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第 章 单 片 机 C 语言设计

自我介绍. 本课程介绍. 单片机硬件结构. 单片机特点及应用. 单片机工作过程. 第 章 单 片 机 C 语言设计. Single Chip Microcomputer. 本章内容. 共 80 个学时. 本课程强调实际应用为主，以培养学生的实际实践能力为主。. 1. 理论课程 （ 64 个学时）. 2. 实验课程 （ 16 个学时，第 2 周开始）. 1 ．课程安排. 期末成绩. 考勤及测试. 平时作业. 实验成绩. 2 ．考评办法. 总评成绩的组成：. 系考. 60%. 10%. 10%. 20%. 课堂提问 出勤情况

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第 章 单 片 机 C 语言设计

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  1. 自我介绍 本课程介绍 单片机硬件结构 单片机特点及应用 单片机工作过程 第章单片机C语言设计 Single Chip Microcomputer 本章内容

  2. 共80个学时 本课程强调实际应用为主，以培养学生的实际实践能力为主。 1. 理论课程 （64个学时） 2. 实验课程 （16个学时，第2周开始） 1．课程安排

  3. 期末成绩 考勤及测试 平时作业 实验成绩 2．考评办法 总评成绩的组成： • 系考 60% 10% 10% 20% • 课堂提问 • 出勤情况 • 课堂测验 • 共10次作业 • 实验报告 • 出勤情况

  4. 加分Tips 想获得更高的平时成绩吗？ • 实验课上学生现场演示操作（+2） • 对解决某个问题的方法归纳（+2） • PPT演示和讲解（10分钟内） • 原创作品演示（+5） • 创意小应用程序 • 小型应用系统

  5. 3．如何学好本门课程？ • 认真观看课堂演示，理解和掌握相应的知识点； • 搭建上机环境，课后练习以巩固所学内容； • 上好每一节实验课，积极提问以解决疑惑； • 善用网络资源，提高学习效率。 常用网址：C51bbs论坛： http://www.c51bbs.com 周立功网站： http://www.zlgmcu.com 老古开发网： http://www.laogu.com

  6. 立式微机 便携式微机 台式微机 一、什么是单片机 1、微型计算机硬件结构 ——常见的微机外形

  7. 微型计算机硬件结构 ——微机硬件组成 显示器 主机 鼠标 键盘

  8. CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 电路 输 出 接 口 电路 输 出 设 备 运 算 器 控 制 器 存 储 器 硬件系统 内部结构 微型计算机硬件结构 —— CPU (Central Processing Unit)

  9. 微型计算机系统 软 件 系 统 CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 电路 输 出 接 口 电路 输 出 设 备 运 算 器 + 控 制 器 存 储 器 硬件系统 微型计算机系统 硬件系统——构成微机的实体和装置 软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称 软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

  10. 微型计算机系统 软 件 系 统 CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 设 备 输 出 接 口 设 备 输 出 设 备 运 算 器 + 控 制 器 存 储 器 硬件系统 2、单片微型计算机 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机 —— 单片机实质上就是一个芯片

  11. 单片机基本概念 • 1.2 个人计算机与单片机 • 个人计算机（PC，俗称：电脑）与单片机对比 • 单片机（单片微型计算机）就是将CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、IO接口、定时/计数器都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此，一块芯片就构成了一台计算机。 • 单片机与电脑价格和体积的对比。 • 单片机与电脑功能强弱对比。

  12. 二、为什么要学习单片机？ • 1.3 学习单片机的原因 • 大量的应用需求 广泛的应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域 。 • 单片机主要厂商 INTEL公司的8051系列单片机；Motorola 公司（FREESCALE，飞思卡尔 ）的M68系列单片机；MicroChip公司的PIC系统单片机；Philips公司的P89系列； ATMEL公司AT89C51系列，AVR系列；Zilog公司的Z80系列单片机；MicroChip公司的PIC系列。 • 单片机广泛的应用 2006财年Microchip取得了销售额9.28亿美元的优秀业绩，更在2006年11月将第 50 亿颗 PIC单片机交付给中国电表制造商江苏林洋电子有限公司。2007年，Microchip将交付第60亿颗单片机给客户。

  13. 二、单片机的特点及应用 1. 单片机的特点 体积小，重量轻 电源单一，功耗低 功能强，价格低 运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高 可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统

  14. 电讯方面 工业方面 汽车方面 民用方面 数据处理方面 仪表方面 2. 单片机应用

  15. 3. 单片机种类 • 3.1单片机的发展史可分为四个阶段 • 第一阶段（1976~1978年）：低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。 • 第二阶段（1978~1982年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。 • 第三阶段（1982~1990年）：16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振频率为12M，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，中断处理能力为8级，片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。 • 第四阶段（1990年~）：微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。

  16. T0 T1 时钟电路 ROM RAM 定时计数器 CPU 并行接口 串行接口 中断系统 TXD RXD INT0 INT1 P0 P1 P2 P3 三、MCS-51单片机硬件结构 • 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 • 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 • 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 • 串行口：一个全双工串行口。 • 中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） • 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ • 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 • 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 结构框图

  17. 1、8051单片机的基本组成 • 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 • 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 • 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 • 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 • 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 • 串行口：一个全双工串行口。 • 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） • 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ

  18. 1234567891011121314151617181920 4039383736353433323130292827262524242221 8031 8051 8751 89C51 EA RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/ 5、EA：访问程序存储控制信号 PSEN 6、PSEN：外部ROM读选通信号 2、MCS-51单片机信号引脚简介 P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC 1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 P3口线的第二功能 3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 RST P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 ALE P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0 7、ALE：地址锁存控制信号 XTAL2XTAL1 VSS

  19. 1234567891011121314151617181920 4039383736353433323130292827262524242221 1234567891011121314 1234567891011121314 2827262524232221 201918171615 2827262524232221 201918171615 1234567891011121314 1234567891011121314 2827262524232221 201918171615 2827262524232221 201918171615 EPROM EPROM 片内 ROM RAM 6264 RAM 6264 2764 2764 片内 RAM 4K 3.存储器 64K 8031 8751 8051 89C51 64K 256B（字节）

  20. 0FFFH 0FFEH ． ． 002BH ． FFFFH 中断5 0023H 中断4 定时器1中断 串行口中断 001BH 中断3 0013H (64K) 定时器0中断 中断2 000BH 0002H 中断1 外部中断0 外部中断1 0003H 0001H 0FFFH 0FFFH 0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令 外部 内部 0000H (4K) (4K) EA=1 EA=0 0000H 0000H 0000H 8位 (1)程序存储器 中断入口地址 (PC) 程序存储器资源分布 程序存储器

  21. PSW位地址 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 数据缓冲区/堆栈区 可位寻址区 FFFFH 3区 2区 2FH 7F 78 07 00 工作寄存器区 1区 1 1 18H~1FH 第 3 区 20H (64K) 07H 0区 00H 外部 0 1 第 1 区 08H~0FH 0FH 1FH 17H FFH (高128B) 18H 08H 10H 7FH 80H 1 0 0 0 第 2 区 第 0 区 10H~17H 00H~07H 7FH 内部 片内RAM地址 RS1 RS0 寄存器区 30H (低128B) 0000H 00H R7 R7 R7 R7 R0 R0 R0 R0 (2)数据存储器 工作寄存器区选择位RS0、RS1 专用寄存器 RAM 数据存储器 内部RAM存储器

  22. 高128个单元 ☆离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。 ☆11个可以进行位寻址。 ☆特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。

  23. 4、单片机的工作原理 • 4.1 MCS-51系列8051单片机工作原理 1、 电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。 2、 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶振，电容，连上就可以了，按图1接上即可。 3、 复位引脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。 图4-1：8051单片机外围电路

  24. 5、时钟电路与复位电路(1)时钟振荡电路

  25. 谁知道 复位电路怎么起到复位的作用? (2)复位电路 单片机复位条件: 必须使RST引脚持续10 ms以上高电平(外部时钟12MHz)

  26. 地址寄存器 程序计数器 外部地址总线AB 内部数据总线 0002H (PC) (PC) (PC) 0001H 0000H 存 储 器 运算器 ①② 累加器A 地址 译码 寄存器区 数据缓冲器 外部数据总线DB 内部控制信号 指令 寄存器 译码 时钟及清零 外部控制总线CB 四、单片机的工作过程 例: MOV A,#09H 74H09H ;把09H送到累加器A中 取指过程 取指过程 PC= 0000H 0000H 0002H 0001H 执行过程 执行过程 你知道PC的作用吗？ 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 外部控制总线CB

  27. 五、单片机的简单应用 • 5.1 简单的应用程序 • Main() • { • For(;;) • { • P1=0xFF;//关灯 • DELAY();//延时 • P1=0x00;//点灯 • DELAY();//延时 • } • } ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV P1,#0FFH ;关灯 ACALL DELAY ;延时 MOV P1,#00H ; 点灯 ACALL DELAY ;延时 AJMP START; END 图5-1：8051单片机外围电路

  28. 课堂练习 1、单片机主要的组成部部分为CPU，（ ），（ ）。 2、使得单片机正常工作所需的最小外围电路包括：电源，（ ），（ ）。 3、51系列单片机的一个指令周期包含（ ）个时钟周期。 外部晶振为12M的51单片机的指令周期为（ ）uS。 4、单片机概念。 5、我们是如何让单片机能够按我们的想法做事的？步骤。

  29. 课堂练习 1、CPU主要的组成部部分为( )。 A．运算器，控制器 B．加法器，寄存器 D．运算器，指令译码器 C．运算器,寄存器

  30. 课堂练习 2、8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行 SETB RS1 指令，此时只能使用（ ）区的工作寄存器。 A．0区 B．1区 C．2区 D．3区

  31. 课堂练习 3.09H位所在的单元地址是（ ） A． 02H B． 21H D．20H C． 08H

  32. 课堂练习 4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（ ）的内容决定。 A． SP C． DPTR D． PSEN和ALE B．PC

  33. 课堂练习 5. P0,P1口作输入用途之前必须( )。 A．外接高电平 B．外接上拉电阻 C．相应端口先置0 D．相应端口先置1

  34. 课堂练习 6.程序计数器PC用来( )。 A．存放指令 B．存放上一条的指令地址 C．存放下一条的指令地址 D．存放正在执行的指令地址

  35. 思 考 题 1.数123可能是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十六进制数 D． 四进制数 E.十进制数 2. 8031单片机内部RAM包括( ) 。 A.程序存储区 B．堆栈区 C．工作寄存器及特殊功能区 D．位寻址区 E. 中断入口地址区 3. 8051单片机CPU的主要功能有( )。 A.产生控制信号 B．存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 D．I/O端口数据传送 E.驱动LED

  36. 思 考 题 4.单片机能够直接运行的程序是（ ）。 A. 汇编源程序 B. C语言源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言源程序 5. 十进制数126其对应的十六进制可表示为( )。 A．8F B．8E C．FE D. 7E 6. 十进制数89.75其对应的二进制可表示为( ). A.10001001.01110101 B．1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.11 7.二进制数110010010对应的十六进制数可表示为( ) A.192H B．C90H C． 1A2H D. CA0H 8.二进制数110110110对应的十六进制数可表示为( )。 A． 1D3H B， 1B6H C． DBOH D. 666H 9. -3的补码是( )。 A． 10000011 B. 11111100 C．11111110 D． 11111101

  37. 思 考 题 10. CPU主要的组成部部分为( )。 A．运算器，控制器 B．加法器，寄存器 C. 运算器,寄存器 D. 运算器，指令译码器 11. INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A． 16 B．4 C．8 D.准16位 12. 对于INTEL 8031来说，/EA脚总是( ) A.接地 B.接电源 C. 悬空 D.不用 13.在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( ）中 A.累加器 B．控制器 C. 程序存储器 D.数据存储器 14. 程序计数器PC用来( )。 A．存放指令 B．存放正在执行的指令地址 C. 存放下一条的指令地址 D．存放上一条的指令地址

  38. 思 考 题 15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存储器中。 A. 源程序 B. 汇编程序 C. 二进制编码 D．BCD码 16.单片机应用程序一般存放在( )中。 A. RAM B．ROM C. 寄存器 D．CPU 17. 单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0区00H单元 B．0区01H单元 C. 1区09H单元 D．SFR 18. 进位标志CY在( )中。 A. 累加器A B．算术逻辑运算部件ALU C．程序状态字寄存器PSW D. DPDR 19. 单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（ ）引脚 A. 外接定时器 B．外接串行口 C. 外接中断 D.外接晶振

  39. 思 考 题 20. 8031复位后，PC与SP的值为( )。 A．0000H，00H B．0000H，07H C．0003H，07H D. 0800H，00H 21. P0,P1口作输入用途之前必须( )。 A. 相应端口先置1 B．相应端口先置0 C．外接高电平 D．外接上拉电阻 22. 8031单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（ ）。 A．20H B．30H C．00H D．70H 23. 8031单片机中片内RAM共有( )字节。 A．128 B．256 C．4K D．64K 24.当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为( )。 A. 组0 B．组1 C．组2 D. 组3

  40. 思 考 题 25. 8051的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为( )。 A. 00H~2FH B． 20H~2FH C． 00H~FFH D. 20H~FFH 110. 26. 8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是( ) 。 A. 8K B. 16K C． 32K D． 64K 27. 8051单片机中，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是( )。 A．PSW B. DPTR C．PC D. B 28.对MCS-51单片机来说，其内部RAM( )。 A.只能位寻址 D．只能字节寻址 C．既能位寻又能字节寻址 D．少部分能位寻址 29. 所谓系统总线，指的是( )。 A. 数据总线 B．地址总线 C. 内部总线 D．外部总线 E．控制总线

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