单片机原理及其应用技术
pdf单片机原理与应用技术
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《单片机原理与应用技术》是近年来非常受欢迎的一本电子技术书籍，在单片机这个领域拥有非常广泛的应用。
本书从单片机基础知识开始，逐步深入到单片机的应用。
本书思路清晰，涵盖了大量的实例和案例，非常适合初学者和进阶者阅读学习。
本书共分为七章：
1. 单片机基础概述
本章介绍单片机的基本概念，包括单片机的发展历史、单片机的基本构成、单片机的性能指标和基本工作原理等。
2. 单片机硬件系统
本章详细介绍了单片机的硬件系统，包括存储器、时钟、I/O口、中断系统和定时器/计数器等。
3. 单片机的指令系统
本章介绍单片机的指令系统，包括指令格式、指令周期、地址寻址方式和指令集的分类等。
4. 单片机的编程与调试
本章详细介绍单片机的编程方法和调试技巧，包括汇编语言程序设计、C语言程序设计、仿真调试等内容。
5. 单片机的应用实例
本章介绍了单片机的典型应用实例，包括LED灯闪烁、LCD液晶显示、温度检测、数码管计数、定时器控制等。
6. 单片机的外围设备接口
本章介绍单片机与各种外围设备的连接方法和接口，包括ADC模数转
换器、DAC数模转换器、串口、并口、SPI总线等。
7. 单片机系统设计与开发
本章介绍单片机系统的设计和开发流程，包括系统分析、系统设计、
软硬件调试和集成测试等。
总之，《单片机原理与应用技术》这本书是一本对于初学者和进阶者
来说非常有价值的书籍，它全面系统地介绍了单片机的基础知识、硬
件系统、指令系统、编程与调试、应用实例、外围设备接口以及系统
设计与开发等方面内容，非常适合电子技术爱好者和工程师们进行学
习和参考。
《单片机原理及应用技术(第4版_李全利)》电子课件 第1章绪论
借助开发机完成： 排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。
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指令的表示形式
指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的 顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：
0000 0100B
04H
04H:累加器A的内容加1，难记！ INC A，记忆容易。称为符号指令。
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1.3 单片机的特点及应用领域
1.3.1 单片机的特点
突出的控制性能 可靠性较高，CPU、存储器及I/O接口集成在片内， 数据传送不易受环境条件的影响；控制功能强，位 控能力独特，集成有ADC、PWM、WDT等部件。
优秀的嵌入品质 价格低（批量产品）；品种多（应用广泛）引脚少 体积小（印制板减较小），产品结构灵活精巧。
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材
单片机原理及应用技术
( 第4 版)
主编 李全利
课程特点：
实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密
学习方法：
课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络
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第1章 绪论
1.1 电子计算机概述 1.2 单片机的发展过程及产品近况 1.3 单片机的特点及应用领域 1.4 单片机应用系统开发过程 实践1 熟悉µVision开发平台
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微型计算机的应用形态
桌面应用 CPU芯片
I/O接口芯片
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存储器芯片
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输 出 设 备
输入设备
嵌入式应用
输出设备
CPU、存储 器和I/O接口 集成于同一
芯片
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单片机原理及应用技术的内容
单片机原理及应用技术1. 单片机的定义单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成了处理器核心、存储器和各种外设接口的微型计算机系统。
它具备强大的数据处理能力和丰富的外设接口，适用于各种电子设备控制和嵌入式系统应用。
2. 单片机的工作原理单片机内部包含了处理器核心、存储器和外设接口等关键组成部分。
当单片机接收到外部信号时，处理器核心通过执行程序指令对信号进行处理，并与存储器和外设进行数据交互。
单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信，实现不同应用的控制和数据处理。
单片机的工作原理可以简要分为以下几个步骤：2.1 指令执行周期单片机按照指令执行周期来完成指令的执行。
一个指令周期包括取指、译码、执行和访存四个阶段。
在取指阶段，处理器核心从存储器中获取下一条指令。
在译码阶段，指令被解码并执行相应的操作。
在执行阶段，指令完成相应的计算或逻辑操作。
最后，在访存阶段，处理器核心将数据写回存储器或从存储器读取数据。
2.2 外设接口单片机通过外设接口与外部设备进行通信。
常见的外设接口包括串口、并口、模数转换器等。
通过配置相应的寄存器和引脚，单片机可以与各种外部设备进行数据的输入输出，并实现数据的传输和控制。
3. 单片机的应用技术单片机广泛应用于各种电子设备和控制系统中，具备以下几个应用技术：3.1 嵌入式系统嵌入式系统是单片机最常见的应用之一。
通过嵌入式系统，我们可以将单片机与其他硬件设备相结合，实现各种功能和控制。
嵌入式系统具备体积小、功耗低、性能高等特点，在智能家居、医疗设备、工业自动化等领域得到广泛应用。
3.2 物联网单片机在物联网中也起着重要作用。
物联网是通过将各种智能设备和传感器连接到互联网上，实现设备间的数据互通和智能控制。
单片机作为物联网设备的核心，可以通过通讯接口与互联网进行连接，并实现数据的采集和控制。
3.3 控制系统单片机的强大数据处理能力和丰富的外设接口使其成为控制系统的理想选择。
单片机原理与应用技术
单片机原理与应用技术单片机是一种集成电路，它包含了微处理器、存储器、输入输出接口和其他外设。
单片机的应用范围非常广泛，从家用电器到汽车电子设备，从医疗设备到航空航天设备，都有单片机的身影。
本文将介绍单片机的原理和应用技术。
一、单片机的原理单片机的核心是微处理器，它包含了中央处理器（CPU）、存储器和输入输出接口。
CPU是单片机的大脑，它执行指令、进行运算和控制外设。
存储器用于存储程序和数据，它包括闪存、RAM和EEPROM 等。
输入输出接口用于与外部设备进行通信，它包括串口、并口、ADC和DAC等。
单片机的工作原理是通过执行程序来控制外设。
程序是由一系列指令组成的，每个指令都是一条机器语言指令，由CPU执行。
程序可以通过编程语言（如C语言）编写，然后通过编译器转换成机器语言。
程序可以存储在闪存或EEPROM中，CPU从中读取指令并执行。
二、单片机的应用技术1. 嵌入式系统嵌入式系统是指将单片机嵌入到其他设备中，以实现特定的功能。
例如，将单片机嵌入到家用电器中，可以实现自动控制、定时开关等功能；将单片机嵌入到汽车电子设备中，可以实现车载娱乐、导航、安全控制等功能。
2. 无线通信单片机可以通过串口或SPI接口与无线模块（如WiFi、蓝牙、ZigBee 等）进行通信，实现无线数据传输。
例如，将单片机与WiFi模块配合使用，可以实现智能家居、远程监控等功能；将单片机与蓝牙模块配合使用，可以实现无线音频传输、智能手环等功能。
3. 机器人控制单片机可以控制机器人的运动、感知和决策。
例如，将单片机与电机驱动器配合使用，可以实现机器人的运动控制；将单片机与传感器配合使用，可以实现机器人的环境感知；将单片机与算法配合使用，可以实现机器人的决策和智能化。
4. 工业自动化单片机可以控制工业设备的运行和监控。
例如，将单片机与PLC（可编程逻辑控制器）配合使用，可以实现工业自动化控制；将单片机与传感器配合使用，可以实现工业设备的监测和诊断。
单片机原理及应用文献
单片机原理及应用文献
摘要：
一、单片机概述
1.定义与特点
2.发展历程
3.应用领域
二、单片机原理
1.基本结构
2.工作原理
3.存储器与指令系统
三、单片机应用技术
1.接口技术
2.通信技术
3.编程与开发
四、我国单片机产业发展现状及前景
1.我国单片机产业发展历程
2.主要产品与技术水平
3.发展趋势与前景
正文：
单片机是一种集成在一块半导体材料上的微型计算机，具有体积小、成本低、功能强大等特点。
自20 世纪70 年代问世以来，单片机得到了迅速发展
和广泛应用，涵盖了家电、工业控制、通信、医疗等多个领域。
单片机原理方面，它主要由CPU、存储器、输入输出接口等部分组成。
CPU 负责执行指令和控制整个系统的运行；存储器用于存储程序和数据；输入输出接口负责与外部设备进行通信。
单片机根据不同的指令集和功能，可分为不同类型和系列，如8 位、16 位、32 位等。
在单片机应用技术方面，接口技术和通信技术是关键。
接口技术包括并行接口、串行接口、定时器/计数器接口等，用于实现与外部设备的连接和数据交换。
通信技术包括串行通信、并行通信、无线通信等，用于实现单片机之间的数据传输和远程控制。
近年来，我国单片机产业发展取得了显著成果，国内厂商逐步突破技术壁垒，实现了产品的系列化和产业化。
然而，与国际先进水平相比，我国单片机产业在产品性能、技术水平和市场占有率等方面仍有较大差距。
单片机技术的原理及应用
单片机技术的原理及应用单片机（Microcontroller）是一种带有计算机功能的芯片，通常包含有处理器、内存、输入输出端口、定时器、计数器等功能模块。
它集成了多种外围设备功能于一个芯片中，因此被广泛应用于自动化控制、仪器仪表、家电电子、医疗设备、安全监控、智能交通等领域。
那么，单片机技术的原理是什么？它有哪些应用场景呢？一、单片机技术的原理单片机主要由中央处理器、存储器和外设接口三部分组成。
中央处理器是单片机的核心组成部分，其作用是执行程序、获取和处理数据，控制系统的运行。
存储器是单片机的数据储存部分，主要分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）两种类型。
其中ROM是只读存储器，用于存储单片机的程序代码和指令；而RAM是随机存储器，用于存储程序的中间结果、数据、程序计数器等。
外设接口包括输入输出接口、定时计数器、中断控制器等，用于与外部设备进行通信和数据交换。
单片机技术的实现过程主要包括指令执行周期和中断等操作。
指令执行周期是指单片机在每个指令周期内的操作，其基本过程包括取指、译码、执行和存储四个步骤。
中断操作是指当单片机执行某些任务时，遇到紧急情况需要停止当前操作，同时执行其他任务的操作过程。
二、单片机技术的应用单片机技术广泛应用于各个领域，以下列举几个具体的应用场景：1、智能家居控制：通过单片机技术可实现家电设备自动化控制，如智能门锁、智能灯光等。
通过单片机芯片集成了输入输出端口、计时器、PWM控制等功能，可实现对家电设备的远程控制和定时开关。
2、医疗设备：单片机技术在医疗设备上应用较为广泛，如心电图、血糖仪、血氧仪等。
通过单片机芯片集成的高精度ADC、LCD显示器、脉冲宽度调制器等模块，可实现对生命体征的监测和数据处理。
3、智能交通：当今城市交通越来越拥堵，为了保障交通安全和优化交通流量，智能交通系统应运而生。
单片机技术被应用于交通信号灯、车辆卡口等设备中，可实现自动控制、数据采集等功能。
单片机原理与接口技术
单片机原理与接口技术单片机是一种集成电路，它包含了中央处理器、存储器、输入输出端口和定时器等功能模块。
单片机的出现极大地推动了电子技术的发展，它被广泛应用于各种电子设备中，如家电、汽车、医疗设备等。
本文将介绍单片机的原理和接口技术。
一、单片机原理单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行程序指令和控制系统的运行。
单片机的CPU通常采用哈佛结构，即指令存储器和数据存储器分开存储。
指令存储器用于存储程序指令，数据存储器用于存储数据。
单片机的指令集通常比较简单，但是可以通过编程实现各种功能。
单片机的存储器包括闪存、RAM和EEPROM等。
闪存用于存储程序代码，RAM用于存储临时数据，EEPROM用于存储非易失性数据。
单片机的存储器容量通常比较小，但是可以通过外部存储器扩展。
单片机的输入输出端口用于与外部设备进行通信。
输入端口用于接收外部信号，输出端口用于控制外部设备。
单片机的输入输出端口通常采用并行口和串行口两种方式。
并行口可以同时传输多个数据位，速度较快，但是需要较多的引脚。
串行口只能传输一个数据位，速度较慢，但是引脚较少，适合于小型设备。
单片机的定时器用于计时和延时。
定时器可以通过编程设置计时器的时钟源和计数器的初值，从而实现各种计时和延时功能。
定时器通常包括多个计数器和比较器，可以实现多种计时和延时方式。
二、单片机接口技术单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间的通信方式。
单片机的接口技术包括并行口、串行口、模拟输入输出和中断等。
1. 并行口并行口是单片机与外部设备之间最常用的接口方式。
并行口可以同时传输多个数据位，速度较快，适合于大型设备。
并行口通常采用8位或16位数据总线，可以通过编程设置输入输出方向和数据值。
并行口的缺点是需要较多的引脚，不适合于小型设备。
2. 串行口串行口是单片机与外部设备之间另一种常用的接口方式。
串行口只能传输一个数据位，速度较慢，但是引脚较少，适合于小型设备。
串行口通常采用异步串行通信或同步串行通信方式。
《单片机原理及应用技术》(第3版 李全利)电子教案：第1章绪论
十进制数 0 1 2 3 4
BCD码 0000B 0001B 0010B 0011B 0100B
十进制数 5 6 7 8 9
BCD码 0101B 0110B 0111B 1000B 1001B
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1.1.3 计算机中带符号数的表示
原码、机器数及其真值
原码：数的值用其绝对值表示，最高位作为符号位 机器数：数在计算机内的表示形式 真值：数本身
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （高职高专教育）
单片机原理及应用技术
（第3版）
主编 李全利
课程特点：
实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密
学习方法：
课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络
2020/4/2
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第1章 绪论
1.1 数制与编码的简单回顾 1.2 电子计算机概述 1.3 单片机的发展过程及产品近况 1.4 单片机的特点及应用领域 1.5 单片机应用系统开发过程 1.6 µVision 集成开发环境简介
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
2020/4/2
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电子计算机经历了五个年代
电子管计算机 晶体管计算机 集成电路计算机 大规模集成电路计算机 超大规模集成电路计算机
结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经 典结构框架。
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1.2.2 微型计算机的组成及其应用形态
微处理器
1971年1月， INTEL公司将：
运算器 控制器 一些寄存器 集成在一个芯片 上----微处理器
4004微处理器
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微型计算机
微 处 理 器
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7.编写程序的步骤
1.标题部分（虽然非必要，但是很有意义）！最好用英文写“title..” 作用：起到说明，清楚明了，即使多年后！一般含：作者，版本， 功能的添加或升级！还有就是使用在什么场合（如cpu，晶震等等） 2.硬件说明（hardware部分），如扩展芯片的地址的定义！ 3.位定义单元部分 位的定义作用:用标志字取代数据标志位单元的地址，有利于模块移植！ 要点：位的定义用英文，简洁明了！特点：以英文开头可以带数字！ 00h—0ffh位单元！！ 4.字单元定义部分 字单元定义的作用：……..！ 要点：……..！ 地址从：30h---7fh 低RAM（128个），当然也可以使用高RAM ,地址从80h—0ffh（此时要注意和SFR的区别）
1.转速2100r/min
1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 15 20 25 30 35 40 45 50
点火提前角（°）
功率（W）
节气门开度为51％ 节气门开度为41％ 节气门开度为31％
2.转速2500r/min
1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 15 20 25 30 35 40 45 50 点火提前角（°）
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 15 20 25 30 35 40 45 50 点火提前角（°）
NOx的排放（ppm)
节气门开度为51％ 节气门开度为41％ 节气门开度为31％
2.转速2500r/min
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 15 20 25 30 35 40 45 50 点火提前角（°）
节气门开度75％ 节气门开度55％ 节气门开度36％
结论：在任何转速和负荷，LPG发动机的NOx排放随着点火提前角的增大而增加
点 火 提 前 角 对 HC 的 影 响
1.转速2100r/min
1000 900 800 700 600 500 400 300 15 20 25 30 35 40 45 50
上位机的监控界面
！
2-5 LPG发动机最佳点火提前角 的标定和优化
• 点火提前角的两个主要影响因素是发动机 的转速和负荷（以节气门开度表示）。对 于发动机的最佳点火提前角，国内外多采 用实验的方法，通过最佳状态下的实验数 据来建立数学模型。 • 做转速与点火提前角的特性实验。 • 做负荷与点火提前角的特性实验。
前言
1. 2. 3. 4.
什么是计算机? 计算机的两个发展方向? 什么是单片机? PC和单片机的差别
51微型计算机原理与接口
5-1
编程基础
• **.asm，**.bin及**.hex文件
• Wave与dvcc两个编译系统
• 如何使用两个系统
……
• 汇编语言的基础知识 1. 语言格式 Label ： opcode pprande
结论：CO排放都在0.7%以下，两者相差不太明显。
3-1-4 两种点火系对发动机NOX的影响
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 10 20 30 40 50 60 节气门开度（％） 70 80
NOx的排放(ppm)
（3872ppm,节气门开度78％） （3768ppm,节气门开度78％）
功率（W）
节气门开度75％ 节气门开度55％ 节气门开度35％
结论：1.转速越大，最佳点火提前角也越大； 2.同一转速下，最佳点火提前角随负荷增大而减小 3.该机的最佳点火提前角范围大约在：25°～32.5°
NOx的排放(ppm)
点 火 提 前 角 对 NOX 的 影 响
1.转速2100r/min
（ 标号） 操作码 操作数
；remark
注释
2.注意点 ：a.符号，例如“ ：”/“ ； ” 3.操作码的三种类型
a.指令码 b.伪指令 C.宏指令（少用）
5-2
典型小程序的编写
1.由R0寻址的1字节数除以2
2.由R0寻址的2字节数除以2
3.由R0寻址的2字节数除以2k 4.由R0寻址的2字节数除以4096 5.两字节数加减运算 6.字节转换为ACII码
点火提前角（°）
HC排放（ppm)
节气门开度为51％ 节气门开度为41％ 节气门开度为31％
1000 900
HC排放（ppm)
800 700 600 500 400 300 15 20 25 30 35 40 45 50 点火提前角（°）
2.转速2500r/min
节气门开度为75％ 节气门开度为55％ 节气门开度为35％
• 分析两种点火系对发动机燃料经济性的影响
• 分析两种点火系对发动机排放的影响
3-1-1 两种点火系对发动机功率的影响
2000 1900 1800 1700 1600 1500 功率（W） 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 31 38 43 48 53 58 66 73 78 节气门开度（％）
• 注意点：
• 1.就是有的只是表示通用标志字的定义，不一定都是针对RAM的定义！ 当然也可以表示内部RAM，这点用法是很灵活的。 5.复位和各中断入口的默认定义 a.复位入口地址：0000h，伪语句：org0000h，此时要插一句跳转指令 “ajmp start ” b.各中断入口地址，总共有六个 外部中断0（1），和定时器0（1，2）和串口中断 入口地址分别为：org0003h， org000Bh， org00013h， org001Bh， org00023h， org002Bh， c.此时也要插一句跳转指令，分别跳转到相应的中断入口程序； 对于没使用到的中断，可以在里面写上关闭指令（软件抗干扰）！ 作业：试验提前预习！
微机控制点火 系统 原晶体管磁铁 点火系统
结论：微机控制点火系提高了LPG发动机的燃料经济性
3-1-3 两种点火系对发动机CO的影响
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 20 30 40 50 60 节气门开度（％） 70 80
CO排放（％)
微机控制点火系 原晶体管磁铁点火系
1.5 1.3
CO排0.3 0.1 15 20 25 30 35 40 45 50 点火提前角（°） 节气门开度为75％ 节气门开度为55％ 节气门开度为35％
2.转速2500r/min
结论：点火提前角的变化对CO的排放影响不大；但角度也不宜过大
2-6-3 点火提前角MAP图的制作 和补充
《单片机原理及其应用技术》
• 参考书: 《单片微机应用系统设计》，何立民主编， 北京航天航空大学出版社 《单片微型计算机与接口技术》，李群芳主 编，电子工业出版社 《单片微机原理与应用》，吴锤红主编. • 安装软件: wave6000 (南京伟福公司);或者 DVCC (江苏启东计算机有限公司)等等
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 PA口
P1.3 10K 10K 10K 10K 10K
8155
10K
+5V
PC口
10K 10K 10K
2.2.3读键有两种方式：中断方式和查询方式
两种各有优势：前者反应速度快，但占用了中断资源；
后者利用了cpu的空余时间，不占用资源！ （DVCC2.ASM程序中的读键方式为查询方式）---重点讲！ 2.2.4读键中应该要注意“去抖”问题 产生原因：机械点的弹性作用，开和关的瞬间会抖动，产生一系列负脉冲， 时间大约为5-10ms左右！如果不去抖，会产生误判，认为有键按下！ 2.2.5“去抖”可以采用硬件和软件方法 一般采用软件方法（免费） a.软件方法中常采用延时方法，如果直接采用延时方法（调用delay这样子程 序来达到延时目的———一般公布资料都如此）是模块化编程大忌！ b. 应该想办法用别的间接方法！ 作业：把读键程序读懂，消化 2007/05/09
节 气 门 位 置 信 号 采 样 模 块 设 计
点 火 控 制 模 块 的 设 计
点火系各部分的关系图
2-4上位机监控软件的设计
上位机软件的设计
上 位 机 串 口 通 信 软 件 的 设 计
上 位 机 监 控 人 机 交 互 界 面 的 设 计
上 下 位 机 通 信 系 统 功 能 的 设 计
微机控制点火系 原晶体管磁铁点火系
结论： 1.中低负荷(节气门开度大约在50%之前)时，排放曲线比较靠近； 2.最大相差值出现在节气门开度为78%时；相差值很小。
3-1-5 两种点火系对发动机HC的影响
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 0 10 20 30 40 50 60 节气门开度（％） 70 80
PC口
10K 10K 10K
.2.2计算机的数据输入有键盘和遥控技术
2.2.1 键盘：利用机械触点开，关作用来实现。 2.2.2 键盘的硬件设计有：独立式和行列式 两种。 前者：运用在键少的场合！（较简单，不多讲，易看懂）； 后者：运用较广，资源不浪费；例如：以上所讲DVCC系统。
+5V
8 9 C P1.0 5 P1.1 2 P1.2
2-6 最佳点火提前角MAP图的 制作
• 点火提前角标定实验数据的制取 • 点火提前角标定实验的分析 • 点火提前角MAP图的制作和补充
• 上位机调整不同的点火提前角 • 做（2000-3000转/分钟）转速下，负荷与 点火提前角的特性实验
2-6-1 点火提前角标定实验数据 的制取
点 火 提 前 角 对 功 率 的 影 响