1、單片機(jī)原理及應(yīng)用蔡 文 培計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系11. 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 什么是單片機(jī)？ 單片機(jī)的應(yīng)用 課程概況2 什么是單片機(jī)？? CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、總線、微型計(jì)算機(jī)3一、微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)硬 件軟 件微 型計(jì)算機(jī)系 統(tǒng) 微 型 計(jì)算機(jī)（主機(jī)）外 設(shè)運(yùn)算器 （ALU）控制器（CU）寄存器陣列鍵盤(pán)、鼠標(biāo)顯示器、打印機(jī)軟驅(qū)、硬盤(pán)、光驅(qū) 掃描儀、微處理器內(nèi)存儲(chǔ)器（ROM RAM）輸入/輸出（I/O ）接口 系統(tǒng)軟件應(yīng)用（用戶）軟件4微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)地址總線 AB存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口輸出設(shè)備 微 處 理 器CPU數(shù)據(jù)總線 DB控制總線

2、CBI/O接口特點(diǎn)：以微處理器（CPU）為核心CPU與其他部件間通過(guò)三總線連接AB: Address BusDB: Data BusCB: Control Bus5將CPU及部分存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)，稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。（Single Chip Microcomputer） 現(xiàn)一般稱為MCU（Micro Controller Unit） EMCU（Embedded MicroController Unit）CPUROMRAMI/O接口BUSC/T二、單片機(jī)CPUROMRAMI/O接口BUSC/T6三、單片機(jī)的主要組成C

3、PU（微處理器） CPU主要由運(yùn)算器和控制器組成，主要完成指令的執(zhí)行、運(yùn)算和控制的功能。還具有位操作功能。 按同時(shí)處理數(shù)據(jù)位數(shù)能力分為8、16、32位。7主存儲(chǔ)器存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)類型分ROM、RAM特點(diǎn)：CPU快速存取，容量有限表示方法 1 0 1 1 0 1 1 02004H.7 6 5 4 3 2 1 0 （位次）0000HFFFFH地址內(nèi)容“2004H單元中的內(nèi)容為B6H”表示為：（2004H）=B6H2. 存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器、內(nèi)存）83. I/O接口（輸入/輸出接口）輸入輸出接口是CPU與外部設(shè)備之間交換信息的連接電路，簡(jiǎn)稱I/O接口。I/O接口分為總線接口和通信接口兩類?？偩€接

4、口：數(shù)字量輸入輸出接口（DI/DO）、 LCD接口、模擬量輸入輸出接口（AD/DA模塊）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊（PWM）等。通信接口：USART、I2C、SPI等。9【例】輸入輸出10 總線：連接功能部件間的一組公共信號(hào)線地址總線AB：CPU輸出地址碼信號(hào)選擇被訪問(wèn)的具體的存儲(chǔ)單元、I/O端口 *地址線的根數(shù)決定了CPU的尋址范圍。 *CPU的尋址范圍 = 2n， n-地址線根數(shù)如：8位地址碼，可尋址 28 =256 個(gè)存儲(chǔ)單元16位地址碼，可尋址 216 = 64K 個(gè)存儲(chǔ)單元4. 總線（BUS）*11數(shù)據(jù)總線 DB：CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口之間 (雙向)傳送數(shù)據(jù)的公共通路。 * 數(shù)據(jù)總線的

5、條數(shù)決定CPU一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)寬度（位數(shù)）。如：8位機(jī)的DB有8條，CPU一次可讀寫(xiě)8位數(shù)據(jù) 16位機(jī)的DB有16條，CPU一次可讀寫(xiě)16位 控制總線 CB：用來(lái)傳送各種控制或狀態(tài)信號(hào) * CPU送出和接受的對(duì)存儲(chǔ)器、I/O接口讀寫(xiě) 及中斷等控制信號(hào)12四、計(jì)算機(jī)中的數(shù)1.計(jì)算機(jī)中所有的信息都是以二進(jìn)制形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的。 物理上容易實(shí)現(xiàn)二值化信息表示； 運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，4條加法、 4條乘法； 可以用邏輯代數(shù)、邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 二進(jìn)制： 基數(shù)為2，逢二進(jìn)一 1101B = 12 3 + 12 2 + 12 0 = 13132.常用進(jìn)位計(jì)數(shù)制 數(shù) 制 基 數(shù) 數(shù) 碼 二進(jìn)制 Binary

6、 2 0, 1十進(jìn)制 Decimal 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 十六進(jìn)制 Hexadecimal 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F十六進(jìn)制碼只是作為二進(jìn)制碼的縮讀、縮寫(xiě)形式，以便于書(shū)寫(xiě)和記憶。14【例】數(shù)據(jù)定義ORG 0100H;程序中數(shù)據(jù)定義DB 23H,25,101101B,-5DW 1234H地址內(nèi)容0100H0010 001123H0101H0001 100119H0102H0010 11012DH0103H1111 1011FBH0104H0001 0010 12H0105H001

7、1 010034H數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放：153. 基本邏輯運(yùn)算一、AND00=0 0 1=0 10=0 11=1二、OR0v0=0 0 v1=1 1v0=1 1v1=1三、NOT四、XOR00=010=101=111=00=1 1=016 智能儀器儀表 機(jī)電一體化 實(shí)時(shí)控制 分布式多機(jī)系統(tǒng) 日常生活 計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)主要應(yīng)用于檢測(cè)和控制領(lǐng)域17日歷+溫度顯示智能電動(dòng)小車遙控器18溫度控制器汽車電子通信19一、學(xué)習(xí)目的 掌握單片機(jī)的硬件組成及工作原理； 學(xué)會(huì)運(yùn)用指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； 熟悉各種典型的接口芯片、接口技術(shù)及應(yīng)用； 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試技術(shù)

8、（Keil uVision、Proteus 軟件的使用）。 課程概況20Keil uVision 開(kāi)發(fā)工具 KeiluVision 是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），使用接近于傳統(tǒng)C語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，也可以使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行調(diào)試及模擬運(yùn)行。21Proteus ISIS Proteus 是一款集原理圖設(shè)計(jì)、主流單片機(jī)系統(tǒng)仿真等功能的軟件。Proteus ISIS Professional 工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面。22實(shí)驗(yàn)設(shè)備 包含了課程教學(xué)所需的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。 通過(guò)串口與PC機(jī)相連，PC機(jī)用于仿真調(diào)試、生成目標(biāo)文件，下載后可在實(shí)驗(yàn)板運(yùn)行。23實(shí)驗(yàn)板原理圖（主）24實(shí)驗(yàn)板原理圖（I/O接口）25* 單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板26二、參考書(shū) 吳金戌. 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.清 華大學(xué)出版社 戴仙金主編.51單