单片机应用技术项目式教程(C语言版)

项目1单片机硬件系统的认识单片机应用技术项目式教程（C语言版）•书名：单片机应用技术项目式教程（C语言版）•书号：978-7-111-54417-3•作者：孟凤果主编•出版社：机械工业出版社•配套试卷及答案教学导航重点知识1.单片机基本概念2.单片机的引脚及其功能3.单片机的内部结构4.单片机中的存储器5.单片机最小系统6.数制系统难点知识1.单片机的引脚及其功能2.单片机中的存储器教学方法任务驱动+仿真训练以LED信号灯的闪烁控制为实例，认识单片机简单控制系统的构成；让学生从直观到抽象的理解单片机及其相关概念；通过让学生动手制作单片机简单控制系统，逐步培养学生学习单片机知识的积极性。参考学时10学时学习方法通过让学生动手焊接制作一块单片机最小系统实验板，让学生更直观的理解关于单片机的一些基本概念，加深对单片机基本知识的认识。理论知识1．单片机基本概念2．单片机内部结构和存储器知识3．单片机最小系统的构成技能训练单片机最小系统实验板的制作与调试制作要求完成单片机最小系统实验板的焊接制作，并调试成功。建议措施每个学生独立完成单片机最小系统的焊接制作，调试成功后提交老师验收，教师根据学生焊接制作情况，予以打分评比。利用51系列单片机控制一位LED信号灯，实现LED灯闪烁控制。任务要求+5V1K发光二极管简称LED（LightEmittingdiode）亮度高、色彩鲜艳、稳定性好、功耗低、发光效率高、寿命长等优点，应用非常广泛。LED的内部是一个PN结的晶片，整个晶片被环氧树脂封装起来，短管脚是阴极，长管脚是阳极。当PN结处于正向导通状态时，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出不同颜色的光线，光的强弱与电流大小有关，光的颜色由半导体的材料决定，有红、绿、蓝、黄等颜色。黄金导线结合部分圆形环氧树脂透镜正极引脚负极引脚反射帽LED芯片LED灯的发光原理如图所示，LED（硅）的工作电压一般取1.7V，限流电阻为为1KΩ，那么流过LED的电流为3.3mA，LED发光。+5V1K如何用单片机点亮LED灯？需要解决三个问题：①什么是单片机？②单片机如何与LED灯连接？③单片机用什么方法控制LED灯？台式电脑笔记本电脑PDA1.什么是单片机？单片机先简单理解为：具有输入输出控制功能的集成芯片。RST+5V+5V+5VS1C322μF9R11KΩ4031VccEAC130pFC230pF12MHz1819XTAL2XTAL1Vss20P1.01LED89C51R21KΩ+R3200Ω2.单片机如何与LED灯连接？3.单片机用什么方法控制LED灯？RST+5V+5V+5VS1C322μF9R11KΩ4031VccEAC130pFC230pF12MHz1819XTAL2XTAL1Vss20P1.01LED89C51R21KΩ+R3200ΩP1.0输出高电平（近似+5V）时，LED两端没有压降，LED熄灭。P1.0输出低电平（近似0V）时，LED两端形成压降，LED被点亮。P1.0电平信号怎么来？？？软件编程！！控制程序/***************************************************************************程序名称：program1-1.c程序功能：一位LED信号灯闪烁的控制****************************************************************************/#includereg51.h//包含头文件REG51.H，定义了单片机的特殊功能寄存器sbitP1_0=P1^0;//定义位名称voiddelay(unsignedchari);//延时函数声明，i作为形式参数voidmain()//主函数{while(1){}}P1_0=0;//点亮LED灯delay(10);//调用延时函数，实际参数为10P1_0=1;//熄灭LED灯delay(10);//调用延时函数，实际参数为10LED信号灯闪烁控制/**************************************************************************函数名：delay函数功能：实现软件延时形式参数：unsignedchari，控制循环次数，决定延时时间//返回值：无****************************************************************************/voiddelay(unsignedchari)//延时函数，变量i为形式参数{unsignedcharj,k;for(k=0;ki;k++)//双重for循环语句实现软件延时{for(j=0;j255;j++);}}制作一位LED灯控制电路所需元器件清单元件名称参数数量单片机89C511IC芯片底座DIP401发光二极管1按键1石英晶体振荡器12MHz1瓷片电容30pF2电阻1KΩ2电阻220Ω1电解电容22μF1Proteus设计与仿真任务小结单片机应用系统的开发过程一般如下：分析设计要求→硬件设计→硬件电路制作→程序设计→软、硬件仿真调试→程序装载→功能测试。1.1初步认识单片机学习指南基本概念什么是单片机背景知识1.单片机的特点2.单片机发展史3.单片机应用领域4.单片机的主流产品51系列单片机1.51系列单片机主要产品2.51系列单片机的结构特点重点知识1.单片机特点2.51系列单片机主要产品学习方法“理实一体”理论知识指导实践；实践中提升对知识的理解。微型计算机的硬件组成主机鼠标软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统把组成微型计算机的控制器、运算器、存储器、输入/输出接口等几个部分，全部集成在一块芯片内，就称为单片（单芯片）机。什么是单片机？软件系统+微型计算机系统输入设备输出设备运算器控制器CPU存储器输入接口电路输出接口电路单片机系统组成硬件系统软件系统什么是单片机？单片机的主流产品单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。硬件是应用系统的基础，软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，二者相互依赖，缺一不可。单片机硬件软件单片机应用系统接口电路及外设等单片机应用系统MCS-51系列单片机简介MCS-51系列单片机是因特尔(Intel)公司生产的一个系列单片机的名称。比如：8051/8751/8031、8052/8752/8032、80C51/87C51/80C31、80C52/87C52/80C32等，都属于这一系列的单片机。MCS-51系列单片机从功能上，可分为51和52两大类。末位数为“1”的为基本型，末位数为“2”的为增强型。两者的最大区别是52比51内部存储器容量更大，且增加了一个内部定时/计数器。1.251系列单片机基本结构与芯片的认识学习指南基本概念1.CPU2.程序存储器3.数据存储器芯片与引脚1.芯片封装2.主要引脚功能51系列单片机基本组成1.内部功能模块2.主要功能部件3.各个功能部件的作用重点知识1.主要功能部件2.主要引脚功能学习方法“理实一体”理论知识指导实践；实践中提升对知识的理解。1.2.151系列单片机芯片及引脚功能12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221RSTRXDP3.0TXDP3.1INT0P3.2INT1P3.3T0P3.4T1P3.5WRP3.6RDP3.7XTAL2XTAL1VSSP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.6P1.7P1.5P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.6P0.7P0.5VccEAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.1P2.0P2.28051单片机的的引脚排列和功能外ROM读选通信号外接晶体引线端地址锁存控制引脚内外ROM选择引脚21222324252627282930313233343536373839402019181716151413121110987654321VSSXTAL1XTAL2T1/P3.5TO/P3.4TXD/P3.1RXD/P3.0RST/VPDP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0INT0/P3.2INT1/P3.3P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0VCCEA/VPPALE/PROGPSENRD/P3.7WR/P3.6电源引脚接地引脚复位信号P1口P0口P3口P2口芯片引脚的第二功能1.2.251系列单片机的基本组成振荡器4KBROM128BRAM定时器0定时器1CPU并行I/O端口可编程串行口中断程序频率基准源P0P1P2P30INT1INTT1T0RXDTXD由运算器、存储器、控制器、输入设备及输出设备五个基本部分组成。51系列单片机的极限参数工作温度：-55℃～+125℃储藏温度：-65℃～+15℃引脚对地电压：-1.0V～+7.0V最高工作电压：6.6V直流输出电流：15.0mA单片机的内部结构0INTCPUROM只读读/写RAM1INT0INT总线时钟电路并行接口串行接口中断系统定时/计数器单片机正常工作的最小硬件要求。包括供电电路、时钟电路、复位电路。单片机的最小应用系统VCC1234567891011121314151617181920P1.0P1.1P1.3P1.2RXD/P3.0RST/VPDP1.7P1.6P1.5P1.4P2.7RSENALE/PROGP2.6P2.5WR/P3.6T1/P3.5T0/P3.4INT1/P3.3INT0/P3.2TXD/P3.1XTAL1XTAL2RD/P3.7VSSP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPP2122232425262728293130323334353637383940P2.4P2.1P2.3P2.2P2.08051+5V+5VGND5604.7K22uF/50V30P30P时钟电路复位电路供电电路+GND单片机与LED的连接实物连接图电路原理图VCC1234567891011121314151617181920P1.0P1.1P1.3P1.2RXD/P3.0RST/VPDP1.7P1.6P1.5P1.4P2.7RSENALE/PROGP2.6P2.5WR/P3.6T1/P3.5T0/P3.4INT1/P3.3INT0/P3.2TXD/P3.1XTAL1XTAL2RD/P3.7VSSP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPP2122232425262728293130323334353637383940P2.4P2.1P2.3P2.2P2.08051+5V+5VGND5604.7K22uF/50V30P30P时钟电路复位电路供电电路+GND1K单片机复位条件:必须使RST引脚持续2微秒高电平(外部时钟12MHz)时钟电路与复位电路时钟振荡电路内部时钟方式原理图C1C2晶振1XTAL18051至内部时钟电路XTAL251系列单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期，下面分别加以说明。1）节拍与状态把振荡脉冲的周期定义为节拍，用P表示，也就是晶振的振荡频率fosc。2）状态振荡脉冲fosc经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示。一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。3）机器周期51系列单片机采用定时控制方式，有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态，即12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。•小提示当振荡脉冲频率