發(fā)光二極管LED點亮控制第1頁/共43頁教學目的了解單片機的內(nèi)部結構與主要型號；掌握單片機引腳功能；掌握單片機I/O口的基本功能；掌握用I/O口實現(xiàn)簡單控制的方法；利用單片機的I/O口實現(xiàn)LED閃爍的控制。第2頁/共43頁工作模塊一點亮一個發(fā)光二極管工作任務使用AT89S52單片機，P1.0引腳接發(fā)光二極管（LED）的陰極，通過C語言程序控制，從P1.0引腳輸出低電平，使發(fā)光二極管點亮。第3頁/共43頁PROTEUS簡介PROTEUS是英國LabcenterElectronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件。PROTEUS不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模／數(shù)混合電路的設計與仿真平臺，也是目前較先進的單片機和嵌入式系統(tǒng)的設計與仿真平臺。它實現(xiàn)了在計算機上完成從原理圖與電路設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成PCB的完整的電子設計、研發(fā)過程。第4頁/共43頁LED控制電路按照工作任務要求，點亮一個LED電路是由AT89S52單片機和1個LED電路構成。AT89S52單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位單片機，具有豐富的內(nèi)部資源,使用AT89S52單片機無須外部存儲器。第5頁/共43頁用PROTEUS設計第一個LED控制電路新建設計文件保存設計文件選取元器件放置元器件

編輯元器件放置終端連線屬性設置電氣規(guī)則檢測

第6頁/共43頁工作過程P1.0引腳接發(fā)光二極管（LED）的陰極，P1.0引腳輸出低電平時，發(fā)光二極管點亮。

問題：為什么P1.0引腳輸出低電平，發(fā)光二極管點亮？通過程序控制，使P1.0引腳輸出低電平，使發(fā)光二極管點亮。問題：程序怎么使P1口的引腳輸出低電平？下面我們來看一下程序，就可以找到答案。第7頁/共43頁LED點亮程序ORG0000H;程序開0000H存儲單元開始LJMPSTARTORG0030H;主程序從0030H存儲單元開始START:MOVP1,#0FFH;P1口全部輸出1CLRP1.0;P1口第一位輸出低電平,P1.0所接的燈點亮SJMP$;執(zhí)行完后等待END;結束第8頁/共43頁KEILC51(P32)KeilC51是德國Keil軟件公司開發(fā)的基于8051內(nèi)核的微控制器軟件開發(fā)平臺，是51系列單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，是目前開發(fā)8051內(nèi)核單片機的主流工具。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。μVision2集成開發(fā)環(huán)境可以完成從工程建立和管理、編譯、連接、目標代碼的生成、軟件仿真和硬件仿真等完整的開發(fā)流程。第9頁/共43頁用KEILC51編寫第一個C語言程序

建立第一個C程序項目建立工程文件建立源文件加載源文件設置工程的配置參數(shù)進行編譯和連接進入調(diào)試模式全速運行程序第10頁/共43頁用PROTEUS仿真運行調(diào)試

加載“點亮一個LED.hex”目標代碼文件打開Proteus“點亮一個LED”電路。雙擊單片機“AT89S52”，在彈出的“編輯元件”對話框中單擊“ProgramFile”欄的打開按鈕，在彈出的“選擇文件名”對話框找到前面編譯生成的“點亮一個LED.hex”HEX文件,單擊“打開“按鈕，完成“點亮一個LED.hex”HEX文件加載。將“ClockFrequency”欄中的頻率設為12MHz，單擊“確定”，即可完成加載目標代碼文件。仿真運行調(diào)試單擊仿真工具欄“運行”按鈕，單片機全速運行程序。第11頁/共43頁認識單片機單片機實質上是一個芯片(P7)

CPU存儲器定時器/計數(shù)器

中斷系統(tǒng)P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口第12頁/共43頁單片機的發(fā)展

第一階段（1974-1976年）為單片機初級階段由于受工藝及集成度的限制，單片機采用雙片形式，且功能比較簡單。第二階段（1976-1978年）為低性能單片機階段單片機采用單芯片形式，是“小而全”。第三階段（1978-1982年）為高性能單片機階段，也是單片機普及階段第四階段（1982年以后）為16位單片機階段第13頁/共43頁單片機的特點

由于單片機是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。因此它具有體積小，使用靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強，可在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作等特點。體積小、重量輕，價格低、功能強，電源單一、功耗低，可靠性高、抗干擾能力強；使用方便靈活、通用性強；目前大多數(shù)單片機采用哈佛（Harvard）結構體系；突出控制功能的指令系統(tǒng)；較低的處理速度和較小的存儲容量。第14頁/共43頁單片機的應用

單片機主要應用在以下幾個方面：家用電器智能卡智能儀器儀表網(wǎng)絡與通信工業(yè)控制第15頁/共43頁單片機的分類單片機可分為通用型單片機和專用型單片機兩大類。通用型單片機是把可開發(fā)資源全部提供給使用者的微控制器。我們通常所說的單片機即指通用型單片機。專用型單片機則是為過程控制、參數(shù)檢測、信號處理等方面的特殊需要而設計的單片機。第16頁/共43頁按片內(nèi)不同程序存儲器的配置來分片內(nèi)帶ROM、片內(nèi)帶EPROM型、片內(nèi)無ROM按片內(nèi)不同容量的存儲器配置來分51子系列型（是基本型）、52子系列型（是增強型）按芯片的半導體制造工藝上的不同來分HMOS工藝型、CHMOS工藝型（用“C”表示）按所能適應的環(huán)境溫度范圍，可劃分為三個等級：0℃～70℃民用級、－40℃～+85℃工業(yè)級、－65℃～+125℃軍用級。第17頁/共43頁MCS-51單片機MCS-51是美國Intel公司的8位高檔單片機系列，也是我國目前應用最為廣泛的一種單片機系列。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機的核心。51系列單片機源于Intel公司的MCS-51系列，在Intel公司將MCS-51系列單片機實行技術開放政策之后，許多公司都以MCS-51中的基礎結構8051為基核推出了許多各具特色、具有優(yōu)異性能的單片機，如Philips、Atmel等。這樣，把這些廠家以8051為基核推出的各種型號的兼容型單片機統(tǒng)稱為51系列單片機。第18頁/共43頁Atmel公司的AT89系列單片機AT89系列單片機不但具有一般MCS-51單片機的所有特性，而且其Flash程序存儲器可以用電擦除方式瞬間擦除、改寫,寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密。

型號快閃ROM片內(nèi)RAM尋址范圍并行口線串行口中斷源定時器AT89C514K1282×64K32152×16AT89C528K2562×64K32163×16AT89C20512K1282×4K15152×16AT89C40514K1282×4K15152×16AT89S514K1282×64K32152×16AT89S528K2562×64K32163×16第19頁/共43頁單片機硬件結構(P10)時鐘電路CPUROMRAMT0T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定時計數(shù)器中央處理器CPU：8位，運算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ復位電路第20頁/共43頁中央處理器（CPU）中央處理器是單片機的核心，完成運算和控制功能。MCS-51的CPU能處理8位二進制數(shù)或代碼。第21頁/共43頁內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）芯片中共有256個RAM單元前128單元，作為供用戶使用的寄存器和用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)；后128單元被專用寄存器占用。通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128單元，簡稱內(nèi)部RAM。第22頁/共43頁內(nèi)部程序存儲器（內(nèi)部ROM）芯片中共有4KB個ROM單元。用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，因此，稱之為程序存儲器，簡稱內(nèi)部ROM。第23頁/共43頁定時/計數(shù)器兩個16位的定時/計數(shù)器。實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結果對計算機進行控制。第24頁/共43頁并行I/O口4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出第25頁/共43頁串行口一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其它設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。第26頁/共43頁中斷控制系統(tǒng)5個中斷源，即外中斷兩個，定時/計數(shù)中斷兩個，串行中斷一個。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。第27頁/共43頁AT89S52單片機結構

一個8位CPU；一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；8K字節(jié)可重復擦寫的Flash閃速存儲器三級加密程序存儲器；256×8字節(jié)內(nèi)部RAM；3個16位定時器/計數(shù)器；32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）；一個可編程全雙工串行口；具有8個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結構。

第28頁/共43頁AT89S52引腳功能(P11)

電源線：VCC(+5V)、VSS(地)振蕩電路：XTAL1、XTAL2復位引腳：RST并行口：P0、P1、P2、P3EA：訪問程序存儲控制信號PSEN：外部ROM讀選通信號ALE：地址鎖存控制信號P3口線的第二功能第29頁/共43頁AT89S52引腳功能電源引腳(2根)VCC(40腳)：電源端，接+5V電源。VSS(20腳)：接地端。時鐘引腳(2根)XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。第30頁/共43頁AT89S52引腳功能控制引腳(4根)

RST/VPD(9腳)：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。ALE/PROG(30腳)：地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。EA/VPP(31腳)：訪問程序存儲控制信號。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。PSEN(29腳)：片外ROM讀選通信號端。

在讀片外ROM時，PSEN有效，為低電平，以實現(xiàn)對片外ROM的讀操作。第31頁/共43頁AT89S52引腳功能P0口（引腳32-39）普通I/O口P1口（引腳1-8）普通I/O口P2口（引腳21-28）普通I/O口P3口（引腳10-17）普通I/O口，或作為其他第二功能口第32頁/共43頁P3口各引腳與第二功能表引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6WR片外RAM寫選通信號(輸出)P3.7RD片外RAM讀選通信號(輸出)第33頁/共43頁最小單片機系統(tǒng)(P13)單片機5V電源，接地時鐘電路（晶振）復位電路第34頁/共43頁時鐘電路時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6MHz和12MHz，電容C1和C2取30pF左右。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。第35頁/共43頁時序的概念

單片機內(nèi)的各種操作都是在一系列脈沖控制下進行的，而各脈沖在時間上是有先后順序的，這種順序就稱為時序。

單片機的時序定時單位從小到大依次為：時鐘周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期。振蕩周期是指晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號的周期，是振蕩頻率fosc的倒數(shù)，用P表示。

狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。1個機器周期是由6個狀態(tài)構成。執(zhí)行一條指令所需的時間稱為指令周期。第36頁/共43頁各種周期的相互關系

第37頁/共43頁復位電路單片機的復位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。常見的復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。