《单片机原理及应用》1.docx

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1、第一章：认识单片机知识点思维导图+思政线初始单片机单片机具有广泛的应用性：为宫之喂互努力学习单片机原理及应用课程教案第一章：认识单片机时间：场地：项目目的：1、了解单片机的发展历史和常见型号；2、掌握单片机的内核结构；3、掌握单片机的工作方式。思政目标：从我国芯片设计的现状延伸,使学牛.了解并认同中国特色社会匕义的“四个自信”。重点难点：1、单片机的内核结构；2、单片机的工作方式。实训设备：天煌单片机实训台项目内容与步骤（教学时数：6学时）1.1 51单片机的发展和常见型号1.1.1 51单片机的发展历史单片机的发展史可以大致的分为如下3个阶段。（1）从20世纪70年代后期开始，单片机从功能简

2、单的4位逻辑控制器件发展到了功能比较强大的8位单片机，片内有8位微处理器、8位并行数据总线、8位定时计数器及一定容量的存储器，并且有了简单的中断功能。这个时期，8位单片机的代表是Inte1公司推出的MCS-48系列单片机（MCS即MicroComputerSystem,是微型计算机系统的缩写）、G1公司的PIC1650系列单片机。（2）19801981年，Inte1公司在MSC-48系列单片机的基础上增加了串行接口，定时计数器扩展到16位，增强了中断系统的功能并且扩大了存储器，推出了MCS-51系列单片机。同时期，Motoro1a公司推出了M6800系列单片机，Zi1Og公司推出了Z8系列单片

3、机。（3）从20世纪80年代中期开始，Inte1公司在MSC-51系列单片机的基础上将内部数据总线扩展为16位，外部1/0总线仍保持8位，推出了MCS-96备注：课程思政元素：D家国情怀2）国际视野融入时机：1）从单片机是一块芯片，引入中兴事件、华为事件、中美贸易战等时事热点，引导学生的体会国家科技的系列单片机。不断发展，激发爱国情怀；进入20世纪90年代后，随着微电子技术的发展，MCS-51系列单片机的发2）从单片机展呈现以下的趋势。按厂家来进行分集成度提高：多种功能都集成在一块51单片机上，能够不用扩展外部资类，引出要有国源或者扩展很少的外部资源就可以完成系统的功能。际眼光或者国际扩展方式

4、增多：MCS-51系列单片机不仅仅使用并行端口和串行端口进行视角，要能够站扩展，还出现了SPI、I2C等多种总线扩展接口。在全球或更广阔工作电压降低：MCS-51系列单片机的工作电压从开始的5V降低到3.3V的角度上看待问和18V,低功耗带来了更加稳定的系统可靠性获得了在便携系统中更加持久使题，我们既不能用时间。盲目自大，更不1.1.2常见的51单片机能妄自菲薄。目前在市场上有超过100种具体的51单片机型号，其中被使用的最多分别是ATME1公司的AT89S52、NXP（原飞利浦半导体）公司的87C51x2和中国本土融入方式和手宏晶科技的STC89C52o段：1.AT89S52专题嵌入：AT8

5、9S52是其推出的一款在系统可编程单片机,通过相应的ISP软件和一根课前，首先并行接口或者串行接口下载线，用户可以对单片机进行编程操作，图1.3所示要求学生查找相是AT89S52单片机的实物示意，有DIP-40、P1CC-44等多种封装形式。关的资料，了解2.P87C51x2我国在芯片技术NXP（恩智浦）是2006年末从飞利浦公司独立出来的半导体公司，其业务的发展状况、我已拥有50年的悠久历史，主要提供各种半导体产品与软件，其提供了大量们的科技强项在MCS-51系列单片机，包括FIaSh、OTP（一次性编程）、ROM和无ROM器件，其中哪些领域；课堂最常用的型号是P87C51x20上采用翻转课

6、堂STC89C52RC方式由学生根据STC89C52RC是大陆的单片机设计公司宏基科技的基础单片机型号之一，其查找的资料进行最大的特点是支持串口下载，可以很方便地修改内部软件，非常适合制作开发讲述。板和系统原型；此外其提供了大量拥有不同扩展功能的型号以供用户选择。1.251单片机的内核结构介绍1.2.1中央处理器在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、1/0接口电路、定时器/计数器等部件，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。51单片机系统通常由8位中央处理器，时钟模块、I/O端口、内部程序存储器、内部数据存储器、2个16位定时计数器、中断系统和一个串行通信模块组成。单片机内部结构示意图:8

7、位处理器是单片机的核心模块，由运算逻辑模块和控制逻辑模块组成。运算逻辑模块由算术逻辑运算单元A1U、累加器A、寄存器B、暂存寄存器TR、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSM堆栈指针SP、数据指针寄存器DPRT以及布尔处理器组成。控制逻辑模块则由指令寄存器、指令译码器和定时控制逻辑电路等组成。1.2.2存储器51系列单片机中有部分单片机型号的内部数据存储器的高位部分地址和SER寄存器的地址重合，但是用户可以使用不同的指令来区分是否访问特殊寄存器区。从列表中可以看到，特殊寄存器区的地址编码并没有完全占用完OXO(ToXFF的地址空间，所以51系列单片机的某些扩展功能模块的相应控制寄存器地址也被分

8、配到这个区，具体的可以参考对应的相关手册。受到16位地址总线的限制，51单片机的片外数据存储器最大为64K字节，这些地址空间通过寄存器DPTR或者是RO、R1间接寻址访问。1.2.3外部引脚51单片机常见的封装形式有双列直插（D1P）封装、带引线的塑料芯片载体（P1CC）封装和贴片封装等，通常的外部引脚40根可以分为以下4种用途，其中某些引脚使用了引脚复用技术，有第二功能，下图所示是D1P-40封装的51单片机实际封装引脚图和电路逻辑符号对应示意。单片机封装以外形的包装形式不同进行分类，常见的有双列直插式（DIP装）、塑料J形引脚芯片载体（P1CC封装）和塑料方型扁平式（PQFP封装）等。封装

9、1：PD1P4O（P1asticDua1In1inePacket40）塑料双列（直插封装）体积大；插拔或焊接方便；容易加工；缺口侧圆形标记处为1脚；调试样机建议采用此封装。封装2:P1CC44（P1asticJ-IeadedChipCarrier）塑料J形引脚芯片载体。体积较小，插拔或焊接方便。中心正上方圆形标记处为1脚。封装3:封装：TQFP44（ThinP1asticGu11WingQuadF1atPacket）扁体塑料鸥翼状方形平面封装，体积最小，只能焊接。左下方缺口侧圆形标记处为1脚，批量生产设计推荐此封装。1.2.4时钟模块时钟模块用于产生51单片机工作所需的各个时钟信号，单片机在这

10、些时钟信号的驱动下工作，在工作过程中的各个信号之间的关系称为单片机的时序。51单片机的时钟源：内部时钟方式51单片机的时序:I.12.,S4,S5,S6P2P1叫PIP2P1P2P1P2P1P2pin,S2.S3.S4.S5.ICP1nP1P2P1nP1PZ1P1P2A1E滥*作g*下一个修作任弃）OSCUWUw1nJmnJ1nnf11JuJi*第二字节双衣物4线作码ja-*wIX-IaaW(i*)RM下一个作11wt*w至二w*-*w不我:1S2ISS（嫁木字右双胃曲令MmovxMOS1IS2ISI84I85*SM*.INCUFIBa1frwM下T血码（丢箝;不取.产A1E1. 351单片机

11、的工作方式13.1复位工作方式当单片机的RST引脚上被加上2个机器周期以上的高电平之后单片机进入复位方式，复位之后单片机的内部各个寄存器进入一个初始化状态。MCS-51系列单片机的复位可以分为上电复位和外部电路复位两种方式，下图所示是这两种复位方式的电路结构示意。1. 3.2程序执行方式程序执行方式是51单片机最常见的工作方式，单片机在复位后将正常执行放置在单片机程序存储器中的程序，当EA=I的时候从内部程序存储器开始执行，当EA=O时从外部程序存储器开始执行。13.3低功耗工作方式CMOS型的MCS-51单片机有待机模式和掉电模式两种低功耗操作方式，可以减少单片机系统所需要的电力。在待机模式

12、下，单片机的处理器停止工作，其他部分保持工作；在掉电模式下单片机仅有RAM保持供电，其他部分均不工作。相应的单片机通过设置电源控制寄存器PCON的相应位来使得单片机进入相应的工作模式。在ID1被置位后单片机进入待机模式，在该模式下时钟信号从中央处理器断开，而中断系统、串行口、定时器等其他模块继续在时钟信号下正常工作，RAM和相应特殊功能寄存器内容都被正常保存。退出待机模式有两种方式。在待机模式下，如果有一个事先被允许的中断被触发，ID1会被硬件清除，单片机结束待机模式，进入程序工作方式，PC跳转到进入待机模式之前的位置,从启动待机模式指令后一条指令执行。中断服务子程序可以通过查询GEO和GF1

13、确定中断服务的性质。硬件复位，在复位之后PCON中各位均被清除。在PD被置位后单片机进入掉电模式，在该种模式下时钟模块停止工作，时钟信号从各个模块隔离，各个模块都停止工作，只有RAM和特殊功能寄存器保持掉电前的数值，各个10外部引脚的电平状态由其对应的特殊功能寄存器的值决定，A1E和PSEN引脚为低电平。退出掉电模式的唯一方式是硬件复位。1. 3.4其他工作单步执行方式指让单片机在一个外部脉冲信号控制下执行一条指令，然后等待下一个脉冲信号，通常用于调试程序。内部有程序存储器的51单片机还有编程模式,在该模式下可以使用编程器、ISP下载线等工具对该单片机编程。1.4本章总结本章主要介绍了51单片机的基础知识，读者应该着重掌握如下内容。最常用的3种型号51单片机的主要特点：AT89S52、P87C51x2和STC89C52RC；尤其是AT89S52和STC89C52RC这两款产品。 51单片机的内核结构：中央处理器结构、存储器的组成、外部引脚的组成、时钟模块。在其中要着重掌握数据存储器的内部地址划分和外部引脚组成。 51单片机的工作方式，尤其是复位工作方式下当系统复位后51单片机的内部寄存器状态。