1、正版可修改PPT課件（中職）單片機應(yīng)用技術(shù)-項目1電子課件任務(wù)一 制作跑馬燈提起單片機大家可能會覺得既神秘又深奧，但實際上我們的生活都已離不開它如手機、電腦鍵盤及全自動洗衣機等設(shè)備的控制部分就是由單片機實現(xiàn)的，事實上單片機的開發(fā)應(yīng)用也不會有多少困難，下面就從最簡單的例子入手-制作跑馬燈。 項目1 開關(guān)控制指示燈項目描述：按下開關(guān)指示燈亮，開關(guān)斷開指示燈滅能力培養(yǎng)目標(biāo)能在Medwin中創(chuàng)建源程序文件并生成HEX目標(biāo)文件會使用protues運行程序能領(lǐng)會項目開發(fā)過程能理解MCS-51單片機的基本資源能識別C51的引腳和端口特性 學(xué)習(xí)組織形式采取以小組為單位互助學(xué)習(xí)，有條件的每人一臺電腦，條件有限的

2、可以兩人合用一臺電腦。用仿真實現(xiàn)所需的功能后如果有實物板（或自制硬件電路）可把程序下載到實物上再運行、調(diào)試，學(xué)習(xí)過程鼓勵小組成員積極參與討論。 項目實施過程創(chuàng)建硬件電路表1-1 閃爍燈控制系統(tǒng)元器件清單元器件名稱參數(shù)數(shù)量元器件名稱參數(shù)數(shù)量單片機89C511電阻1K1IC插座DIP401電阻2001晶體振蕩器12MHz1瓷片電容33pF2彈性按鍵2電解電容22F1發(fā)光二極管1電路說明51單片機一般采用+5V電源供電51單片機RST引腳用于接收復(fù)位信號，上電時RST端保持幾十S的高電平就能使51內(nèi)部各部件處于初始狀態(tài)（復(fù)位）51單片機XTAL1與XTAL2用于引入外部振蕩脈沖。對于單片機而言它就如

3、同人的心臟起博器，沒有這一振蕩信號單片機就不能工作。時鐘電路中的電容一般取30pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.2MHz24MHz，通常情況下MCS-51單片機使用的振蕩頻率為6MHz或12MHz，在串口通信系統(tǒng)中則常用11.0592MHz具備了以上三個基本條件單片機就可以工作了，因此也把這一系統(tǒng)稱之為最小應(yīng)用系統(tǒng)。電路中發(fā)光二極管陰極接P2.0，工作時通過P2.7引腳讀取開關(guān)狀態(tài)信號，再由此狀態(tài)信號決定P2.0引腳的輸出以控制指示燈的亮或滅，P2.0輸出“0”燈這、輸出“1”燈滅。 程序編寫程序編寫編寫的程序如下/* proj1.c */#include sbit SW=P27;sbit L

4、ED=P20;bit temp; /定義位變量main() /主函數(shù)while(1) temp=SW; /讀取開關(guān)信號 LED=temp; /控制指示燈 創(chuàng)建程序文件并生成 .HEX文件Keil C51 軟件是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編，PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計。但因其為英文界面，對中職學(xué)生來講不易上手，而Medwin為中文界面，易學(xué)易用，又以Keil C51為內(nèi)核，為此下面就以Medwin來介紹程序的創(chuàng)建及編譯。1、啟動Medwin，之后將出現(xiàn)如圖1-2所示的編輯界面 2建立一個新項目（1）單擊“項目管理”菜單，在彈出的下拉菜單中選中“新

5、建項目（N）”選項，如 （2）進入新建項目第1步：選擇設(shè)備驅(qū)動程序名，在此選擇“80C51Simulator Driver” ，然后點擊下一步。 （3）進入新建項目第2步：為項目選擇編譯器，選擇后點擊下一步。 （4）進入新建項目第3步：選擇項目存放位置，輸入項目名稱。對新建項目后續(xù)的步驟可暫時忽略，在此輸入新建項目名稱（如Proj1）后即可點擊“完成”。 （5）完成上一步驟后，屏幕如圖1-7所示，至此新項目已建好，接下來就要項目中創(chuàng)建源程序文件，再進行編譯和調(diào)試。 3在項目中新建源程序文件 （1）新建文件：在上圖中，鼠標(biāo)指向窗口左邊文件管理器項目源文件組，再右擊后將出現(xiàn)如的快捷菜單，選擇新建文

6、件。 （2）之后將出現(xiàn)新建文件向?qū)У?步，在此選擇文件類型為“C語言程序”、并輸入文件名，如圖1-9所示。對新建文件后續(xù)的步驟可暫時忽略，本界面選擇好后即可點擊“完成”。此時光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，并自動生成三條宏命令，如圖1-10所示。這時可以鍵入用戶編寫的程序了。 4、輸入程序并編譯生成.HEX目標(biāo)文件 (1)輸入源程序：在圖1-10中輸入前面所編寫的源程序。 溫馨提示：Medwin具有自動識別關(guān)鍵字、自動添加右括號、以及輸入過程的自動感知及提示功能，并以不同的顏色提示用戶加以注意，同時還會自動進行格式調(diào)整，這樣能使操作者少犯錯誤，有利于提高編程效率。（2）編譯在上圖的主菜單中單擊“項目管理

7、”“產(chǎn)生代碼（快捷鍵Ctrl+F5）”（或者選擇“重新產(chǎn)生代碼”、或“產(chǎn)生代碼并裝入”、或“重新產(chǎn)生代碼并裝入”，或用用工具欄上相應(yīng)的按鈕），即可對源程序進行編譯。 調(diào)試運行(1)啟動ISIS，從主菜單中選擇“文件”“打開設(shè)計”，選擇電路圖設(shè)計文件所在的路徑，把已繪制的電路文件（本例為proj1.DSN）調(diào)入ISIS中 。(2)添加程序到單片機屬性中 用鼠標(biāo)右鍵單擊電路圖中的單片機，在快捷菜單中選擇第二項“Edit properties”，打開單片機IC的屬性對話框，如圖1-15所示，為單片機選擇所要仿真的HEX類型的程序文件proj1.hex，同時輸入合適的單片機時鐘頻率在此選擇12MHz，

8、單擊“確定”按鈕 。（3）仿真運行 單擊仿真控制工具欄上的啟動按鈕來啟動仿真，啟動后可以單擊開關(guān)使之閉合或斷開，以觀察指示燈的工作情況。如果電路和程序正確就應(yīng)該可以看到開關(guān)可以控制LED指示燈了。1.1 單片機基礎(chǔ)1.1.1 什么是單片機在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路，從而構(gòu)成的單芯片微型計算機，即單片機 問：既然單片機就是一種微型計算機，那是否買來就能使用呢？答：單片機是一種微型計算機，但它只是具備了控制、運算與存儲的基礎(chǔ)。單片機的本質(zhì)是通過執(zhí)行相應(yīng)的程序而實現(xiàn)對I/O的控制，所以光有單片機而沒有給它相應(yīng)的程序它是無法工作的。而且要能正常工作，還必須要有相應(yīng)外圍電路

9、的支持，如圖1-1就是單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)。 1.1.2單片機的特點及用途單片機的特點體積小巧重量輕 可靠性高控制能力強價格低開發(fā)方便簡單，易于產(chǎn)品化單片機應(yīng)用汽車電子單片機應(yīng)用智能控制(視頻)智能自動避障小車（走迷宮）(視頻) 單片機應(yīng)用消費電子產(chǎn)品單片機應(yīng)用軍事技術(shù)單片機應(yīng)用工業(yè)控制 機器語言： 單片機應(yīng)用系統(tǒng)只使用機器語言（指令的二進制代碼，又稱指令代碼）。機器語言指令組成的程序稱目標(biāo)程序。 MCS-51兩個寄存器相加的機器語言指令：00101000 匯編語言： 與機器語言指令一一對應(yīng)的英文單詞縮寫，稱為指令助記符。匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。 MCS-51兩個寄存器相加匯編語言

10、指令：ADD A，R0 機器語言 (Machine Language)有三類 匯編語言 (Assembly Language) 高級語言 (High Level Language)編程語言分類 高級語言： 高級語言程序有C51、PL/M51等。簡單控制程序不太長。復(fù)雜多種多樣的控制對象，少有現(xiàn)成程序借鑒。簡單系統(tǒng)不含管理和開發(fā)功能。復(fù)雜系統(tǒng)實時系統(tǒng)，需要監(jiān)控系統(tǒng) （甚至實時多任務(wù)操作系統(tǒng)）。編譯型高級語言可生成機器代碼；解釋型高級語言必須在解釋程序支持下直接解釋執(zhí)行。因此，只有編譯型高級語言才能作為微機開發(fā)語言。不同計算機語言的應(yīng)用源程序通過編譯得到機器能執(zhí)行的目標(biāo)程序。 匯編語言程序可以高效

11、率利用計算機資源，目標(biāo)程序占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，適合于自動測控系統(tǒng)反應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)緊湊的要求。實際應(yīng)用中，常與C語言配合使用。 高級語言程序容易掌握，通用性好，但編譯程序系統(tǒng)開銷大，目標(biāo)程序占用內(nèi)存多，且執(zhí)行時間比較長，多用于科學(xué)計算、工業(yè)設(shè)計、企業(yè)管理。 源程序 目標(biāo)程序 編譯 程序 C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，很多硬件開發(fā)都用C語言編程，如：各種單片機、DSP、ARM等。 C語言程序本身不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不作修改就可將程序從不同的單片機中移植過來。 C語言提供了很多數(shù)學(xué)函數(shù)并支持浮點運算，開發(fā)效率高，故可縮短開發(fā)時間，增加程序可讀性和可維護性。C51的特點1.對

12、單片機的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對8051的存貯器結(jié)構(gòu)有初步了解；2.寄存器分配、不同存貯器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理；3.程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分成不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；4.具有將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；5.提供的庫包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力；6.由于具有方便的模塊化編程技術(shù)，使已編好程序可容易地植入新程序；C51與ASM51相比，有如下優(yōu)點：機器語言計算1+1101110000000000100000000000001010000000100000000匯編語言MOV AX, 11011100000000001000

13、00000ADD AX, 1000001010000000100000000C語言#include main() printf(%dn, 1+1);C語言的祖師爺Dennis M.Ritchie(1941.9.9)/who/dmr/ Ritchie漫畫像C is quirky, flawed, and an enormous success.C程序設(shè)計語言C語言是一種高級語言高級語言并不是“最高級”，只是相對低級語言，在一個高的級別上進行編程歷史悠久，戰(zhàn)勛卓著誕生于上世紀70年代初，成熟于80年代（C89），修訂于90年代（C99）很多重量級軟件都是用C寫的上天入地，無所不能幾乎沒有不能用C寫

14、出來的軟件，沒有不支持C的系統(tǒng)很多流行語言、新生語言都借鑒了它的思想、語法從C+，到Java，再到C#，還有php等計算機的層次硬件（Hardware）操作系統(tǒng)（OS）應(yīng)用程序（Application）應(yīng)用平臺基于平臺的應(yīng)用程序低級語言的地盤高級語言的地盤C語言的地盤 8位CPU 片內(nèi)128B RAM 片內(nèi)4KB ROM/EPROM（8031無） 特殊功能寄存器區(qū) SFR 2個優(yōu)先級的5個中斷源結(jié)構(gòu) 4個8位并行口：P0、P1、P2、P31.2 MCS-51單片機主要功能特點一、 MCS-51單片機的主要8051/8751功能特點51基本型指令系統(tǒng) 2個16位定時器/計數(shù)器T/C 1個全雙工串

15、行口UART 布爾處理機 位處理機(10) 64KB外部RAM地址空間(11) 64KB外部ROM地址空間(12) 片內(nèi)時鐘電路及振蕩器(13) 指令系統(tǒng) (111條)通用異步收發(fā)器半雙工 即可接受又可發(fā)送，但不同時單工 只接收或只發(fā)送可同時接收或發(fā)送16條地址線指令系統(tǒng)區(qū)別：8051 / 8751單片機中含有 ROM / EPROM， 而 8031中沒有，使用時需外接一片 EPROM型號ROMEPROMRAMT/CI/OINT803280528KB87528KB 256B 256B 256B333并串444111666二、 MCS-51系列單片機的差異51子系列（基本型）型號ROMEPROM

16、RAMT/CI/OINT803180514KB87514KB128B128B128B222并 串44411155580318051基本型803152子系列RAM P0口串行口 定時器 計數(shù)器特殊功能寄存器（SFR）中斷系統(tǒng)微處理器ALU控制邏輯 P2口 P1口 P3口ROM/EPROMCPU內(nèi) 部 總 線 VccVssXTAL1XTAL2PSEN EAALERESETP2.0P2.7P0.0P0.788P1.0P1.78P3.0P 3.788051/8751面向用戶的結(jié)構(gòu)8031共40條引線用戶的內(nèi)特性用戶外特性MCS-51功能 框圖物理結(jié)構(gòu)框圖邏輯結(jié)構(gòu)框圖1、中央處理器2、存儲器3、I/O口

17、 MCS-51單片機有 4 個 8 位并行口，1 個全雙工串行口 UART， 2 個 16 位的 T/C。 由運算器和控制邏輯組成。主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制存儲器、I/O端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運算、及位處理等操作等。采用SFR集中控制 程序存儲器ROM/ EPROM(8031中沒有，需外接) ， 存放程序和編好的表格及常數(shù)等。 數(shù)據(jù)存儲器RAM：存放中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、及存放標(biāo)志位等。8051/875140引腳，雙列直插式結(jié)構(gòu)RST/VPDP3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P2.6P2.5

18、P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.7P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0RXD TXD INT0 INT1 T0 WR RDT1 XTAL1XTAL2VssVccEA/VPPALE/PROGPSEN80318051875140393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920 MCS-51單片機的引腳功能用戶外特性一、51單片機的管腳功能1、按功能分類I/O口線 P0 、 P1 、 P2 、 P3 共32條電 源 Vcc、 Vss 共2條時 鐘 XTAL1、 XTAL

19、2 共2條控制口線 PSEN、ALE、EA/VPP、RESET 共4條數(shù)據(jù)/地址復(fù)用口I/O口雙功能口共40根引腳線2、管腳的功能（1）電源與時鐘Vcc：接+5V電源端 Vss：接地端XTAL1：片內(nèi)振蕩電路輸入端XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸出端內(nèi)時鐘方式：在XTAL1、XTAL2上外接定時元件，使其形成自激振蕩器。時鐘電路：內(nèi)時鐘方式外時鐘方式 定時元件采用由石英晶體和電容組成并聯(lián)諧振電路。晶體和電容盡可能靠近單片機芯片。單片機XTAL1XTAL21918C1C2電容通常選擇為30PF左右振蕩頻率1.2MHz12MHz晶振內(nèi)時鐘方式電路圖單級反相放大器803180518751VSSVCCRST

20、409200.47FR151kR2 51k+5V復(fù)位電路手動復(fù)位KR上電自動復(fù)位KR高電平要保持10ms以上+5VRESET高電平有效3、 I/O口P0口：三態(tài) 雙向 復(fù)用口P0.X鎖存器DCLQQMUXP0.X引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳地址/數(shù)據(jù) 控制VCCT0T1P0口作通用I/O口使用輸入時：先將鎖存器寫“1”T0、T1截止讀引腳信號地址/數(shù)據(jù)控制讀鎖存器寫鎖存器DCLQQP0.x鎖存器T0T1MUXP0.x引腳內(nèi)部總線讀引腳P0口位結(jié)構(gòu)Vcc0100讀P0.X鎖存器DCLQQMUXP0.X引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳地址/數(shù)據(jù) 控制VCCT0T1P0口作通用I/O口使用輸

21、入時：先將鎖存器寫“1”T0、T1截止讀引腳信號110如果寫”0” 被嵌位成低電平P1口：準(zhǔn)雙向口讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP1.x鎖存器TP1.x引腳Vcc內(nèi)部上拉電阻P1口位結(jié)構(gòu)P1口：準(zhǔn)雙向口讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP1.x鎖存器TP1.x引腳Vcc內(nèi)部上拉電阻010101輸出輸入“讀引腳”P1口位結(jié)構(gòu)作通用I/O口輸出時：將“1”寫入鎖存器輸出高電平將“0”寫入鎖存器Q 1， T導(dǎo)通輸出低電平作通用I/O口輸入時：口鎖存器必須寫“1”先將“1”寫入鎖存器，使T截止，口線上的數(shù)據(jù)取決于外部輸入Q 0， T截止 P1口的驅(qū)動能力：驅(qū)動4個TTL門內(nèi)部總線為引腳

22、為“高電平”“低電平”“1”“0”“讀”準(zhǔn)雙向口P2口：準(zhǔn)雙向口地址控制讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP2.x鎖存器TP2.x引腳P2口位結(jié)構(gòu)VccMUX上拉電阻P2口：準(zhǔn)雙向口地址控制讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP2.x鎖存器TP2.x引腳P2口位結(jié)構(gòu)VccMUX上拉電阻P2口作通用I/O口使用時： 準(zhǔn)雙向口。MUX倒向左邊，輸出級與鎖存器“Q”端接通，P2口I/O操作完全與P1口相同P2口作地址總線高8位使用時： 在CPU的控制下， MUX倒向右邊，接通內(nèi)部地址總線，P2口的口線狀態(tài)取決于片內(nèi)輸出的地址信息 P2口的驅(qū)動能力：驅(qū)動4個TTL門P3口位結(jié)構(gòu)第二輸入功能P3口：雙功能口第二輸出功能讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP3.x鎖存器TP3.x引腳Vcc上拉電阻1P3口位結(jié)構(gòu)第二輸入功能P3口：雙功能口讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳DCLQQP3.x鎖存器TP3.x引腳Vcc上拉電阻第二輸出功能110P3作第一功能口使用時： 輸出控制線為高電平，與非門的輸出取決于鎖存