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1、精品_精品资料_单片机的全称为 单片微型运算机 . 从应用领域来看 , 单片机主要用于掌握 , 所以又称为微掌握器或嵌入式掌握器.单片机组成框图：CPU+ROM/RAM+I/O接口 +实时掌握器件 =单片机比微机多了实时掌握器件8 位单片机是市场的主流产品单片机的特点(1) 单片机的储备器 ROM 和 RAM 是严格区分的. ROM 程序储备器 , 只存放程序、 固定常数及数据表格. RAM 为数据储备器 , 用作工作区及存放用户数据.(2) 采纳面对掌握的指令系统.(3) 单片机的 I/O 引脚通常是多功能的.引脚处于何种功能, 可由指令来设置或由机器状态来区分.(4) 单片机的外部扩展才能
2、很强.MCS51 单片机主要产品8031, 8032：没有 ROM , RAM128 字节8051,8751:4K 的 ROM , 128 字节的 RAM8052:8K 的 ROM , 256 字节的 RAM51 单片机的引脚看图 P18,19引脚功能分类：用户I/O ,掌握总线（ CB）,的址总线（ AB ）,数据总线（ DB ）,主电源引脚（ Vcc, Vss）PSEN: 片外程序储备器读选通信号输出端, 低电平有效.EA/Vpp: EA为片外程序储备器选用端.该引脚有效 低电平 时, 只选用片外程序储备器, 否就单片机上电或复位后选用片内程序储备器.ALE/PROG:的址锁存有效信号输出
3、端.RST/Vpd: RST 即 RESET, VPD 为备用电源 , 该引脚为单片机的上电复位或掉电爱护端.微处理器 又称 CPU , 是单片机内部的核心部件, 它打算了单片机的主要功能特性.CPU 由运算部件和掌握部件两大部分组成.运算部件是以算术规律单元ALU为核心 ,再加上累加器ACC 、寄存器 B 、暂存器、 程序状态字 PSW 等部件而构成的.程序状态字 PSW 是一个 8 位标志寄存器 , 它储存指令执行结果的特点信息, 以供程序查询和判别.PSW.7 CPSW.3 RS0PSW.6 ACPSW.2 OVPSW.5 F0PSW.1PSW.4 RS1PSW.0 P可编辑资料 - -
4、 - 欢迎下载精品_精品资料_进位标志位 CPSW.7: 在执行某些算术操作类、规律操作类指令时,可被硬件或软件置位或清零. 它表示运算结果是否有进位或借位.假如在最高位有进位加法时 或有借位 减法时 , 就 C=1, 否就 C=0 .帮助进位 或称半进位 标志位 ACPSW.6:它表示两个 8 位数运算 , 低 4 位有无进 /借位的状况.当低 4 位相加 或相减 时, 如 D3 位向 D4 位有进位 或借位 时, 就 AC=1,否就 AC=0 .在 BCD 码运算的十进制调整中要用到该标志用户自定义标志位F0PSW.5: 用户可依据自己的需要对F0 给予肯定的含义 , 通过软件置位或清零
5、, 并依据 F0=1 或 0 来打算程序的执行方式.工作寄存器组挑选位RS1、RS0PSW.4、PSW.3: 可用软件置位或清零 , 用于选定当前使用的 4 个工作寄存器组中的某一组溢出标志位OVPSW.2:做加法或减法时, 由硬件置位或清零 , 以指示运算结果是否溢出. OV=1 反映运算结果超出了累加器的数值范畴无符号数的范畴为0 255, 以补码形式表示一个有符号数的范畴为-128 +127 .奇偶标志位 PPSW.0: 在执行指令后 , 单片机依据累加器 A 中 1 的个数的奇偶性自动给该标志置位或清零. 如 A 中 1 的个数为奇数 , 就 P=1, 否就 P=0. 该标志对串行通信
6、的数据传输特别有用 , 通过奇偶校验可检验传输的牢靠性.CPU 时序运算机在执行指令时, 是将一条指令分解为如干基本的微操作, 这些微操作所对应的脉冲信号在时间上的先后次序称为运算机的时序.51 单片机的时序由四种周期构成, 即振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期.1 个机器周期 =6S（状态周期或时钟周期）=12 个振荡周期（ P）6MHZ 晶振时, 振荡周期 P=1/6us ,机器周期 =1/6*12=2us12MHZ 时, P=1/12us,机器周期=1/12*12=1us单周期指令,双周期指令为2us程序的入口的址程序的址空间原就上可由用户任意支配, 但复位和中断源的程序入口的址在5
7、1 系列单片机中是固定的 , 用户不能更换.51 单片机复位、中断入口的址：复位：0000H定时器 /计数器0 溢出： 000BH外部中断 0： 0003H定时器 /计数器1 溢出：001BH外部中断 1： 0013H串行口中断： 0023H定时器 /计数器2 溢出：002BH拜访程序储备器是用PESN 信号选通 , 而拜访片外数据储备器时, 由 RD 信号 读和 WR信号 写选通.片内数据储备器 共分为工作寄存器区、 位寻址区、 数据缓冲区 3 个区域.工作寄存器分成 4 组, 每组都有 8 个寄存器 , 用 R0R7 来表示. 程序中每次只用 1 组, 其它各组不工作. 使用哪一组寄存器工
8、作由程序状态字 PSW 中的 PSW.3RS0和 PSW.4RS1 两位来挑选位寻址区拜访的是比特,其他拜访的是字节可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_特别功能寄存器的名称、表示符、 的址P0 口： P080H电源掌握： PCON堆栈指针：SP81H串行数据缓冲器：SBUF数据指针低字节：DPL82H串行掌握： SCON 数据指针高字节：DPH83H中断答应掌握： IE 定时器 /计数器掌握：TCON88H中断优先级掌握：IP 定时器 /计数器方式：TMOD89H程序状态字： PSW 定时器 /计数器 0 低字节： TL0累加器： A定时器 /计数器 1 低字节： TL1B 累加器
9、： B定时器 /计数器 0 高字节： TH0定时器 /计数器 1 低字节： TH151 系列单片机有 4 个 8 位并行输入 /输出接口 : P0 、 P1、 P2 和 P3 口. 这 4 个口既可以并行输入或输出8 位数据 , 又可以按位使用 , 即每 1 位均能独立作输入或输出用.P0 口是一个三态双向口 , 可作为的址 /数据分时复用口 , 也可作为通用I/O 接口.P0 口作为通用 I/O 口使用时 , 是准双向口.输入数据时,应先人为的把口置1（写 1,使场效应管V1 和 V2 截止）,才可作高阻输入P1 口为准双向口,只有通用I/O 接口一种功能.P2 口也是准双向口,它具有通用I
10、/O 接口或高 8 位的址总线输出两种功能.P3 口除了可作为通用准双向I/O 接口外 , 每一根口线仍具有其次功能.定时器 /计数器计数器主要用于外部大事的计数.定时器 /计数器有多种方式, 可以是计数方式 , 也可以是定时方式.定时器 /计数器的计数值是可变的, 当然计数的最大值是有限的, 这取决于计数器的位数.计数的最大值也就限定了定时的最大值.（要会运算最小定时单位等）在到达设定的定时或计数值时发出中断申请, 以便实现定时掌握.51 单片机 51 子系列 内带有两个 16 位定时器 /计数器 T0 和 T1, 它们均可作为定时器或计数器使用.由加法计数器、TMOD 寄存器、 TCON
11、寄存器等组成.定时器 /计数器 T0 、 T1 都有 4 种工作方式 , 可通过对 TMOD 编程设置来挑选（TMOD图见 P33） 定时器 /计数器工作方式M1 , M0 ： 00,方式 0, 13 位定时器 /计数器01,方式 1, 16 位定时器 /计数器10,方式 2,具有自动重装初值的8 位定时器 /计数器11,方式 3,两个 8 位定时器 /计数器方式 0：计数值 N=213-x=8192-x范畴 18192（THX ,TLX 的初值,即初值 =8192- 要求的值）定时时间 T=N Tcy=8192-xTcy方式 1： N=216-x=65 536-x计数范畴为 165 536
12、T=N Tcy=65 536-xTcy定时范畴 165 536 s.方式 2： N=28-x=256-x计数范畴为 1256T=N Tcy=256-xTcy定时范畴为 1256 s（方式 3： 同 2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_中断是指 CPU 对系统中或系统外发生的某个大事的一种响应过程, 即 CPU 临时停止现行程序的执行 , 而自动转去执行预先支配好的处理该大事的服务子程序; 当处理终止后 , 再返回到被暂停程序的断点处, 连续执行原先的程序.中断优先级的掌握形成了中断嵌套.51 单片机的中断源有两个用户可控的中断优先级, 从而可实现二级中断嵌套.中断系统遵循如下三
13、条规章: （看）正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断恳求所中断, 始终到该中断服务程序终止 , 返回了主程序且执行了主程序中的一条指令后, CPU 才响应新的中断恳求.正在进行的低优先级中断服务程序能被高优先级中断恳求所中断, 实现两级中断嵌套.CPU 同时接收到几个中断恳求时, 第一响应优先级最高的中断恳求.复位状态51 系列单片机的复位引脚RST 上只要显现 10 ms 以上的高电平 , 单片机就会实现复位.51 单片机复位状态表寄存器/复位状态PC0000HTCON00HA 00HB 00HT2CONTH000H00HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR00
14、00HTL100HP0P3FFHSCON00H指令与指令系统指令是使运算机内部执行相应动作的一种操作, 是供应应用户编程使用的一种命令.指令由构成运算机的电子器件特性所打算,运算机只能识别二进制代码, 以二进制代码来描述指令功能的语言 , 称之为机器语言. 由于机器语言不便于人们识别、记忆、懂得和使用 , 因而给每条机器语言指令给予助记符号来表示, 这就形成了汇编语言.指令一般有功能、时间和空间三种属性.功能属性是指每条指令都对应一个特定的操 作功能 ; 时间属性是指一条指令执行所用的时间, 一般用机器周期来表示; 空间属性是指一条指令在程序储备器中储备时所占用的字节数.51 单片机指令系统具
15、有功能强、指令短、 执行快等特点 , 共有 111 条指令.寻址方式CPU 执行一条指令时怎样找到该指令所要求的操作数的方式.51 系列单片机有 7 种寻址方式 : 立刻寻址、 寄存器寻址、 寄存器间接寻址、 直接寻址、 基址寄存器加变址寄存器间接寻址、相对寻址和位寻址. （分别能认出来）立刻寻址： MOV A, #data等寄存器寻址： MOV A, Rn/R0寄存器间接寻址： MOV A, Ri等直接寻址： MOV A, 40H或 MOV A, P0基址寄存器加变址寄存器间接寻址（变址寻址）： MOVC A, A+DPTR / PC相对寻址 ,位寻址.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_
16、精品资料_算术运算结果将影响进位标志 CY 、半进位标志 AC 、溢出标志 OV .加减法运算结果将影响 CY 、AC 、OV, 乘除运算只影响 CY 、OV.只有加 1 INC 和减 1 DEC 指令不影响这三种标志.奇偶标志 P 要由累加器 A 的值来确定.规律操作指令的特点是不影响程序状态字寄存器 PSW 中的算术标志位. 只有带进位CY 循环移位指令才影响 CY . 全部规律运算均按位进行.伪指令 不要求运算机做任何操作, 也没有对应的机器码, 不产生目标程序 , 不影响程序的执行, 仅仅是一些能够帮忙进行汇编的指令.它主要用来指定程序或数据的起始位置, 给出一些连续存放数据的的址,
17、为中间运算结果保留一部分储备空间, 以及表示源程序终止等.最小应用系统所谓最小系统 , 是指一个真正可用的单片机最小配置系统.对于片内带有程序储备器的单片机, 只要在芯片上外接时钟电路和复位电路就能达到真正可用 , 这就是一个最小系统 , 对于片内不带有程序储备器的单片机来说, 除了在芯片上外接时钟电路和复位电路外, 仍需外接程序储备器 , 才能构成一个最小系统.系统扩展的基本方法 :一般来讲 , 全部与运算机扩展连接的芯片的外部引脚线都可以归为三总线结构. 扩展连接的一般方法实际上是三总线对接 , 要保证单片机和扩展芯片和谐一样的工作 , 即要共同满意其工作时序.不论何种储备器芯片 , 其引
18、脚都呈三总线结构 , 与单片机的连接都是三总线对接.另外 ,电源线应接在对应的电源线上.一般来说 , 程序储备器具有读操作掌握线OE,它与单片机的PSEN 信号线相连.单片机的高位的址线总有剩余.剩余的址线一般作为译码线, 译码输出与储备器芯片的片选信号线相接. 单片机的剩余高位的址线的译码及译码输出与储备器芯片的片选信号线的连接 , 是储备器扩展连接的关键问题.部分译码法和全译码法.部分译码,就是储备器芯片的的址线与单片机系统的的址线顺次相接后, 剩余的高位的址线仅用一部分参与译码. 参与译码的的址线对于选中某一储备器芯片有一个确定的状态, 而与不参与译码的的址线无关.部分译码的一种特例是线
19、译码.所谓线译码 , 就是直接用一根线与储备器芯片的片选信号相接 , 即一根线选中.有 N 条高位的址线不参与译码, 就有 2N 个重叠的的址范畴.重叠的的址范畴中真正能储备信息的只有一个, 其余仅是占据 , 所以造成铺张 ,全译码 , 就是储备器芯片的的址线与单片机系统的的址线顺次相接后 , 剩余的高位的址线全部参与译码. 这种译码方法中 , 储备器芯片的的址空间是唯独确定的 , 但译码电路相对复杂.在单片机应用系统中 , 为了掌握系统的工作状态以及向系统输入数据 , 应用系统应设有按键或键盘.按键的合断都存在一个抖动的暂态过程.这种抖动的暂态过程大约经过510 ms 的时间 , 人的肉眼是
20、觉察不到的, 但对高速的 CPU 是有反应的 , 可能产生误处理. 为了保证键动作一次, 仅作一次处理 , 必需实行措施以 排除抖动 .排除抖动的措施有两种: 硬件消抖和软件消抖. 硬件排除抖动可用简洁的R-S 触发器或单稳电路构成.软件排除抖动是用延时来躲过暂态抖动过程.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A/D 转换器在单片机测控应用系统中, 被采集的实时信号有很多是连续变化的物理量.由于运算机只能处理数字量 ,因此需要将连续变化的物理量转换成数字量, 即 A/D 转换.A/D 转换器的主要技术指标.量化间隔： =满量程输入电压 /（ 2-1 ）满量程输入电压 /2nn 为 A
21、/D 转换器的位数.量化误差有两种表示方法: 一种是肯定误差 , 另一种是相对误差.肯定误差 =量化间隔 /2= /2肯定误差 =1/2n+1 100D/A 转换器是单片机应用系统与外部模拟对象之间的一种重要掌握接口.单片机输出的数字信号必需经 D/A 转换器变换成模拟信号后, 才能对掌握对象进行掌握.辨论率是 D/A 转换器对输入量变化敏锐程度的描述.D/A 转换器的辨论率定义为: 当输入数字量发生单位数码变化时, 即 LSB 位产生一次变化时, 所对应输出模拟量的变化量.辨论率 =模拟量输出的满量程值/2n（ n 为输入数字量输出的位数在实际使用中 , 辨论率高低的更常用的表示方法是采纳输
22、入数字量的位数或最大输入码的个数. 例如 , 8 位二进制 D/A 转换器 , 其辨论率为 8 位, =1/256=0.39%;BCD 码输入的用其最大输入码个数表示, 例如 4 字位 9999 D/A转换器 , 其辨论率为 =1/9999=0.01% .明显 ,位数越多 ,辨论率越高.建立时间是描述 D/A 转换速度快慢的一个重要参数.一般所指的建立时间是输入数字量变化后 , 模拟输出量达到终值误差LSB/2 最低有效位 时所经受的时间. 依据建立时间的长短 , 把 D/A 转换器分成以下几档 :超高速 100 ns较高速1 s 100 ns高速10 s1 s中速100 s10 s低速 10
23、0 s ） 单片机应用系统的一般硬件组成由于单片机主要用于工业测控 , 因而其典型应用系统应包括单片机系统 , 用于测控目的的前向传感器输入通道、 后向伺服掌握输出通道以及基本的人机对话通道. 大型复杂的测控系统是一个多机系统 , 仍包括机与机之间进行通信的相互通道.前向通道 是单片机与测控对象相连的部分 , 是应用系统的数据采集输入通道.数字量检测（光电隔离）模拟量检测（ A/D ） 开关量检测（光电隔离）A/D 转换器 : 是前向通道中模拟系统与数字系统连接的核心部件.特点 : 1 与现场采集对象相连, 是现场干扰进入的主要通道, 是整个系统抗干扰设计的重点部位. 2 由于所采集的对象不同
24、 ,故有大量的、形式多样的信号变换调剂电路.3 前向通道是一个模拟、数字混合电路系统,其电路功耗小 , 一般没有功率驱动要求.后向通道是应用系统的伺服驱动通道.开关量掌握（光电隔离） 伺服驱动掌握（ D/A ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_特点 : 1 后向通道是应用系统的输出通道, 大多数需要功率驱动.2 靠近伺服驱动现场 , 伺服掌握系统的大功率负荷易从后向通道进入单片机系统, 故后向通道的隔离对系统的牢靠性影响很大. 3 依据输出掌握的不同要求, 后向通道电路多种多样.相互通道是解决运算机系统间相互通信的接口.人机通道是用户为了对应用系统进行干预以及明白应用系统运行状态
25、所设置的对话通道,.键盘显示器（ 打印机.）特点 :1应用系统中的人机对话通道以及人机对话设备的配置都是小规模的.2 单片机应用系统中 , 人机对话通道及接口大多采纳内总线形式, 与运算机系统扩展亲密相关.3 人机通道接口一般都是数字电路, 电路结构简洁 , 牢靠性好.通用外设 EPROM 程序储备器, RAM 数据储备器, I/O 接口硬件系统设计原就单片机应用系统的硬件电路设计包括两部分内容: 一是单片机系统扩展, 即单片机内部的功能单元的容量不能满意应用系统的要求时, 必需在片外进行扩展, 挑选适当的芯片 , 设计相应的扩展连接电路; 二是系统配置 , 即依据系统功能要求配置外围设备,
26、设计合适的接口电路.(1) 尽可能挑选典型通用的电路, 并符合单片机的常规用法,为硬件系统的标准化、模块化奠定良好的基础.(2) 系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满意应用系统当前的功能要求, 并留有适当余的 , 便于以后进行功能的扩充.(3) 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑.硬件结构与软件方案会产生相互影响, 考虑的原就是 : 软件能实现的功能尽可能由软件实现, 即尽可能的以软件代硬件, 以简化硬件结构 , 降低成本 , 提高牢靠性.(4) 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配.假如系统中相关的器件性能差异很大 , 就系统综合性能将降低, 甚至不能正常工作(5) 牢靠性及抗干扰设计
27、是硬件设计中不行忽视的一部分.(6) 单片机外接电路较多时, 必需考虑其驱动才能. 解决的方法是增强驱动才能, 增加总线驱动器或者削减芯片功耗, 降低总线负载.应用软件设计的特点应用软件是依据系统功能设计的, 应牢靠的实现系统的各种功能.(1) 软件结构清楚、简捷,流程合理.(2) 各功能程序实现模块化、 系统化 ,这样既便于调试连接 , 又便于移植、 修改和爱护.(3) 程序储备区、 数据储备区规划合理 , 既能节省储备容量, 又能给程序设计与操作带来便利.(4) 运行状态实现标志化治理.(5) 经过调试修改后的程序应进行规范化, 除去修改 “痕迹 ”.(6) 实现全面软件抗干扰设计.软件抗
28、干扰是运算机应用系统提高牢靠性的有力措施.(7) 为了提高运行的牢靠性, 在应用软件中设置自诊断程序, 在系统运行前先运行自诊断程序 , 用以检查系统各特点参数是否正常.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_系统调试包括软件调试、硬件调试及软、硬件联调.依据调试环境的不同,系统调试又分为模拟调试与现场调试.它们都是为了查出用户系统中潜在的错误.硬件调试可分静态调试与动态调试两步进行.静态调试：目测,万用表测试,加电检查动态调试的一般方法是由近及远、由分到合.软件调试的一般方法是先独立后联机、先分块后组合、先单步后连续.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载