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正文內(nèi)容

[單片機原理及應(yīng)用舉例及拓展-文庫吧資料

2025-01-22 04:42本頁面
  

【正文】 9~32 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 分時復(fù)用為低 8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線 P2口 ~ 21~28 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 用作高 8位地址總線 P1口 ~ 1~8 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 P3口 ~ 10~17 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 可以將每一位用于第二功能 控制 引腳 30 地址鎖存有效信號輸出端 在編程期間,該引腳用作編程脈沖 PROG的輸入端 29 片外程序存儲器讀選通信號輸出端,低電平有效 RST/VPD 9 上電復(fù)位或掉電保護端 31 片外程序存儲器選用端 VPPEA/???????????PSEN????????PROGALE /江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 54 、 : 又可以作為串行通訊的兩條線; 、 : 既是 I/O控制端子又作為外部中斷的請求輸入信號; 、 : 定時 /計數(shù)器對外部事件進行計數(shù)的輸入端; 、 : 單片機與外部的數(shù)據(jù)存儲器進行數(shù)據(jù)傳輸時的選通控制信號 。 時鐘引腳 2根 ?XTAL1——時鐘振蕩器輸入端,內(nèi)部振蕩器輸入端; ?XTAL2——時鐘振蕩器輸出端,內(nèi)部振蕩器輸出端; 對于信號引腳的小結(jié) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 53 引腳 功能 電源 引腳 VCC 40 接 +5 V電源正端 GND 20 接 +5 V電源地端 外接 晶體 引腳 XTAL1 19 接外部石英晶體的一端。 控制線 4根 ?RST/VPD——復(fù)位信號,晶振工作后 2個機器周期的高電平復(fù)位 CPU. ?ALE——地址鎖存信號訪問外部存儲器時該信號鎖存低 8位地址;無 RAM時, ALE為晶振 6分頻; ?PSEN*——外部程序存儲器讀從程序存儲器中取指令或讀取數(shù)據(jù)時,該信號有效。如 MOV DPTR, 2022H ( 4) DPTR通常用來存放 16位的地址,可訪問片外 RAM,也可訪問 ROM中 的數(shù)據(jù)。 ( 2) DPTR可作為 16位寄存器使用,也可作為 2個獨立的 8位寄存器使用。 ( 5)可能通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用返回等指令改變 PC值,以實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。 ( 3) PC沒有地址,是不可尋址的(但物理上存在的),因此用戶無法 對它進行讀 /寫。 課本 23頁 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 48 課本 16頁 圖 24 PSW的格式 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 49 ( 1) PC內(nèi)容為 下一條將要執(zhí)行的指令在程序存儲器中的地址 。 ( 4)根據(jù)運算的結(jié)果改變程序狀態(tài)字 PSW的值。 ( 1)完成二進制數(shù)的加、減、乘、除四則運算 ( 2)完成邏輯與、或、異或、循環(huán)、求補、清零等操作。 ( 1) B是專門為執(zhí)行乘除運算而設(shè)置的 8位寄存器。 ☆ CPU組成 課本 15頁 CPU 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 47 ( 1)是 CPU中使用最頻繁的 8位寄存器, CPU中的數(shù)據(jù)傳送大多通過 A。 地位: 中央處理器( CPU)是單片機最核心的部分,是指揮中心和執(zhí)行機構(gòu)。 ※ 特殊功能寄存器: 21個 SFR,用于 CPU對片內(nèi)各功能部件進行管理、控制、監(jiān)視。 ※ 內(nèi)部總線:上述部件通過總線連接起來,構(gòu)成一個完整的計算機系統(tǒng)。 ※ 中斷控制系統(tǒng): 5個中斷源(外部中斷 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 頻率是 6MHZ和 12MHZ。 ※ 并行輸入 /輸出 I / O口: 4個 8位的 I/O口 P0、 P P P3。 ※ 內(nèi)部 ROM: 4KB ROM( 8031無 ROM, 8751有 4KB EPROM),用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。 第一節(jié) MCS51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu) 一、單片機的硬件結(jié)構(gòu) 課本 11頁圖 21 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 45 MCS51單片機的基本組成 ※ 中央處理單元 CPU: 8位,數(shù)據(jù)處理(運算)和控制功能(如位測試、置位、復(fù)位)。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 43 主要內(nèi)容 : ( 結(jié)構(gòu) 、 引腳功能 ) I/O端口 重點理解 : 2. 單片機特殊功能寄存器的作用 4. 單片機的位處理功能及其作用 第二章 MCS51單片機的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 44 時鐘源 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 時鐘電路 SFR和 RAM ROM 定時 /計數(shù)器 CPU 串行 I/O口 中斷系統(tǒng) 并行 I/O口 系統(tǒng)總線 圖 21 MCS51系列單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu) 8位 CPU、只讀存儲器 EPROM/ ROM、讀寫存儲器 RAM、并行 I/ O口、串行 I/ O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器和時鐘電路等部分組成。 ※ 邏輯或 邏輯 “ 或 ” 的特點:無論原來是 0還是 1, 只要和 1相或 , 就為 1;和 0相或 , 還是它本身 。 +52=+0110100=00110100 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 41 無符號數(shù)的算術(shù)運算 加法: 1+1=0(有進位) 減法: 01=1(有借位) 乘法:乘以 2相當(dāng)于左移一位 除法:除以 2相當(dāng)于右移一位 例: 00001011*0100=00101100B 00001011/0100=00000010B ※ 邏輯非 邏輯 “ 非 ” 的特點: 0的非是 1, 1的非是 0。 ※ 邏輯與 1 1 0 0 1 0 0 10 1 0 1 0 1 0 1^0 1 0 0 0 0 0 1邏輯 “ 與 ” 的特點:凡是與 “ 0”相與的 , 都是 0;與 “ 1”相與的 , 原來是什么還是什么 機器數(shù):連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)。 判別方法:運算時,當(dāng)最高位向更高位有進位(或借位)時,則產(chǎn)生溢出。運算分為算術(shù)運算和邏輯運算。 以小數(shù)點為起點,求得整數(shù)和小數(shù)的各個位。 例: 0101’1000’ 5 8 9 . C ※ 十六進制與二進制的轉(zhuǎn)換 方法: 8421碼 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 38 2)十進制到非十進制的轉(zhuǎn)換 十進制到二進制轉(zhuǎn)換: 整數(shù)部分:除 2取余; 小數(shù)部分:乘 2取整。 ( B) 16=Bn1*16n1+Bn2*16n2+……+B 0*160+B1*161+.......+Bm*16m 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 37 ※ 各進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 1) 非十進制到十進制的轉(zhuǎn)換 方法:按相應(yīng)進位計數(shù)制的權(quán)表達式展開(待轉(zhuǎn)換的數(shù)按位展開,各位數(shù)乘以相應(yīng)的權(quán)值,再進行相加運算)。 ※ 二進制 特點:以 2為底(基數(shù)),逢 2進位;只有 0、 1兩個符號。 二進制:便于物理實現(xiàn)。 ( 9) 關(guān)于時序的概念 所謂時序,就是計算機在工作過程中, CPU控制器所發(fā)出的一系列控制信號在時間上的相互關(guān)系。 ( 7)地址 (Address) ( 8) K和 KB計算機的存儲器容量較大, K和 KB常用作計算存儲器 容量的單位 1K=210=1024。 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 35 ( 4)指令 (Instruction): 指規(guī)定計算機完成某種操作的命令。 (3) 存儲器 存儲器分類 存儲器存儲的信息 存儲器的讀寫操作過程 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 34 (4)微處理器( CPU) 運算器 寄存器陣列 控制器 內(nèi)部總線 2. 復(fù)習(xí)基本概念與常用術(shù)語 ( 1)位 (Bit) 位是計算中構(gòu)成信息的最小單位,表示二進制數(shù)中的某個數(shù)位“ 0”或“ 1”。 復(fù)習(xí)一 微型計算機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 微型計算機的基本結(jié)構(gòu) 微型計算機 ──由微處理器( CPU)、存儲器、 輸入輸出接口( I/O接口)三部分組成,各部分用總線相連。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 32 ( 1) 總線 (BUS) 總線是連接 CPU與各功能部件并進行信息傳遞的公共通道。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 30 電訊方面 手機 、 CALL機 、 電話機 、 交換機 汽車方面 越高檔的汽車越能見到單片機的應(yīng)用 。 ※ MaximDallas單片機 ※ WinBond單片機 ※ Motorola單片機 ※ 其他公司的單片機 1) NEC單片機; 2) 東芝單片機; 3) Epson單片機; 提示:經(jīng)常上網(wǎng)查詢 , 關(guān)注發(fā)展動態(tài) . 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 29 第五節(jié) 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 工業(yè)方面 電梯 、 生產(chǎn)工具 、 生產(chǎn)設(shè)備 、 黑匣子 ( 安裝于飛機 、 輪船上 , 用于實時保存重要的數(shù)據(jù)和參數(shù) ) 民用方面 數(shù)碼照相機 、 電視機 、 收音機 、 空調(diào) 、 洗衣機 、電飯煲 等 。 應(yīng)用較多的有: AT89C51系列 STC89C51/52系列 SST89系列 ATtiny、 AT90/、 ATmega等系列的 AVR單片機 這些都是一種可下載的 Flash單片機 , 它和 IBM微機通信進行下載程序十分方便 。 8位指的是什么 ? 單片機CPU內(nèi)部總線的個數(shù) , 即有多少條總線 , 這也就決定了單元的個數(shù) ! 目前, 8位機仍是單片機的主流機型,教學(xué)中選用 MCS51系列單片機,主要因為其通用性強,應(yīng)用廣泛。 第四階段 :(1982至今 )在 8位單片機基礎(chǔ)上 , 推出 16位 、 32位單片機 , 是單片機向微控制器發(fā)展的階段 。 第二階段 :(19761978) 低性能單片機階段 , 以 MCS48系列單片機為代表 。 單片機與外部設(shè)備連接的原理是什么? ★ 掌握軟件設(shè)計與調(diào)試的基本技能。例如:位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運算、狀態(tài)檢測、中斷處理功能等,增強了控制的實用性和靈活性。 專用型 單片機:專門針對某個特定產(chǎn)品或控制應(yīng)用而專門設(shè)計的,設(shè)計時考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡化、軟硬件資源利用最優(yōu)化、可靠性和成本最佳化。 第二節(jié) 單片機的一般結(jié)構(gòu)及特點 單片機的基本結(jié)構(gòu) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 22 一般根據(jù)控制應(yīng)用需要,又可設(shè)計成 通用型 單片機、 專用型 單片機。諾依曼結(jié)構(gòu) ; 另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開 , 分別尋址的結(jié)構(gòu) , 稱為 哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu) 。由于單片機的結(jié)構(gòu)特點,在實際應(yīng)用中常常將它完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中,故而也有將單片機稱為 嵌入式 微控制器 (Embedded microcontroller)。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 20 微 處理 器 ( Microprocessor) ——微型計算機的控制和運算器部分; 微 控制 器 ( Microcontroller Unit ) ——為了強調(diào)單片機的控制特點 , 將其稱為微控制器; 微型計算機 ( Microputer) ——有完整運算及控制功能的計算機 , 包括微處理器 、 存儲器 、 輸入 /輸出 (I/O)接口電路以及輸入 /輸出設(shè)備等; 單片機 (single chip microputer)——直
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