与时序
1、时钟电路 两种方式
（1）内部时钟方式 常用方式，晶振频率范围通常在1.2MHz~12MHz 之间。
XTAL1 C1
晶 振 C2
XTAL2
8031 8051 8751
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）外部时钟方式 使用外部振荡脉冲信号，连接方式如下：
第2组工作寄存器区 R0~R7
第1组工作寄存器区 R0~R7
第0组工作寄存器区 R0~R7
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
3、特殊功能寄存器（SFR）
CPU对各种功能部件的控制是用特殊功能寄存器来实 现的。共有21个，其地址分布在80H~FFH范围内。
见书21~22页，各特殊功能寄存器符号、名称以及 地址。今后将逐步熟悉和应用这些寄存器。
IP
×××00000B SBUF ××××××××B
IE
0××00000B PCON 0×××0000B
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、复位电路
通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 可见书35、36页几种常用简单的复位电路。
本章思考题
1、说明MCS-51单片机的引脚EA的作用，该引脚接 高电平和低电平时各有何种功能？
与程序存储器不同。
第二讲
FFFFH
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
FFFFH
EPROM
1000H
FFH
特殊 功能
80H 存储器
0FFFH
0FFFH
7FH
（EA=1）
（EA=0）
片内RAM
RAM （I/O）
0000H
0000H
00H
0000H
片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
EA引脚接高电平，程序将从片内程序存储器开始执 行，当PC值超出片内容量时，自动转向片外程序存储器 空间。
EA引脚接低电平，只能用片外的程序存储器，即程 序将从片外程序存储器中开始执行。
（2）程序存储器的开始部分的一些单元固定用于中 断源的中断服务程序的入口地址，如下规定：
的内容。
（4）程序状态寄存器PSW 8位，属特殊功能寄存器。很重要，须牢记。格式如
下: (字节地址为 D0H)
D7 D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Cy Ac F0 RS1 RS0 OV -- P
PSW
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
RS1、RS0：4组工作寄存器区选择控制位。
RS1 RS0 00 01 10 11
（4）串行数据缓冲器SBUF 用于存放发送或接收的串行数据，实际上是两个寄存
器，一个为发送寄存器，一个为接收寄存器，共用一个地 址和符号。
（5）定时器/计数器 两个16位定时器/计数器T0、T1分别由四个8位SFR寄
存器TH1、TL1、TH0、TL0组成。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
TTL
外部时 钟信号
Vcc XTAL2
XTAL1 Vss
（3）时钟信号的输出 见书24页，图2.16
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
2、机器周期和指令周期 （1）时钟周期 晶体振荡频率fosc的倒数，即Tosc=1/ fosc
（2）机器周期 CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
（1）堆栈指针SP MCS-51单片机的堆栈应用与一般微处理器一样。这
里堆栈区在片内RAM中，SP指向堆栈顶。SP的复位初始值 为07H。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（2）数据指针DPTR 16位寄存器，由SFR中两个独立的8位寄存器DPH和
DPL组成。
（3）端口P0~P3 特殊功能寄存器P0~P3为I/O端口P0~P3对应的锁存器。
（10）、内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而 不能供字节寻址使用。
（11）、8031共有21个特殊功能寄存器，他们的位都 是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻 址的。
（12）、PC的值是当前指令的前一条指令的地址。 （13）、PC的值是当前正在执行指令的地址。 （14）、PC的值是下一条指令的地址。 （15）、特殊功能寄存器SP内装的是栈顶首地址单元
或”、 循环、求补和清零以及算术加、减、乘、除等基本运算， 同时还可进行位处理，置位、清零、求补、“与”、 “或” 等（位2）操累作加。器A
8位，可写成Acc。使用最频繁的一个寄存器，进 位标志Cy，又是位处理器的累加器。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
（3）寄存器B 一般寄存器，常用于乘、除法操作中。 乘法：两数放于A、B中，运算结果存放在BA中。 除法：被除数放A中，除数放B中，其运算结果 商在A中，余数在B中。
再进行出栈保护，把保护的断点送回到（
）。
3、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节 地址为：
26H
4、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为： 0
5、在MCS-51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个 机器周期为：
12/6*106 = 2 u S
6、程序存储器的空间里，有5个单元是特殊的， 这5个单元对应MCS-51单片机5个中断入口地址，请 写出这些单元的地址以及对应的中断源。
第二讲
第二章 MCS-51单片机的硬件结构
复位时片内各寄存器的状态：
寄存器 复位状态 寄存器
复位状态
PC
0000H