【正文】 22μ F ΩR STV C C按下按鈕 1 3 、 2 4 接通1 2跳線帽 跳線V C CA01A12A23A34A45A56A67A78A89A911A 1012GND10R E F 13R E F +14D A T A O16D A T A I17E O C19V C C20C L O C K18CS15串行 AD T L C 2543V C CV C CV C C51 R X D51 T X D1M Ω1M Ω+1_23A1A M P L I F E R100K Ω+1_23A1A M P L I F E R50K Ω100K Ω5V5V10K Ω電壓檢測(cè)電路500K Ω+1_23A1A M P L I F E R50K Ω+1_23A1A M P L I F E R50K Ω100K Ω5V5V10K Ω電流檢測(cè)電路電流互感器火線火線串行 AD 通道500K Ω江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 12 《 單片機(jī)原理與應(yīng)用 》 本門(mén)課程主要的教學(xué)內(nèi)容： ? 單片微型機(jī)的基本工作原理 ? 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法 ? 單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用 ? 單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 學(xué)習(xí)方法？ ☆ 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理的分析方法。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 13 單片機(jī)學(xué)習(xí)郵箱： 密碼： auts_mcu_dsp 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站網(wǎng)址： 單片機(jī)參考書(shū)籍： 李廣弟， 《 單片機(jī)基礎(chǔ) 》 （修訂本）． 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 年 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 14 第一章 單片機(jī)概述 講授內(nèi)容： 1. 有關(guān)微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)的概念 2. 單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 3. 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 4. 常用單片機(jī)系列簡(jiǎn)介 5. 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 6. 數(shù)制、碼制復(fù)習(xí) 本章重點(diǎn)： 1. 微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的基本概念、單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 與應(yīng)用。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 19 單片微型計(jì)算機(jī) ※ 單片微型計(jì)算機(jī)的概念 ( ) 單 硅 晶 片 CPU 存儲(chǔ)器 控制電路 定時(shí)器 時(shí)鐘電路 I / O口 簡(jiǎn)單地說(shuō)，單片微型 計(jì)算機(jī)是指 集成在一 個(gè)芯片上 的微型計(jì)算 機(jī) 。 單片機(jī)的形態(tài)只是一塊芯片 ，但是它已具有了微型計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和功能。 列舉幾個(gè)名稱 ( ) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 21 二、單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 從體系結(jié)構(gòu)來(lái)看 ， 一般 單片機(jī)有 2種基本結(jié)構(gòu)形式： 一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu) ， 稱為 馮 目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的結(jié)構(gòu)較多 。 (三段 ) 通用型 單片機(jī)：是一種基本芯片，內(nèi)部資源較豐富，性能全面且適應(yīng)性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 23 單片機(jī)的中央處理器 (CPU)和通用微處理器基本相同，只是增設(shè)了“面向控制”的處理功能。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 24 單片機(jī)的特點(diǎn) ★ 體積小 ， 重量輕 ★ 電源單一 ， 功耗低 ★ 功能強(qiáng) ， 價(jià)格低 ★ 運(yùn)行速度快 ， 抗干擾能力強(qiáng) ， 可靠性高 單片機(jī)的芯片封裝形式 雙列直插式 貼片式 可以直接嵌入到電子產(chǎn)品中 ——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 25 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) ☆ 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理 的分析方法。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 26 三、單片機(jī)的歷史與發(fā)展 第一階段 :(19741976) 單片機(jī)初級(jí)階段 ， 以仙童公司的 F8為代表 。 第三階段 :(1978至今 ) 高性能單片機(jī)階段 ， 以 MCS51系列單片機(jī)為代表 。 第三節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由 1位到 4位 ， 4位到 8位 ， 再到 16位 /32位機(jī)的發(fā)展過(guò)程 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 27 第四節(jié) 常用單片機(jī)系列 ※ ATMEL單片機(jī) ATMEL公司所生產(chǎn)的 ATMEL89系列單片機(jī)（簡(jiǎn)稱 89系列單片機(jī)），就是基于 Intel公司的 MCS5l系列而研制的，該公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于 Flash存儲(chǔ)器技術(shù)。 常用單片機(jī)系列的簡(jiǎn)介 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 28 ※ Philips單片機(jī) Philips公司的的單片機(jī)都屬于 MCS51系列兼容的單片機(jī) 。 一般電腦電飯煲 ， 內(nèi)部只有一個(gè)單片機(jī) ， 這種控制系統(tǒng)是單核嵌入；對(duì)于分體式空調(diào) ， 室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)中分別有 1個(gè)單片機(jī) ， 為雙核嵌入結(jié)構(gòu) 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 31 數(shù)據(jù)處理方面 打印機(jī)等 智能儀表方面 智能化儀表內(nèi)部基本上都是用單片機(jī)進(jìn)行 信息控制與處理，擴(kuò)展了單片機(jī)在智能儀 器中的應(yīng)用?？偩€通常分為三種，即數(shù)據(jù)總線 (DB)地址總線 (AB)和控制總線 (CB)。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 33 (2)輸入輸出 (I/O)接口 由于 I/O設(shè)備中類繁多，它們?cè)谒俣?、電平、功率、信息形式等很多方面有很大差別，不能直接與 CPU連接，必須經(jīng)過(guò) I/O接口電路解決它們之間的匹配問(wèn)題。 Bit是 Binarg Digit （ 2）字 (Word) 字是 CPU與輸入 /輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)的基本單位，由若干位組成它與數(shù)據(jù)總線的寬度 (根數(shù) )一 （ 3）字節(jié) (Byte) 一字節(jié)為 8位 (bit)。目前計(jì)算機(jī)只能直接識(shí)別由二進(jìn)制編碼的指令，即機(jī)器碼 （ 5）指令系統(tǒng) (Instnction Set)：指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的全部指令的集合。 （ 6）程序 (Progrom)：為完成特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的一組指令有序的集合。 KB=1024Byte。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 36 復(fù)習(xí)內(nèi)容 二 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)制 、 碼制復(fù)習(xí) 常用數(shù)制：十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制 十進(jìn)制：符合人們的習(xí)慣。 十六進(jìn)制：便于識(shí)別、書(shū)寫(xiě)。 （ B） 2=Bn1*2n1+Bn2*2n2+……+B 0*20+B1*21+.......+Bm*2m ※ 十六進(jìn)制 特點(diǎn)：以 16為底（基數(shù)），逢 16進(jìn)位。 10110010B=( ? )10 13FAH =( ? )10 ※ 二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 方法：用 4位二進(jìn)制數(shù)表示 1位十六進(jìn)制數(shù)。 ()10=( ? )2 十進(jìn)制到十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換： 整數(shù)部分：除 16取余； 小數(shù)部分：乘 16取整。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 39 二進(jìn)制數(shù)分為 無(wú)符號(hào) 二進(jìn)制數(shù)和 有符號(hào) 二進(jìn)制數(shù)。 有符號(hào)數(shù)的定義 計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)的表示方法： 將二進(jìn)制數(shù)的 最高位 定義為 符號(hào)位，符號(hào)位 =0， 是 正數(shù) 符號(hào)位 =1， 是 負(fù)數(shù) 無(wú)符號(hào)數(shù) 一個(gè) N位的無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù) X的表示范圍為 [0,2n1],若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍 ,則產(chǎn)生溢出。 例： 1 1 1 1 1 1 1 1 + 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 40 邏輯運(yùn)算 與 ,或 ,非 ,異或 特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)借位。 真值：機(jī)器數(shù)所表示的真實(shí)的數(shù)值。 ※ 邏輯異或 邏輯 “ 異或 ” 的特點(diǎn)：兩個(gè)狀態(tài)不相同 ， 則取1；相同則取 0。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 42 、反碼、補(bǔ)碼 特點(diǎn)： ⑴ 8位二進(jìn)制數(shù)表示原碼 、 反碼 、 補(bǔ)碼的范圍 (127~+12 127~+12 128~+127) ⑵ 補(bǔ)碼的運(yùn)算 在微型計(jì)算機(jī)中 ， 帶符號(hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示 ， 減法可用補(bǔ)碼相加來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 運(yùn)算結(jié)果為補(bǔ)碼 。各部分之間通過(guò)內(nèi)部總線相連 。 ※ 內(nèi)部 RAM：共有 128個(gè) RAM單元（ 52系列為 256B），用來(lái)存儲(chǔ)單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。 ※ 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 : 兩個(gè) 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)的功能。 ※ 串行口：一個(gè)全雙工串行口。 ※ 位處理器：布爾處理器，有較強(qiáng)的位處理功能。芯片內(nèi)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)是通過(guò)總線傳遞的。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 46 中央處理器 CPU ? ?? ????????????????????????????????D P T RIDIRIPPCP S WBA C CAA L UC P U數(shù)據(jù)指針控制邏輯電路指令譯碼器指令寄存器指令指針程序計(jì)數(shù)器控制器程序狀態(tài)字寄存器累加器算術(shù)邏輯單元運(yùn)算器組成： 主要包括運(yùn)算器和控制器兩部分。 功能： 讀入、分析每條指令，根據(jù)指令要求，控制部件完成特定的功能。 （ 2） A是 ALU單元的數(shù)據(jù)處理源之一，又是 ALU運(yùn)算結(jié)果的存放單元， 如 ADD A, data （ 3）因?yàn)?A用的最頻繁，容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，這是累加器結(jié)構(gòu)特有的瓶頸現(xiàn)象。 （ 2）不在執(zhí)行乘除指令的情況下，可以把寄存器 B當(dāng)作一個(gè)普通的寄存器使用。 （ 3）進(jìn)行位處理操作，如置位、清零、求補(bǔ)、測(cè)試轉(zhuǎn)移、邏輯與、或等。 ☆ 算術(shù)邏輯單元 ALU ☆ 累加器 A（ ACC） ☆ 寄存器 B ☆ 程序狀態(tài)字 PSW PSW用來(lái)存放程序運(yùn)行的狀態(tài)信息。 （ 2） PC是一個(gè) 16位 的計(jì)數(shù)器，尋址范圍達(dá) 64KB。 （ 4） PC有自動(dòng)加 1功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。 ☆ 程序計(jì)數(shù)器 PC ☆ 數(shù)據(jù)指針 DPTR （ 1） DPTR是唯一一個(gè)用戶可使用的 16位寄存器，由兩個(gè) 8位的寄存器 DPH 和 DPL組成。 （ 3） DPTR用戶可讀 /寫(xiě)。 如 MOVX A， DPTR MOVC A， A+DPTR 課本 18頁(yè) 課本 23頁(yè) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 50 二、 MCS51單片機(jī)的封裝 DIP封裝 Double Inline Package 雙列直插式封裝 40個(gè)引腳 PLCC封裝 Plastic Leaded Chip Carrier 塑封 J引線芯片封裝 44個(gè)引腳 （ 4個(gè)空腳） QFG封裝 Quad Flat Package 四角扁平封裝 44個(gè)引腳 （ 4個(gè)空腳） 課本 1 13頁(yè)圖 2 23 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 51 三、 MCS51單片機(jī)的信號(hào)引腳 P3口線的第二功能 課本 13頁(yè) 課本 12頁(yè) 圖 2