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单片机原理与接口技术教育科学“十五”国家规划课题研究成果（第2版）主编李全利2020/2/62课程特点：实践性强，旨在应用硬件、软件结合紧密学习方法：课前预习，课后复习软硬兼顾，上机实践广阅书刊，用好网络2020/2/63第1章绪论电子计算机概述1.1单片机的发展过程及产品近况1.2单片机的特点及应用领域1.3单片机应用系统开发过程1.4µVision集成开发环境简介1.52020/2/641.1电子计算机概述1.1.1电子计算机的经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世。标志着计算机时代的到来，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。ENIAC2020/2/65冯·诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：存储器输出设备输入设备控制器运算器2020/2/66电子计算机经历了五个年代结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机超大规模集成电路计算机2020/2/671.1.2微型计算机的组成及其应用形态微处理器1971年1月，INTEL将：运算器控制器一些寄存器集成在一个芯片上--------微处理器4004微处理器2020/2/68微处理器存储器I/O接口I/O设备地址总线AB数据总线DB控制总线CB微处理器+存储器+I/O接口=微型计算机微型计算机2020/2/69微型计算机的应用形态分为3种：多板机（即系统机）工业PC机也属于多板机。存储器I/O接口CPUI/O接口2020/2/610单板机早期的单板机当代的单板机CPU存储器I/O接口CPU存储器I/O接口I/O接口2020/2/611单片机单片机单片机内含：CPU存储器I/O接口2020/2/612系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。系统机与单片机比较2020/2/6131.2单片机的发展过程及产品近况1.2.1单片机的发展过程3个主要阶段：单片形成阶段1976年，Intel推出MCS-48列单片机：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。2020/2/614特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。结构成熟阶段1980年，Intel推出MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。2020/2/615性能提高阶段特点：控制性能优异、种类繁多。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。近年来，不断有单片机新品出现。如ATMEL公司推出的单片机AT89C51RD2：8位CPU；64K字节ROM(有ISP能力）；256字节RAM+1K字节的XRAM+2K字节EEPROM；1个全双工串行口；3个16位定时/计数器；7个中断源，4个优先级；硬件看门狗等。2020/2/6161.2.2单片机产品近况ATMEL公司，AT89系列，Flash存储器技术Philips公司，80C552系列，含ADC华邦公司，W78C51系列，高速低价ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADCLG公司，GMS90/97系列，低压高速Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS）Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼容的主要产品有：2020/2/617非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选择空间，主要产品有：Intel公司，MCS-96系列，16位Microchip公司，PIC系列，RISCTI公司，MSP430F系列，16位低功耗1.2.2单片机产品近况2020/2/6181.3单片机的特点及应用领域1.3.1单片机的特点结构上突出控制功能可直接操作I/O端口；位操作能力突出；CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响小，且不易受环境条件的影响。使用上易于产品设计单片机品种和型号多；引脚少，体积小（印制板减可以较小），产品结构灵活精巧。2020/2/6191.3.2单片机的应用领域智能仪器仪表机电一体化产品实时工业控制分布式系统的前端模块家用电器2020/2/6201.4单片机应用系统开发过程1.4.1指令及目标码单片机自身无开发能力，须借助开发机完成：排除硬件故障和软件错误程序固化到程序存储器芯片中。正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。2020/2/621指令的表示形式指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：04H:累加器A的内容加1，难记！00000100B04HINCA，记忆容易。称为符号指令。2020/2/622汇编或编译，将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：手工汇编驻留汇编（利用开发机的驻留汇编程序）交叉汇编（利用普通的PC机）现在还常采用高级语言（如C51）进行单片机应用程序的设计。2020/2/6231.4.2开发过程电路板制作使用Protel99SE软件设计制版、安装器件、焊接2020/2/624目标文件生成利用µVision生成目标文件仿真：软件仿真、硬件仿真软件界面硬件仿真器2020/2/625目标程序烧写利用编程器编程器1.4.3单片机开发技术的进展在系统编程技术单片机可以先焊在电路板上。如：AT89S52在应用编程技术具有ISP及IAP能力。如：SST89E582020/2/6261.5µVision集成开发环境简介1.5.1µVision的界面工程窗口编辑窗口运行信息显示窗口存储器信息窗口变量观察窗口片内外设窗口虚拟串口2020/2/6271.5.2目标程序的生成建立工程、配置工程、编译工程选择芯片型号修改晶振频率建立输出文件选择仿真方式2020/2/6281.5.3仿真调试软件模拟---用于算法模拟硬件仿真---用于硬件调试调试步骤：Debug菜单，单击Start/StopDebugSession选择Debug菜单的Run或Step等命令观察存储器、寄存器、片内外设等状态*灵活利用虚拟串口与单片机串口交互信息2020/2/6291.5.4示例步骤建立文件夹lx1编辑以下文件，lx1.asm存盘ORG0000HMAIN:MOVA,#0FEH;LOOP:MOVP2,ARLAAJMPLOOPEND建立工程，以lx1存盘（工程扩展名自动添加）在project菜单，单击OptionsforTarget‘Target1’设置器件、晶振频率，选EXE选项和Simulator选项单击RebuildallTargetfiles完成汇编，然后调试。