单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第3版)第1章
单片机原理及应用——基于Proteus和KeilC第3版
实例2程序
第8章 单片机接口技术
实例2运行效果
第8章 单片机接口技术
由于本例只有1个地址，故可省略U1。
第8章 单片机接口技术
第8章 单片机接口技术
8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展 8.3 可编程并行I/O口扩展
8.3 可编程并行I/O口扩展 8.4 D/A转换与DAC0832应用 8.5 A/D转换与ADC0809应用 8.6 开关量功率驱动接口技术
第8章 单片机接口技术
P0和P2口作为地址/数据总线后，留给用户使用的I/O口 只有P1口和部分P3口，通常需要扩展I/O口数量。
I/O口扩展可有3种办法：
使用_at_可对指定存储器空间的绝对地址定位，但使用_at_ 定义的变量只能为全局变量。 例如： unsigned char xdata xram[0x80] _at_ 0x1000;
//在片外RAM 0x1000处定义一个char型数组变量xram， 元素个数为0x80
第8章 单片机接口技术
8.1 单片机的系统总线 8.2 简单并行I/O口扩展
P0与373的配合关系
MOVX @DPTR ,A
S1P2～S2P2期间：
P0 → (A0～A7）；
ALE→正脉冲；
Q0～Q7 →（A0 ～A7）
S5P1～S6P1期间： P0 →（D0～D7）
地址锁存 使能输出
Q0～Q7 →（A0 ～A7）
S1P2～ S6P1期间：
P0分时输出低8位地址和8位
unsigned char xdata *PORT = 0x1000 ；//定义指针变量
单片机原理及应用基于Proteus和KeilC第三版课程设计
单片机原理及应用基于Proteus和KeilC第三版课程设计一、引言单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器、输入/输出接口和定时/计数器等功能于一体的微型计算机系统。
单片机具有面积小、功耗低和成本低等特点，是现代电子设备中不可或缺的核心组成部分。
由于单片机应用领域广泛，因此在工程师培养中也扮演着至关重要的角色。
Proteus是一款流行的电路仿真和PCB设计工具，具有功能强大、易于使用和灵活性高等特点。
同时，KeilC是一款常用的单片机程序开发工具，可以实现快速开发和调试。
本课程设计旨在通过使用Proteus和KeilC来教授学生单片机原理及应用相关知识，并帮助他们实现一些实用的电子件设计和编程项目。
二、课程设计1. 课程目标本课程旨在使学生掌握以下知识：•单片机基本原理和结构•通用输入/输出总线（GPIO）的基本原理和操作•定时器/计数器的基本原理和应用•脉冲宽度调制（PWM）的基本原理和应用•串行通信接口（UART）的基本原理和应用2. 课程内容（1）第一周在第一周中，我们介绍了单片机的基本原理和结构，包括中央处理器、存储器和输入/输出接口等。
该模块旨在让学生对单片机的工作原理有一个基本的了解。
（2）第二周在本周中，我们将学习单片机通用输入/输出总线（GPIO）的基本原理和操作。
由于GPIO可以用于输入和输出数据以及控制信号线，因此它是单片机中最常用的输入/输出接口之一。
（3）第三周在第三周中，我们将介绍定时器/计数器的基本原理和应用。
定时器/计数器可以用于生成精确定时信号、测量时间间隔以及测量频率等应用。
（4）第四周在本周中，我们将学习脉冲宽度调制（PWM）的基本原理和应用。
PWM技术可以用于模拟输出信号，例如马达和灯光等。
（5）第五周在第五周中，我们将介绍串行通信接口（UART）的基本原理和应用。
串行通信接口可以用于与其他设备进行数字通信，例如传感器和LCD显示器等。
单片机原理与应用及c51程序设计(第3版)
【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章内容内容包括：一、引言二、单片机原理1. 什么是单片机2. 单片机的基本组成3. 单片机的工作原理4. 单片机的应用领域三、C51程序设计1. C51程序设计的基本概念2. C51程序设计的语法和规则3. C51程序设计的应用示例四、单片机原理与C51程序设计的结合应用1. 如何将单片机原理与C51程序设计结合起来2. 结合应用的案例分析五、总结与展望【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章主要介绍了单片机的基本原理、应用以及C51程序设计的相关知识。
在引言部分，我们可以简要介绍单片机在现代电子设备中的重要性以及C51程序设计在单片机应用中的作用。
接下来进入主题内容，首先详细讲解单片机的基本组成和工作原理，包括单片机的核心部件、指令集和数据存储等方面的内容，重点强调单片机在各个领域中的广泛应用。
然后深入介绍C51程序设计的基本概念、语法和规则，通过实际案例对C51程序设计进行深入分析，以便读者能够更加深入地理解和掌握相关知识。
在单片机原理与C51程序设计结合应用的部分，我们可以通过具体的案例分析，展示单片机原理与C51程序设计在实际项目中的应用，包括控制系统、嵌入式系统等方面。
通过这些案例，读者可以更加直观地了解单片机原理与C51程序设计的实际应用场景，有助于加深对相关知识的理解和掌握。
我们对整个主题进行总结与展望，通过对文章内容的回顾和归纳，强调单片机原理与C51程序设计的重要性，并展望未来单片机技术的发展方向和趋势。
我们可以共享自己对这个主题的个人观点和理解，以及对读者的建议和思考，为读者提供更多的思路和参考。
通过以上内容的深入探讨和详细解读，《单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)》将会为读者带来全面、深刻和灵活的理解，帮助读者更好地掌握相关知识，为实际应用提供有力支持。
一、引言单片机在现代电子设备中扮演着非常重要的角色，它集成了处理器、存储器和各种输入输出接口，可以用来控制各种电子设备。
单片机原理及应用基于Proteus和KeilC课程设计
单片机原理及应用基于Proteus和KeilC课程设计一、前言随着现代技术的飞速发展，单片机已经成为电子工程领域中必不可少的一部分，应用范围也越来越广泛。
本课程着重介绍单片机的原理及应用，通过应用和实践，提高学生对单片机的认知和应用能力，培养解决实际问题的能力。
二、课程内容及教学方法2.1 课程内容本课程主要分为以下几个部分： 1. 单片机原理介绍； 2.Proteus软件基础操作及仿真设计； 3. KeilC编译器概述及使用方法；4. 单片机应用实践。
具体内容安排如下：所属部分内容安排单片机原理介绍单片机的概念、结构、基本原理及寄存器等方面的介绍Proteus软件基础操作及仿真设计软件的下载、安装和使用方法、元件的搜索、添加及仿真实践KeilC编译器概述及使用方法KeilC编译器的下载、安装及基本使用、编写程序及调试的方法所属部分内容安排单片机应用实践实践案例设计及仿真模拟，包括LED灯、数码管、LCD等应用场景2.2 教学方法本课程主要通过实践和应用来提高学生的认知和实际操作能力，采用如下教学方法： 1. 教师讲授：介绍单片机原理及应用的相关知识点； 2. 实践操作：学生基于软件仿真和实际实验操作，设计、模拟单片机应用； 3. 互动交流：教师和学生之间的讨论及问题解答； 4. 课程作业：布置与课堂实践相关实验或作业，并及时回馈。
三、课程设计3.1 单片机原理介绍本部分主要介绍单片机的相关知识点，包括单片机的概念、结构、基本原理及寄存器等内容。
3.2 Proteus软件基础操作及仿真设计本部分主要介绍Proteus软件的下载、安装及基本操作方法，元件的搜索、添加及仿真设计方法。
实践案例包括常见的LED灯实现、数码管显示等。
3.3 KeilC编译器概述及使用方法本部分主要介绍KeilC编译器的下载、安装及基本使用方法，包括程序编写、仿真调试等操作。
实践案例主要包括数码管显示、按键控制等应用。
3.4 单片机应用实践本部分主要包括LED灯、数码管、LCD显示等实践案例设计及仿真模拟。
单片机原理及应用——基于Proteus和Keil_C林立版课后习题答案
1．计算机体系结构：哈佛结构、冯诺依曼结构的区别？哈佛结构RAM和ROM分别编址，冯诺依曼结构RAM和ROM统一编址2．MSC－51单片机外部引脚的名称是什么？各有什么功能？答：(1) 电源及晶振引脚VCC(40脚)：+5V电源引脚VSS(20脚)：接地引脚XTAL1(19脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端）XTAL2(18脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端）(2) 控制引脚RST/V PD(9)为复位/ 备用电源引脚ALE/PROG(30)为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入PSEN(29)：输出访问片外程序存储器读选通信号EA/ VPP (31)：外部ROM允许访问/ 编程电源输入(3) 并行I/O口引脚P0.0～P0.7（39～32脚）——P0口；P1.0～P1.7（1～8脚）——P1口；P2.0～P2.7（21～28脚）——P2口；P3.0～P3.7（10～17脚）——P3口。
3. AT89C51单片机的片内资源有哪些？其存储器结构如何？片内RAM可分成哪个三个区？各区的地址范围如何？其内部功能部件有：控制器：是对取自程序存储器中的指令进行译码，在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，完成指令所规定的功能；运算器：根据控制器发来的信号，执行算术逻辑运算操作；存储器：包括程序存储和数据存储器；定时器计数器：2个16位定时器/计数器，可对机器周期计数，也可对外部输入脉冲计数；中断系统：可响应三个内部中断源和两个外部中断源的中断请求；输入输出接口：4个8位并行口和一个全双工串行口；其存储器结构属于哈佛结构，MCS-51可寻址空间是两个64KB，即64KB的程序存储空间和64KB的数据存储空间。
片内RAM可分成划分为三个部分：①作寄存器区（00H-1FH），四组②可位寻址区（20H-2FH）③用户RAM区（30H-7FH），80B7．程序状态字寄存器PSW各位的定义是什么？答：程序状态字寄存器PSW各位的定义如下：PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0PSW.7：进/借位标志CY，加法有进位时置1，减法有借位时置1；PSW.6：辅助进位标志AC，加法运算低四位向高上四位有进位时置1；PSW.5、PSW.1：用户标志位F0和用户标志位F1，保存用户的位数据；PSW.4、PSW.3：工作寄存器选择控制位RS1和RS0，00至11分别选择四组工作之一作为当前工作寄存器PSW.2 ：溢出标志位OV，有符号数加、减运算结果有溢出或乘除上结果异常(乘法运算结果大于255即乘积在BA中，或除法运算除数为0)时置1PSW.0：奇偶标志位P，累加器A中1的个数为奇数时置1。
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Proteus和Keil C(第3版)要点复习(1-16)
关于上拉电阻 在通用I/O口方式时，P0口需要外接上拉电阻（漏极开路)， 而P1～P3口无需外接上拉电阻（已有内置上拉电阻）； 在分时复用方式时， P0口无需外接上拉电阻（V管交替导 通 ）。
关于引脚多功能 P0和P2口有地址/数据分时复用方式，P3口有第二功能 方式。
关于特殊功能寄存器 P0～P3口分别对应一个同名SFR，它们既有字节地址又 有位地址。
51单片机共有111条指令，按功能可划分为四大类： 数据传送与交换类（31条） 算术运算类（24条） 逻辑运算类（34条） 转移控制类（22条）
2、汇编指令语句格式要点
汇编指令语句格式可包括四个区段，即：
标号区段——代表当前指令的首字节存放地址，由用户定义 的1～6个字符组成，以英文字母开始，冒号结尾，可省略。 操作码区段——指令的操作行为，由42种标准助记字符组成。 操作数区段——指令的操作对象，可有0～3个操作数，以英 文逗号隔开（操作数大于0时）。 注释区段——指令的解释或说明，可用任何文字描述。以英 文分号开始，无需结束符号。
2、51单片机I/O口内容要点
• 51单片机共有32个I/O引脚，具有4种结构类型
通用I/O口
输入条件
上拉电阻
引脚多功能
特殊功能寄存器
关于通用I/O口 P0～P3口都具有通用I/O口方式，可实现输出、读引脚 （输入）和读锁存器三种功能。
关于输入条件 在通用I/O口方式时， P0～P3口都需要先软件写1，故都 是准双向I/O口； 在分时复用方式时， P0口读引脚时无需软件先写1，故 是严格双向口。
上节复习（4）
1. D触发器的逻辑符号？工作特性？主要 用途？
2. 51单片机I/O口内容要点？
1、 D触发器逻辑符号？工作特性？主要用途？
单片机基础(第3版)——第1章小结
1.2 二进制数的算术运算和逻辑运算
1.2.1 二进制算术运算
1. 二进制加法运算 0＋0＝0 0＋1＝1 1＋0＝1 1＋1＝0（向上进位 ） ＋ ＝ ＋ ＝ ＋ ＝ ＋ ＝ （向上进位1） 例如： 1101（被加数） 例如： （被加数） +） 1011（加数） ） （加数） 111（进位） （进位） 1 1 00 0（和） （ 2. 二进制减法运算 0－0＝0 0－1＝1 1－0＝1 1－1＝0 － ＝ － ＝ － ＝ － ＝
1.1.3 计算机中二进制数的单位
在计算机中使用的二进制数共有3个单位， 在计算机中使用的二进制数共有 个单位，从小到 个单位 大依次为： 字节和字。 大依次为：位、字节和字。 1. 位（Bit） ） 指二进制的位。位是数的最小单位， 指二进制的位。位是数的最小单位，在计算机中 位仅有0和 两个数值 表示两种状态。 两个数值， 位仅有 和1两个数值，表示两种状态。 2. 字节（Byte） 字节（ ） 8位二进制数称为一个字节。在使用时常用大写 位二进制数称为一个字节。 位二进制数称为一个字节 字母B表示 字节是最基本的数据单位， 表示。 字母 表示。字节是最基本的数据单位，计算机中 的数据、代码、指令、地址多以字节为单位。 的数据、代码、指令、地址多以字节为单位。 3. 字（Word） ） 字是一台计算机上所能并行处理的二进制数， 字是一台计算机上所能并行处理的二进制数，字 的位数称为字长。字长是字节的整数倍。 的位数称为字长。字长是字节的整数倍。如：MCS51单片机字长为 位； MCS-96单片机字长为 位； 单片机字长为8位 单片机字长为16位 单片机字长为 单片机字长为 在微型机中还有32位 位字长的计算机。 在微型机中还有 位、64位字长的计算机。 位字长的计算机
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技术要求：必须满足对象体系的物理、电气和环 境以及产品成本等要求 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能、控制 能力与控制可靠性
第1章 单片机基础知识概述
工业计算机（Industrial Personal Computer） PC→ 电气加固、机械加固，并配置各种接口板卡 → IPC（工控机）→ 嵌入到大型对象系统中（实现智能化）
单片机原理及应用
第1章 单片机基础知识概述
1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus应用简介
第1章 单片机基础知识概述
1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus应用简介
第1章 单片机基础知识概述
1. 什么是单片机？ 2. 为什么要学单片机？ 3. 怎样学习单片机？
船舶驾驶室集中控制台
自动配料控制系统
电站锅炉控制系统
第1章 单片机基础知识概述
众多小型对象系统（如家电、仪器、工控单元…）无法使用IPC→ 需要发展一类特殊的嵌入式计算机系统
第1章 单片机基础知识概述
单片计算机（Single Chip Microcomputer） SCM——将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片 上构成的一种专用微计算机系统
第1章 单片机基础知识概述
应用：SCM硬件+少量外围电路+SCM软件→嵌入式微 机系统+被控对象→微电脑控制产品
嵌入式微机系统
微电脑控制产品
单片机分布式控制
第1章 单片机基础知识概述
第1章 单片机基础知识概述
单片机的发展： 从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位机）、
MCS-51（8位机）和MCS-96（16位机）3大系列单片机。 由于51 系列单片机具有开放的系统架构、灵活可靠的工
Y接法
星角切换方法
需要“大马”时采用Δ方式，“小马”时采用Y方式
←
负 载
Δ起动
O
第1章 单片机基础知识概述
过载停机 Δ形状态 Y形状态
控制方案
实时监测电机功率并与其 极限值比较，从而实施双 向动态切换
时间→
节能原理2——间歇式抽油控制
第1章 单片机基础知识概述
开机
停机 开机
停机 开机
时间
根据间抽规律设置开机时间T1和停机时间T2
数码管显示器
薄膜式按键
单片机
数据存储器
第1章 单片机基础知识概述
节能控制仪 抽油机电控柜
试验结果
在未使用间抽控制功能的 情况下，平均有功功率降 低约15%
获得国家授权专利
第1章 单片机基础知识概述
第1章 单片机基础知识概述
3、怎样学习单片机
教学目标——掌握单片机原理与应用系统设计技能 需要具备——单片机硬件、软件、接口、开发工具 四方面知识
作性能、低廉的价格，因而获得了很大的成功。
迄今为止，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。
51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列….
第1章 单片机基础知识概述
单片机发展趋势：高集成度、高性能、低功耗、高性价比 位数不断增加：4位 → 8位 → 16位 → 32位 外设接口内置化：ADC、DAC、PGA、USB……
开机T1小时
停机T2小时
第1章 单片机基础知识概述
综合上述两种原理——
抽油机自动双向切换与间抽控制技术
停机
停机
开机
开机
开机
时间
总节电效果 ∝ 节电率△Y + 节电率间抽
第1章 单片机基础知识概述
基于单片机的抽油机节能控制方案
电源开关
抽油机电控箱
节能控制仪
交流接触器 电动机
功率变送器
A/D转换器
中间继电 器
数码管
键盘电路
键盘
模数转换
数模转换 可编程接口
单片机自身没有编程开发 能力，必须借助软件开发 工具编写调试应用软件。
第1章 单片机基础知识概述
386
486 Pentium Ⅳ Pentium
Conroe II
第1章 单片机基础知识概述
个人计算机（Personal Computer）
CPU+存储器+主板+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘…
基本功能部件
接口部件
外部设备
支持它的软件五花八门，应有尽有
第1章 单片机基础知识概述
分支二：嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）
Single Chip Microcomputer
Micro Controller Unit
单片机（SCM）→微控制器（Micro Controller Unit）
8位基于51内核的单片机仍然是主流机型。
第1章 单片机基础知识概述
2. 为什么要学单片机？
• 单片机是高技术领域，可实现机电产品的 升级换代；
为应对起动、稠油、结 蜡、结冻等偶然事件， 需要配备大功率电机
高能耗原因2： “产抽不平衡”
油田开采后期，地层供液能力↓ →抽油能力大于供液能力 →抽油机工作效率↓
第1章 单片机基础知识概述
节能原理1——Y-△切换
电动机绕组的两种接线方法
Δ接法
第1章 单片机基础知识概述
Y接法
Δ接法
Δ与Y理论功耗相差约33%
• 单片机人才社会需求广泛，具有很好的就 业前景 ；
• 单片机知识与具体专业技术相结合 单片机基础知识概述
单片机应用实例——抽油机节能控制仪研制 游梁式抽油机是原油开采的主要设备，但能耗十分突出。
游梁式抽油机
高能耗原因1：
“大马拉小车”
正常抽油时仅需配备较 小功率电机；
硬件系统 软件系统
接口系统
开发工具
各组成部分既相对独立，又相互交叉
第1章 单片机基础知识概述
硬件系统（RAM，IO，T/C，INT，UART）
存储器
输入/输出单元 定时/计数器
中断系统 串行通信
软件系统
第1章 单片机基础知识概述
汇编语言程序
C51语言程序
第1章 单片机基础知识概述
接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）
第1章 单片机基础知识概述
1. 什么是单片机？
——从微型计算机技术的两大 发展分支谈起
第1章 单片机基础知识概述
分支一：通用微型计算机系统
（Universal microComputer System ）
UCS——为满足众多普通应用场合需要而发展的一类 个人计算机系统
技术要求: 高速计算 + 海量存储 发展方向: CPU速度不断提升，存储容量不断扩大