单片机基础及应用第二版完整版全套PPT电子课件.pptx

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单片机基础及应用,目录,课题一认识单片机课题二认识单片机开发软件课题三彩灯显示课题四LED数码管显示器课题五键盘检测课题六定时计数器应用课题七单片机综合应用,谢谢THANKS,任务1认识单片机结构及应用任务2单片机最小系统制作,课题一认识单片机,了解MCS51系列单片机的结构。

理解MCS51系列单片机引脚功能，熟悉单片机应用领域。

熟悉MCS51系列单片机最小系统电路。

掌握单片机复位电路的工作过程。

技能目标能识别MCS51系列单片机型号。

能制作单片机最小系统电路。

知识目标,任务1认识单片机结构及应用,学习目标,课题一认识单片机,能识别MCS51系列单片机型号。

了解MCS51系列单片机的结构。

理解MCS51系列单片机引脚功能。

熟悉单片机的特点及应用。

课题一认识单片机,认识MCS51系列单片机中常见的STC89C51RC、AT89S51等单片机芯片的型号、引脚，熟悉其引脚功能及应用。

任务引入,课题一认识单片机,一、认识单片机类型单片机概念单芯片微型计算机简称单片机，它是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器、I/O接口电路等功能部件而构成的一个完整的单芯片微型计算机，通常单片机被称为微型控制单元（MCU）。

相关知识,课题一认识单片机,单片机的发展概况（）单片机诞生阶段（）单片机初级阶段（）单片机成熟阶段（）单片机全面发展阶段,课题一认识单片机,代表性单片机的特点,（）MSP430系列单片机（）Atmel单片机（）PIC系列单片机（）STC单片机单片机型号编码,STC89系列单片机的型号编码规则,二、MCS51系列单片机的结构,课题一认识单片机,STC89C51单片机内部结构,STC89C51单片机的内部结构,课题一认识单片机,中央处理器STC89C51单片机的中央处理器由运算器和控制器组成。

（）运算器主要功能是进行算术运算、逻辑运算、位处理等运算操作。

（）控制器主要功能是控制计算机各部分自动协调地工作，完成对指令的读取、译码和执行。

课题一认识单片机,单片机存储器体系结构STC89C51单片机的存储器分为两种：

程序存储器ROM和数据存储器RAM，且各自独立编址。

（）程序存储器程序存储器用于存放用户程序、数据、表格等数据信息，分为片内程序存储器和片外程序存储器。

（）数据存储器数据存储器也称为随机存取存储器，存储单元既可读又可写，用于存取程序运行时的中间结果数据等。

三、MCS51系列单片机的封装及引脚功能,课题一认识单片机,单片机的封装单片机引脚功能,STC89C52RC单片机的封装a）PDIP40封装b）PLCC44封装c）LQFP44封装,课题一认识单片机,PDIP40封装的STC89C51单片机引脚,课题一认识单片机,单片机特点体积小、成本低存储结构上程序存储器和数据存储器分开功能丰富抗干扰能力强、功耗低,四、单片机特点及应用,课题一认识单片机,单片机应用领域工业控制领域智能仪器仪表领域智能家居领域,任务2单片机最小系统制作,掌握MCS51系列单片机最小系统电路。

掌握单片机复位电路的工作过程。

能设计并制作单片机最小系统电路。

学习目标,课题一认识单片机,课题一认识单片机,单片机是一块集成度很高的芯片，但由于晶振、开关等电路无法集成到芯片上，所以要使单片机正常工作还需要添加一些外围电路。

本任务是用STC89C51RC单片机设计并制作单片机最小系统。

任务引入,课题一认识单片机,相关知识,STC89C51单片机最小系统电路,一、时钟电路,课题一认识单片机,STC89C51单片机时钟电路a）内部时钟方式b）外部时钟方式,二、复位电路,课题一认识单片机,复位电路b）上电和按键混合复位电路,a）上电复位电路,课题一认识单片机,STC89C51单片机采用5V电源供电。

单片机电源VCC引脚连接到+5V，通常在电源接口处连接0.1F滤波电容，为单片机提供稳定电源。

三、电源电路,谢谢THANKS,课题二认识单片机开发软件,任务1Keil开发软件的应用任务2Proteus仿真软件的应用任务3在线编程ISP软件的应用,任务1Keil开发软件的应用,课题二认识单片机开发软件,学习目标,掌握Keil开发软件的安装方法。

能使用Keil开发软件编写程序。

课题二认识单片机开发软件,本任务将通过完成点亮一个发光二极管程序的编写及仿真，熟练掌握KeilVision4软件的使用方法。

任务引入,课题二认识单片机开发软件,相关知识一、KeilVision4的安装方法,KeilVision4安装程序图标,课题二认识单片机开发软件,二、KeilVision4快速入门,KeilVision4软件工作界面新建源程序文件添加源程序到工程文件程序调试外围部件查看,建立工程项目文件编写源程序编译程序存储器的查看和修改,任务2Proteus仿真软件的应用,课题二认识单片机开发软件,掌握Proteus仿真软件的安装方法。

能正确使用仿真软件Proteus绘制电路图并进行仿真调试。

学习目标,课题二认识单片机开发软件,本任务将利用Proteus软件虚拟单片机硬件电路，进行单片机源程序代码的仿真调试。

任务引入,课题二认识单片机开发软件,相关知识一、仿真软件Proteus7.10的安装方法,课题二认识单片机开发软件,二、仿真软件Proteus7.10入门,Proteus7.10软件工作界面新建设计文件提取元器件放置元器件、电源和地编辑元器件连线、绘制电路图加载程序运行仿真，观察结果,任务3在线编程ISP软件的应用,课题二认识单片机开发软件,熟悉单片机开发板的使用方法。

掌握单片机在线编程软件的使用方法。

能使用单片机在线编程软件下载运行单片机程序。

学习目标,课题二认识单片机开发软件,本任务将通过用STC单片机开发板在线编程仿真点亮一只发光二极管，来学习单片机开发板和在线编程软件的使用方法。

任务引入,课题二认识单片机开发软件,相关知识一、STC单片机开发板,STC51单片机通用多功能开发板,课题二认识单片机开发软件,二、ISP在线编程入门,使用计算机利用ISP软件下载可执行的机器代码到单片机的一般步骤如下：

用Keil软件编写源程序。

编译源程序，若有语法错误，重复步骤1、2。

连接好串口下载线，如果使用的计算机没有串口，则需要安装USB串口驱动程序。

在线下载用户程序,课题二认识单片机开发软件,三、使用ISP软件在线调试STC单片机,将数据线的九针串口接头接到单片机开发板上的九针接口，另一接头接计算机的串口。

九针串口接头及USB串口线,课题二认识单片机开发软件,如用USB串口线连接单片机开发板。

关闭单片机开发板上的电源。

选择单片机型号。

选择要下载更新的程序（.hex文件）。

选择连接单片机开发板下载的串口号。

STCISP软件下载程序的工作方式是冷启动下载方式，下载前要确认已关掉单片机开发板电源，然后单击“Download下载”按钮。

查看下载提示信息确认是否下载成功。

程序下载完成后，单片机会自动运行下载程序，观察单片机开发板的硬件执行效果。

谢谢THANKS,课题三彩灯显示,任务1LED指示灯闪烁显示任务2花样彩灯显示任务3流水灯显示,任务1LED指示灯闪烁显示,课题三彩灯显示,学习目标,理解单片机机器周期及时序的概念。

掌握汇编语言的指令格式及指令中的常用符号。

熟悉汇编语言的伪指令和寻址方式。

掌握汇编语言的数据传送、控制转移、位操作指令的功能及用法。

课题三彩灯显示,掌握汇编语言子程序的调用方法。

掌握程序设计的基本结构。

掌握单片机并行I/O口的电路结构及应用。

能编写发光二极管闪烁显示程序。

课题三彩灯显示,任务引入,单片机控制发光二极管闪烁,课题三彩灯显示,一、单片机内部的时间单位及时序单片机内部的时间单位,相关知识,MCS-51系列单片机各种周期的相互关系,课题三彩灯显示,（）振荡周期振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。

（）时钟周期时钟周期也称为状态周期，用S表示。

（）机器周期单片机每访问一次存储器的时间称为一个机器周期。

（）指令周期单片机完成一条指令所需要的时间称为指令周期。

课题三彩灯显示单片机内部指令执行的时序,单片机指令执行时序图a）单字节指令执行时序b）双字节指令执行时序,课题三彩灯显示,二、单片机并行I/O口的电路结构及应用,P0口电路结构及应用,P0口的位结构电路原理图,课题三彩灯显示,P1口电路结构及应用P2口电路结构及应用,P1口的位结构电路原理图,P2口的位结构电路原理图,课题三彩灯显示,P3口电路结构及应用,P3口的位结构电路原理图,课题三彩灯显示,三、汇编语言程序设计入门,汇编语言指令概况指令是使计算机完成基本操作的命令，通常一条指令对应一种基本操作。

汇编语言指令格式,课题三彩灯显示,伪指令伪指令是对汇编过程进行某种控制的特殊指令，其格式与通常的操作指令一样，并可加在汇编程序的任何地方。

课题三彩灯显示,（）ORG汇编起始地址指令指令格式为：

ORG16位地址或标号（）END汇编结束指令指令格式为：

标号：

END（）EQU赋值指令指令格式为：

字符名称EQU数据或汇编符（）DB定义字节指令指令格式为：

标号：

DB字节数据表,课题三彩灯显示,寻址方式寻址方式就是指CPU寻找操作数或操作数地址的方式。

（）立即寻址（）直接寻址,课题三彩灯显示,（）寄存器寻址,（）寄存器间接寻址,寄存器间接寻址示意图,课题三彩灯显示,（）变址寻址,变址寻址示意图,课题三彩灯显示,（）位寻址）直接位地址（00H7FH）。

）字节地址带位号。

）特殊功能寄存器名带位号。

）位符号地址。

（）相对寻址相对寻址的目的地址为：

目的地址=当前PC值+rel=转移指令的地址+转移指令的字节数+rel,课题三彩灯显示,四、数据传送、控制转移、位操作及子程序调用与返回指令,数据传送指令数据传送指令有29条。

控制转移指令控制转移指令共有17条，包括无条件转移指令、条件转移指令、子程序调用及返回指令。

课题三彩灯显示,位操作指令在MCS-51系列单片机系统中，有17条位处理指令，可以实现位传送、位逻辑运算、位转移等操作。

子程序调用与返回指令子程序调用与返回指令共有4条，两条子程序调用指令，两条返回指令。

课题三彩灯显示,五、程序设计基本结构,程序设计基本结构a）顺序结构b）分支结构c）循环结构,课题三彩灯显示,六、延时程序设计,软件延时的原理是利用CPU执行一段程序，只消耗CPU一定的时间，不做其他具体的功能控制。

其主要设计思想是利用多次循环来延长程序的执行时间，从而实现延时功能。

延时的时间=程序指令执行的总机器周期数CPU机器周期的时间。

任务2花样彩灯显示,课题三彩灯显示,掌握查表指令的功能与用法。

能设计花样彩灯显示的硬件电路。

能用查表指令编写花样彩灯显示程序。

学习目标,课题三彩灯显示,本任务是设计实现8只发光二极管构成的彩灯由外向内，再由内向外循环亮灭，时间间隔为0.5s。

任务引入,课题三彩灯显示,相关知识,一、查表指令以PC为基地址的查表指令MOVCA，A+PC。

以DPTR为基地址的查表指令MOVCA，A+DPTR。

课题三彩灯显示,二、加1和减1指令,加1指令INC,课题三彩灯显示,减1指令DEC,课题三彩灯显示,三、查表程序设计,所谓查表，就是把事先计算或测到的数据按照一定的顺序排列成表格，存放在单片机的程序存储器中。

任务3流水灯显示,课题三彩灯显示,掌握逻辑运算指令、移位指令的功能及用法。

能设计流水灯显示的硬件电路。

能用逻辑运算指令、移位指令编写流水灯显示程序。

学习目标,课题三彩灯显示,本任务是设计实现8只发光二极管从左到右依次循环点亮0.5s。

任务引入,课题三彩灯显示,相关知识,一、逻辑运算指令与、或、异或运算指令（）与操作ANLA，Rn；将工作寄存器Rn与累加器A的值做与运算，结果存回AANLA，direct；将直接地址direct的内容与A的值做与运算，结果存回A,课题三彩灯显示,ANLA，Ri；将间接地址Ri的内容与A的值做与运算，结果存回AANLA，#data；立即数#data与A的值做与运算，结果存回AANLdirect，A；A的值与直接地址direct的内容做与运算，结果存回直接；地址direct中ANLdirect，#data；立即数#data与直接地址direct的内容做与运算，结果存回直；接地址direct中,课题三彩灯显示,（）或操作ORLORLA，Rn；将工作寄存器Rn与累加器A的值做或运算，结果存回AORLA，direct；将直接地址direct的内容与的值做或运算，结果存回ORLA，Ri；将间接地址Ri的内容与的值做或运算，结果存回ORLA，#data；立即数#data与A的值做或运算，结果存回AORLdirect，A；A的值与直接地址direct的内容做或运算，结果存回直接；地址direct中ORLdirect，#data；立即数#data与直接地址direct的内容做或运算，结果存回直接；地址direct中,课题三彩灯显示,（）异或操作XRLdestbyte，srcbyteXRLA，Rn；将工作寄存器Rn与累加器A的值做异或运算，结果存回XRLA，direct；将直接地址direct的内容与A的值做异或运算，结果存回XRLA，Ri；将间接地址Ri的内容与A的值做异或运算，结果存回XRLA，#data；立即数#data与A的值做异或运算，结果存回AXRLdirect，A；A的值与直接地址direct的内容做异或运算，结果存回直接；地址direct中XRLdirect，#data；立即数#data与直接地址direct的内容做异或运算，结果存回直接；地址direct中,课题三彩灯显示,清零、取反指令（）累加器A清零指令CLRA；（A）0；累加器A清零，不影响标志位（）累加器A取反指令；对累加器A的内容逐位取反，不影响标志位,课题三彩灯显示,二、移位指令,课题三彩灯显示,课题三彩灯显示,课题三彩灯显示,课题三彩灯显示,三、逻辑运算、移位指令控制端口实现依次点亮和熄灭流水灯示例,谢谢THANKS,课题四LED数码管显示器,任务1数码管静态显示数字任务2数码管动态显示数字任务3加法计数显示器,任务1数码管静态显示数字,课题四LED数码管显示器,学习目标,熟悉数码管结构和工作原理。

掌握数码管静态显示原理。

掌握数码管静态显示驱动电路连接方法。

能编写个位数码管显示程序。

课题四LED数码管显示器,任务引入,09数码管显示器原理框图,本任务是设计一个数码管显示器，实现间隔1s循环显示09功能。

课题四LED数码管显示器,一、LED数码管数码管的结构数码管是一种发光的半导体元器件，对其相应的引脚输入合适的电流，对应的二极管导通发亮，可以显示出字符。

相关知识,数码管实物图,课题四LED数码管显示器,数码管的结构b）共阴极接法,a）引脚排列,c）共阳极接法,数码管工作原理,课题四LED数码管显示器,数码管的字形编码要使数码管显示出需要的字符，就要给相应的引脚提供显示该字段的编码电平。

数码管字形显示段和段码位对应关系,课题四LED数码管显示器,数码管显示0字符,课题四LED数码管显示器,二、LED数码管静态显示,数码管的显示方式LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。

静态显示指数码管显示字符时，相应的发光二极管恒定点亮。

数码管静态显示驱动电路（）单片机端口直接驱动电路,课题四LED数码管显示器,单片机端口直接驱动电路,课题四LED数码管显示器（）锁存器驱动电路,锁存器驱动电路,课题四LED数码管显示器,单片机驱动数码管静态显示编程示例如单片机直接驱动数码管，采用静态显示方式显示字符1，则编程如下：

任务2数码管动态显示数字,课题四LED数码管显示器,掌握数码管动态显示原理。

掌握数码管动态显示驱动电路连接方法。

能编写简单数码管动态显示程序。

学习目标,课题四LED数码管显示器,本任务设计一个6位数码管显示器，动态显示数字123456，无闪烁。

任务引入,6位数码管显示器,课题四LED数码管显示器,相关知识一、数码管动态显示原理,数码管动态显示连接图,课题四LED数码管显示器,二、数码管动态显示驱动电路,单片机端口驱动数码管电路,单片机端口驱动数码管电路,课题四LED数码管显示器单片机锁存器驱动数码管电路,单片机锁存器驱动数码管电路,课题四LED数码管显示器,三、单片机驱动数码管动态显示编程示例,选用单片机端口直接驱动方式，采用动态显示方式编程显示1234。

任务3加法计数显示器,课题四LED数码管显示器,掌握汇编语言算术运算指令的功能及用法。

熟悉汇编语言十进制数据的显示处理方法。

能设计加法计数显示器硬件电路。

能编写简易数字加法计数显示器程序。

学习目标,课题四LED数码管显示器,本任务就来设计1个加法计数显示器，实现099间隔1s自动加1计数循环显示。

任务引入,课题四LED数码管显示器,相关知识,一、不带进位的加法指令指令共有4条，功能是将立即数、直接地址、工作寄存器及间接寄存器的内容与累加器A的内容相加，运算结果存放在累加器A中。

指令如下：

课题四LED数码管显示器,二、带进位的加法指令,指令共有4条，功能是将累加器A的内容和源操作数及进位CY相加，运算结果存放在累加器A中。

指令如下：

课题四LED数码管显示器,三、带借位的减法指令,指令共有4条，功能是将累加器A的内容减去源操作数并减去借位CY的内容，运算结果存放在累加器A中。

指令如下：

课题四LED数码管显示器,四、十进制调整指令,该指令只适合用于BCD码的加法运算，功能是执行加法运算后将累加器A中的结果进行十进制调整。

指令如下：

DAA,课题四LED数码管显示器,五、乘法指令六、除法指令,课题四LED数码管显示器,七、十进制数据显示处理,178/100=1百位“1”存放在A中；余数“78”存放在B中。

78/10=7十位“7”存放在A中；余数即是个位“8”，存放在B中。

谢谢THANKS,任务1防盗报警灯任务2按键计数器,课题五键盘检测,任务1防盗报警灯,学习目标,课题五键盘检测,理解中断的概念。

了解MCS-51系列单片机外部中断系统及其工作原理。

掌握与MCS-51系列单片机外部中断相关的特殊功能寄存器。

掌握MCS-51系列单片机外部中断的工作方式及应用。

掌握中断服务程序的设计方法。

能设计防盗报警灯控制器的硬件电路，并编程实现防盗报警灯控制。

课题五键盘检测,本任务是通过单片机来实现防盗报警灯的设计，要求防盗报警灯具有防盗报警功能，当外部中断0引脚检测到安防传感器输出为低电平信号时，上下两个LED灯进行报警。

本任务中，采用独立按键将单片机的I/O口接地，模拟安防信号的产生。

任务引入,课题五键盘检测,一、中断系统中断的概念当单片机CPU正在处理某事件时，外界发出紧急事件请求，要求单片机CPU暂停当前事件，转去处理紧急事件，处理完成后再回到原来事件被中断的地方继续执行，该过程被称为中断。

相关知识,课题五键盘检测,中断的必要性（）多任务分时处理功能（）事件实时处理功能（）故障及时处理功能,单片机CPU中断事件的过程,课题五键盘检测,中断源,中断号及中断源入口地址,课题五键盘检测中断系统内部结构,中断系统内部结构,二、中断控制相关寄存器,课题五键盘检测,1.中断允许寄存器IE用于控制单片机CPU总中断和各个对应中断的许可。

定时/计数器控制寄存器TCONTCON为定时/计数器TO、T1的控制寄存器。

中断优先级寄存器IPIP寄存器用于确定每个中断源的优先级别。

三、中断响应过程,课题五键盘检测,中断请求中断响应中断返回四、中断服务程序中断服务程序初始化步骤中断服务程序编写要点中断服务初始化程序示例,任务2按键计数器,了解按键的特性及其与单片机端口的连接方法。

掌握独立式按键扫描及软件消抖的编程原理。

能编写单键控制程序。

学习目标,课题五键盘检测,课题五键盘检测,本任务将设计一款通过按键加1的计数器，每按下1次按键，数码管加1显示，数值099循环显示。

任务引入,课题五键盘检测,相关知识,一、独立式键盘独立式键盘中每个按键的电路是相对独立的，直接与单片机的I/O口连接，每个按键单独占用一根I/O线，按键是否按下不会影响其他按键的I/O口状态。

课题五键盘检测,轻触式开关按键,课题五键盘检测,独立式键盘电路,课题五键盘检测,软件方法消除抖动主要是CPU检测到有按键按下后，经过一个大概10ms的延时后再次检测按键是否按下。

若按键仍保持闭合状态电平，则确认该按键处于闭合状态，是一次有效的按键，从而消除抖动的影响。

二、按键抖动消除,按键触点的机械抖动,课题五键盘检测,三、键盘处理程序设计,按键一次处理程序的流程图,谢谢THANKS,课题六定时/计数器应用,任务1方波信号发生器任务2倒数计时器任务3数字计数器,任务1方波信号发生器,课题六定时/计数器应用,学习目标,了解MCS-51系列单片机定时/计数器的结构和工作原理。

掌握定时/计数器控制寄存器TCON的设置方法。

掌握定时/计数器工作方式寄存器TMOD的设置方法。

掌握定时/计数器的工作方式。

掌握定时/计数器定时、计数初值的计算和设定方法。

掌握定时/计数器中断控制方式。

能用单片机定时器设计方波信号发生器并编写程序。

课题六定时/计数器应用,任务引入,方波信号,本任务将利用单片机定时器设计一个方波信号发生器，在单片机的P2.0引脚输出频率为1kHz的等宽连续正方波脉冲。

课题六定时/计数器应用,一、定时/计数器结构及工作原理定时/计数器的结构,相关知识,定时/计数器寄存器结构图,课题六定时/计数器应用,定时/计数器的工作原理MCS-51系列单片机的定时/计数器的主要核心部件就是计数器，无论作为定时功能还是计数功能，其本质都是对脉冲进行计数，只是计数脉冲来源不同。

课题六定时/计数器应用,二、定时/计数器控制,定时/计数器的控制寄存器TCON定时/计数器的控制寄存器TCON为一个8位的可位寻址寄存器，用于控制定时/计数器T0、T1的启动和停止，同时控制定时器中断溢出标志位及外部中断源的中断请求标志位。

TCON寄存器格式如图。

课题六定时/计数器应用,TCON寄存器格式,课题六定时/计数器应用,定时/计数器的工作方式寄存器TMOD定时/计数器的工作方式寄存器TMOD为一个8位寄存器，用于控制T0、T1定时/计数器的工作方式，高4位控制定时/计数器T1，低4位控制定时/计数器T0。

TMOD寄存器格式,课题六定时/计数器应用,三、定时/计数器工作方式,工作方式0,定时/计数器T0工作方式0逻辑图,课题六定时/计数器应用工作方式1,定时/计数器T0工作方式1逻辑图,课题六定时/计数器应用工作方式2,定时/计数器T0工作方式2逻辑图,课题六定时/