电子教案单片机原理及应用基于Proteus和Keil C课件
电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第2版)[林立,张俊亮]第5章
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本章小结
1、中断是指在突发事件到来时先中止当前正在 进行的工作，转而去处理突发事件。待处理完 成后，再返回到原先被中止的工作处，继续进 行随后的工作。 2、中断的核心问题包括，51单片机的中断源、 中断控制寄存器、中断处理过程。 3、C51中断函数的声明格式为： void 函数名 (void) interrupt n [using m]
3、中断服务函数 C51中断函数的声明格式： void 函数名 (void) interrupt n [using m] interrupt n，表示是关于中断源n的中断服务函数； using m，表示该中断函数将使用第m组工作寄存器。 缺省为当前工作寄存器组。
【注意】
1、中断服务函数既没有返回值，也没有调用参数； 2、中断服务函数只能由系统调用，不能被其他函数调用。
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统 5.3 中断处理过程 5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统
5.3 中断处理过程
5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
日常生活的中断现象举例
某人正在看报
去接电话
跑向厨房 电话铃响了 水开了 关煤气、灌开水 继续接电话 继续看报
第5章 单片机的中断系统
2、响应时间 从查询中断请求标志到执行中断函数第一条语句所经历的 时间，称为中断响应时间。
CPU在每个机器周期的S6期间查询每个中断请求的标志位。
中断响应过程包括1个查询机器周期加2个调用中断函数周 期，总计3个机器周期，这也是对中断请求做出响应所 需的最短时间。
第5章 单片机的中断系统
当T0或T1被充满溢出→向位寄存器TF0、 TF1“进位 ” →置1的效果 （第6章）
单片机原理及应用——基于Proteus和Keil-C
第一章1. 什么是单片机？在一块集成电路芯片上集成了微处理器、存储器、输入接口、输出接口、定时器/计数器、中断等基本电路所构成的单片微型计算机，简称单片机（Single-Chip-Microcomputer）。
单片机有较强的控制功能，主要取决于单片机在其结构上的设计，包括单片机硬件、指令系统及I/O处理功能等方面都有独到之处。
虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从其逻辑功能上来看，都具有微机系统的含义。
2．单片机应用灵活性体现在哪些方面？单片机以其自身的特点，其应用领域已渗透入各个领域。
单片机的主要特点是体积小、功耗低、价格低廉、使用方便，控制功能强、便于进行位运算且具有逻辑判断、定时计数等多种功能。
单片机应用系统设计灵活，在系统硬件不变的情况下，可通过不同的程序可实现不同的功能，因此这从根本改变了传统控制系统的设计思想和设计方法。
过去必须由模拟电路、数字电路及继电器控制电路实现的大部分功能，现在已能用单片机并通过软件方法实现。
由于软件技术的飞速发展，各种软件系列产品的大量涌现，可以极大地简化硬件电路。
“软件就是仪器”已成为单片机应用技术发展的主要特点。
3．简述单片机的发展历程。
1976年，Inter公司推出了MCS-48系列8位单片机到目前为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。
代表产品有Intel公司的MCS-51系列（以下简称51系列）机（8位机）目前，市场上的主流产品是51系列兼容机：由STC公司推出的高性价比的STC89系列单片机和Atmel公司生产的AT89系列单片机。
随着集成电路的发展，随之出现内核为32位的ARM处理器，在单片机家族的众多成员中，51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，在8位单片机的基础上，又推出超8位单片机，其功能进一步加强，同时16位单片机也相继产生，代表产品有Intel公司的MCS-96系列以及ATMEL推出的A VR单片机。
单片机原理及应用基于Keil及Proteus教学设计
单片机原理及应用基于Keil及Proteus教学设计概述单片机，又称微控制器，是一种集成了处理器、存储器和各种接口电路于一体的小型计算机。
随着技术的发展，单片机已广泛应用于各个领域，如电子产品、工业控制、交通运输、医疗卫生等。
因此，学习单片机的原理及应用具有重要的意义。
Keil和Proteus是两个常用的单片机开发软件，Keil主要用于编辑和编译嵌入式程序，Proteus则用于仿真电路原理图和PCB设计。
本文旨在介绍基于Keil和Proteus教学设计的单片机原理及应用。
单片机原理单片机的处理器主要由中央处理器（CPU）、控制器（Control Unit，CU）、存储器和I/O接口构成。
其中，CPU是单片机的核心，控制器则负责指令解码和执行，存储器可分为程序存储器和数据存储器两种。
I/O接口则用于单片机和外部设备的通信。
单片机的工作过程一般分为启动和运行两个阶段。
在启动过程中，单片机从程序存储器中读取指令执行初始化操作。
执行初始化后，单片机进入运行状态，开始执行用户程序。
单片机的编程语言主要有汇编语言和高级语言两种。
汇编语言具有直接控制处理器的优点，但是编写难度较大，调试困难。
高级语言则具有代码简洁易读的特点，但是执行效率较低。
KeilKeil是一种常用的嵌入式软件开发平台，提供了汇编器、C编译器、链接器等多种工具，方便用户编写和调试程序。
使用Keil进行单片机程序开发时，需要进行如下步骤：1.新建工程：在Keil中点击“Project” -> “NewµVision Project”，新建一个工程。
2.添加源文件：在工程内部右键点击，选择“Add files togroup”，将需要使用的源文件添加至工程中。
3.编译：在工程内部右键点击，选择“Rebuild all targ etfiles”，将工程编译成可执行文件。
4.下载程序：使用下载工具下载可执行文件到单片机中，运行程序。
单片机原理及应用——C51编程+Proteus仿真(第3版)课件第4章-keil与Proteus的使
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占用程序存储器共89字节。最后生成的.hex文件名为“流水灯.hex”，至 此，整个程序编译过程就结束了，生成的.hex文件就可在后面介绍的 Proteus环境下进行虚拟仿真时，装入单片机运行。
下面对用于编译、连接时的快捷按钮
与 作简要说明：
（1） 用于编译正在操作的文件。。
这些图标大多数是与菜单栏命令【Debug】下拉菜单中的各项子命令是 相对应的，只是快捷按钮图标要比下拉菜单使用起来更加方便快捷。
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图4-15与图4-16中常用的快捷按钮图标的功能介绍图4-14中各个窗口的开与关。
25
（2）各调试功能的快捷按钮
片机可以运行的二进制文件（.hex格式文件），文件的扩展名为.hex。 （2）Select Folder for objects—选择最终的目标文件所在的文件夹，默认
与项目文件在同一文件夹中，通常选默认。 （3）Name of Executable—用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与
项目文件相同，通常选默认。
（2） 按钮—用于编译修改过的文件，并生成相应的目标程序（.hex文 件），供单片机直接下载。
（3） 按钮—用于重新编译当前项目中的所有文件，并生成相应的目标 程序（.hex文件），供单片机直接下载。主要用在当项目文件有改动时 ，来全部重建整个项目。
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因为一个项目不止一个文件，当有多个文件时，可用本按钮进行编译。 用C51编写的源代码程序不能直接使用，一定要对该源代码程序编译，生
窗口会出现一个空白的文件编辑画面，用户可在这里输入编写的程序源 代码。
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（2）单击图4-1中快捷按钮
图4-7 建立新文件
（2）单击图4-1中快捷按钮 ，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8 所示窗口。，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8所示窗口。
电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第2版)[林立,张俊亮]第6章
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第6章单片机的定时器/计数器
(2) 方式2
采用8位计数器，延时时间 t = (28-a)×12/fosc (微秒) → 12MHz时 的最大定时量为256s； 可自动重装载计数初值（TLx溢出后, THx数值可自动装入TLx）； 因没有装载计数初值造成的定时延误，方式2定时精度相对较高。
第6章单片机的定时器/计数器
TFx （X = 0、1） Tx端
计数值N = (计数器满计数值 - 计数初值) = (2 n – a )
N与n、a两个因素有关
第6章单片机的定时器/计数器
6.1 定时/计数器的结构与工作原理
6.1.1 定时/计数器的基本原理
6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用
第6章单片机的定时器/计数器
6.1 定时/计数器的结构与工作原理
6.2 定时器/计数器的控制
6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用
第6章单片机的定时器/计数器
T0工作 方式
M1 0 0 1 1
M0 0 1 0 1
工作方式 功能说明 0 1 2 3 13位定时/计数器 16位定时/计数器 8位自动重装定时/计数器 3种定时/计数器关系
第6章 单片机的定时器/计数器
6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器的控制
6.3 定时/计数器的工作方式
6.4 定时/计数器的编程和应用
第6章单片机的定时器/计数器
6.1 定时/计数器的结构与工作原理
6.1.1 定时/计数器的基本原理
6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用
单片机原理及应用技术-基于Keil C和Proteus仿真第1章 绪论
• 第三阶段（1982年-1992年）：8位单片机巩固发展及16位 高级单片机发展阶段。在此阶段，尽管8位单片机的应用 已广泛普及，但为了更好满足测控系统的嵌入式应用的要 求，单片机集成的外围接口电路有了更大的扩充。这个阶 段单片机的代表为8051系列。许多半导体公司和生产厂以 MCS-51的8051为内核，推出了满足各种嵌入式应用的多种 类型和型号的单片机。典型代表有Intel公司的MCS-96系列 的单片机。 • 第四阶段（1993年-现在）：百花齐放阶段。现阶段单片 机发展的显著特点是百花齐放、技术创新，以满足日益增 长的广泛需求。
• 综观四十多年的发展过程，预计其今后的发展趋势主要体 现在以下几方面： • （1）CPU的改进
• （2）存储器的发展
• （3）片内I/O的改进 • （4）低功耗化 • （5）外围电路内装化 • 综上所述，单片机正朝着多功能、高性能、高速度、大容 量、低功耗、低价格和外围电路内装化的方向发展。
1.3 单片机的特点及应用
1.4 MCS-51系列与STC系列单片机
• 1.4.1Βιβλιοθήκη MCS-51系列单片机• MCS是Intel公司单片机的系列符号，如MCS-48、MCS-51、 MCS-96系列单片机。MCS-51系列是在MCS-48系列基础上 于20世纪80年代初发展起来的，是最早进入我国，并在我 国得到广泛应用的单片机主流品种。 • MCS-51系列单片机主要包括：基本型8031/8051/8751（对 应的低功耗型为80C31/80C51/87C51）和增强型 8032/8052/8752。它们都是8位单片机，兼容性强、性价 比高，且软硬件应用设计资料丰富，已为我国广大技术人 员所熟悉和掌握。
1.2 单片机的发展历史及趋势
51单片机原理及应用基于KeilC与Proteus教学设计 (2)
51单片机原理及应用基于KeilC与Proteus教学设计摘要本文主要介绍了基于KeilC与Proteus平台的51单片机原理及应用的教学设计，旨在帮助初学者更好的了解单片机编程的基本原理，以及如何使用KeilC和Proteus平台进行单片机的开发和调试。
本文包括了单片机的基本原理、汇编语言的基础知识、C语言编程基础、KeilC和Proteus平台的基本使用方法，以及基于这些知识实现的一些实例设计，可以帮助读者在实践中更好的理解单片机编程的基本原理。
1. 51单片机的基本原理51单片机是一种基于CISC架构的8位单片机，由Intel公司于1980年推出，具有高速、低功耗、易于编程等优点，被广泛应用于嵌入式系统中。
51单片机由CPU、存储器、IO口和时钟电路等组成，其中CPU采用Harvard结构，能够同时访问程序存储器和数据存储器，具有较好的执行效率。
2. 汇编语言的基础知识汇编语言是学习单片机编程最基本的知识之一，其主要作用是将人类能够理解的代码翻译成机器可以执行的指令。
汇编语言的学习包括了数据类型、指令集、寻址方式等内容，通过学习这些内容，能够更好的理解单片机编程的基本原理。
3. C语言编程基础C语言是一种高级编程语言，与汇编语言相比具有易学易用等优点。
在单片机编程中，C语言可以更好的实现程序设计的模块化，增强代码的可读性和可维护性。
C语言编程基础知识包括数据类型、语句控制结构、数组、指针等，通过学习这些内容，能够更好的进行单片机编程。
4. KeilC和Proteus平台的基本使用方法KeilC和Proteus是进行单片机编程、仿真和调试的常用工具，能够有效地辅助开发者进行单片机开发。
KeilC是一款集成开发环境，支持多种语言的编程，可用于单片机程序的开发和调试；Proteus是一款电子电路仿真软件，能够进行单片机程序的仿真和调试。
通过学习KeilC和Proteus平台的基本使用方法，能够更好的进行单片机编程。
单片机原理及应用——基于Proteus和keilc,哈尔滨工业大学出版社
大学出版社
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第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 1.2 单片机的硬件结构 1.3 单片机的编程语言 1.4 本章小结
第1章 单片机基础
第1章 单片机基础
1.1 单片机概述 随着信息技术的飞速发展，在这种情况下应运而生 的。
它将组成计算机的基本部件，包括CPU（Central Proc essing Unit）、ROM(Read Only Memory)、RAM（Rand om Access Memory）、定时器/计数器以及I/O（Input/Ou tput）接口等集成在一个芯片上，形成芯片级的微型计算 机，称作“单片机（Single Chip Microcomputer）”。
P1
P1
口
口
驱
驱
动
动
器
器
RAM 指针寄存器
SFR
128B RAM
A累加器 B寄存器
P0
P0
口
口
锁
驱
存
动
器
器
PSW 定时控制 指令寄存器
ALU
P3
P3
口
口
驱
驱
动
动
器
器
串行通信口 中断系统 定时、计数器
暂存器 1 暂存器2
SP
R0/R1
DPTR
PC
4K ROM
P2
P2
口
口
锁
驱
存
动
器
器
晶振
数据/程序 指针寄存器
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本章不考虑同步通信问题
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第7章 单片机的串行通信技术
7.1 串行通信概述 7.2 MCS-51的串口控制器
7.2.1串行口内部结构 7.2.2串行口控制寄存器 7.3 串行工作方式0及其应用 7.4 串行工作方式1及其应用 7.5 串行工作方式2及其应用 7.6 串行工作方式3及其应用
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第7章 单片机的串行通信技术
2、波特率
在串行通信的数据是按位进行传送的 ，数据传输速率用波特 率指标衡量。
波特率：每秒发送二进制数码的位数，即bps (位/秒) 国际推荐波特率：110、300、600、1200、2400、4800、 9600、19200、38400波特等。 串行通信的收发双方必须采用相同的波特率。
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第7章 单片机的串行通信技术
接收控制器的作用是在输入移位寄存器和定时器T1的配合下, 使来自RXD引脚的串行数据转为并行数据，并自动过滤掉起 始位、可编程位、停止位。这一过程结束后自动使接收中断 请求标志位RI置1，用以通知CPU接收的数据已存入SBUF收。
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第7章 单片机的串行通信技术
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2
第7章 单片机的串行通信技术
1、并行通信和串行通信（数据通信的两种常用形式）
（1）并行方式——数据的各位同时发送或同时接收。
并行通信
并行传送特点：传送速度快，但因需要多根传输线， 故一般只在近距离通信中使用。
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3
第7章 单片机的串行通信技术
（2）串行方式——数据的各位依次逐位发送或接收。
读锁存器
第二输出功能
VCC
内部上拉电阻
2
内部总线 写锁存器
DQ P3.n 锁存器
Q
V
3
P3.n
读引脚
1
4
第二输入功能
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第7章 单片机的串行通信技术
7.1 串行通信概述 7.2 MCS-51的串口控制器
7.2.1串行口内部结构 7.2.2串行口控制寄存器 7.3 串行工作方式0及其应用 7.4 串行工作方式1及其应用 7.5 串行工作方式2及其应用 7.6 串行工作方式3及其应用
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第7章 单片机的串行通信技术
2个数据缓冲器SBUF在物理上是相互独立的，一个用于发送 数据（SBUF发）、一个用于接收数据（SBUF收）。2个SBUF 共用一个地址（99H），通过读写指令区别是对哪个SUBF的 操作。
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第7章 单片机的串行通信技术
பைடு நூலகம்
发送控制器的作用是在门电路和定时器T1的配合下，将SBUF发 中的并行数据转为串行数据，并自动添加起始位、可编程位、 停止位。这一过程结束后自动使发送中断请求标志位TI置1， 用以通知CPU已将SBUF发中的数据输出到了TXD引脚。
异步通信特点：
对收发双方的时钟精度要求较低（收发双方不同步时，能 依靠在每帧开始时的不断对齐，自行纠正偏差）； 传送速度较低（每个字节都要建立一次同步）。
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第7章 单片机的串行通信技术
（2）同步通信 ——数据以块为单位进行的数据传送
在发一组数据时，只在开始用若干个同步字符作为双方的 号令，然后连续发送整组数据。
数据位：要传输的数据信息，可以是字符或数据，一般为 5～8位，由低位到高位依次传送。
可编程位：位于数据位之后，占1位，用于发送数据的校验， 或传送多机串行通信的联络信息。
停止位：位于数据位末尾，占1位，始终为高电平，用于向 接收端表示1帧数据已发送完毕。
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第7章 单片机的串行通信技术
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第7章 单片机的串行通信技术
MCS-51内部有1个可编程的全双工串行通信接口，可以作为 通用异步接收/发送器（UART），也可作为同步移位寄存器。 通过引脚RXD（P3.0）和TXD（P3.1）与外界进行通信。
结构组成：发送SBUF+接收SBUF+发送控制器+接收控制 器+定时器T1+RXD+TXD… …
定时器T1的作用是产生用以收发过程中节拍控制的通信时钟。 发送数据时，通信时钟的下降沿对应于数据移位输出；接收 数据时，通信时钟的上升沿对应于数据位采样。通信时钟频 率（波特率）由定时器的控制寄存器管理。
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第7章 单片机的串行通信技术
RXD（P3.0）和TXD（P3.1）用于串行信号或时钟信号的传 入或传出。
串行通信
串行传送特点：传输速度慢，但因只需较少传输线，故适 合于远距离通信。
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第7章 单片机的串行通信技术
按照传输数据流向，串行通信具有3种传输形式：
TXD
RXD
在单工制式下，通信线的一端为发送器（TXD），一端为 接收器（RXD），数据只能按照一个固定的方向传送。
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第7章 单片机的串行通信技术
TXD
RXD
在半双工制式下，系统由一个TXD和一个RXD组成，但不 能同时在两个方向上传送，收发开关由软件方式切换。
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第7章 单片机的串行通信技术
TXD
RXD
在全双工制式下，通信系统每端都有TXD和RXD，可以同 时发送和接收，即数据可以在两个方向上同时传送。
实际应用中，尽管多数串行通信接口电路具有全双工功能， 但仍以半双工为主（简单实用）。
第7章 单片机的串行通信技术
7.1 串行通信概述 7.2 MCS-51的串口控制器 7.3 串行工作方式0及其应用 7.4 串行工作方式1及其应用 7.5 串行工作方式2及其应用 7.6 串行工作方式3及其应用
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第5章 单片机的中断系统
7.1 串行通信概述 7.2 MCS-51的串口控制器 7.3 串行工作方式0及其应用 7.4 串行工作方式1及其应用 7.5 串行工作方式2及其应用 7.6 串行工作方式3及其应用
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第7章 单片机的串行通信技术
3、异步通信和同步通信（串行通信基本通信方式） （1）异步通信
——以字符为单位组成字符帧进行的数据传送。
一帧数据由起始位、数据位、[可编程位]和停止位构成
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第7章 单片机的串行通信技术
起始位：位于数据帧开头，占1位，始终为低电平，用于向 接收设备表示发送端开始发送1帧数据。