01单片机原理与应用
《单片机原理及应用》ppt课件
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
《单片机原理及应用》课件01-51单片机基本结构与存储器分配
内中断
并行口
外中断
P0 P1 P2 P3
串口模块 TXD RXD
中断模块 INT0 INT1
P0.0～P0.7
P2.0～P2.7
VCC (+5V)
GND
RAM地址 锁存器
RAM
通道0驱动器
通道0锁 存器
通道2驱动器
通道2锁 存器
ROM/ EPROM
程序地址寄存器
PSEN ALE
EA RST
B寄存器 ACC TMP2
片内地址空间：RAM 128B（00H-7FH） SFR 128B（80H-FFH）
128B SFR
128B RAM
FFH 21个SFR分布 在80H-FFH
83个可寻址位
80H 7FH
用户、
堆栈区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存器区
00H
内部RAM组织结构
10
所有的RAM区(位 寻址区、工作寄 存器区）都可以 用于存放数据， 故也称为数据缓 存寄存器
特殊功能寄存器(SFR)
▼特殊功能寄存器SFR（专用寄存器）
专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各功能 部件的工作方式、条件、状态、结果的寄存器。
▼不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功 17 能——各司其职
换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应 的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对 SFR写命令（要求）。
4 堆栈指针ＳＰ
堆栈：
在片内RAM中，指定一个专门的区域来存放某 些特别的数据,它遵循先进后出和后进先出 (LIFO/FILO）的原则,这个RAM区叫堆栈。
功用：
22
单片机原理与应用实验教案
《单片机原理及应用》实验教学大纲课程编号：B04611016课程类别：专业课实验学时：16学时学分：2.5适用专业：计算机科学与技术一、实验教学目的和任务本课程是计算机及应用专业一门重要的专业课。
其教学内容直接面向生产。
同时，微机向小型化、超小型化方面发展愈来愈迅猛。
单片机应用已渗透社会各个领域，特别在通信技术中的应用，大大提高了通信技术水平。
学生应具备这方面的知识与技能，为今后参加工作，打下坚实的基础。
二、实验教学基本要求本课程是一门很注重实践的课程。
以研究MCS－51系列单片机入手，掌握其硬件结构、指令系统和程序设计，以及常用接口技术和典型应用实例。
三、实验教学内容实验项目一：清零程序1、实验目的及要求要求学生掌握软件的结构和键盘的调试。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）了解MCS-51软件的构造（2）掌握清零程序的输入方法（3）了解起始伪指令的输入方法实验项目二：拼字和拆字程序1、实验目的及要求要求学生掌握存储器分配和汇编语言的简单应用。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）进一步掌握MCS-51软件的基本使用方法（2）掌握指令的寻址方式（3）掌握数据传送指令和地址内容的分配实验项目三：数据区传送子程序1、实验目的及要求要求学生掌握RAM数据存储器实际操作。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握MCS-51逻辑运算指令和位操作指令（2）进一步掌握数据传送子程序的简单方法（3）掌握查表程序的编写实验项目四：数据排序实验1、实验目的及要求要求学生掌握汇编语言的应用和实际操作。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握MCS51逻辑运算指令和位操作指令（2）进一步掌握简单顺序程序的编写和调试方法（3）掌握查表程序的编写实验项目五：查找相同个数1、实验目的及要求熟悉汇编语言程序，使用环移指令和加1指令。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握赋值指令（2）掌握带进位的环移指令和加1程序的编写实验项目六：双字节无符号数的乘法实验1、实验目的及要求要求学生掌握MCS-51汇编语言设计和调试方法。
单片机原理及应用作业答案
作业答案0-1绪论1．单片机是把组成微型计算机的各功能部件即（微处理器（CPU））、（存储器（ROM和RAM））、（总线）、（定时器/计数器）、（输入/输出接口（I/O口））及（中断系统）等部件集成在一块芯片上的微型计算机。
2．什么叫单片机其主要特点有哪些解：将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）、中断系统和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计机，称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机的特点：可靠性高、便于扩展、控制功能强、具有丰富的控制指令、低电压、低功耗、片内存储容量较小、集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等。
第1章 MCS-51单片机的结构与原理15. MCS-51系列单片机的引脚中有多少根I/O线它们与单片机对外的地址总线和数据总线之间有什么关系其地址总线和数据总线各有多少位对外可寻址的地址空间有多大解：MCS-51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位双向口，共占32根引脚。
每个端口都包括一个锁存器（即专用寄存器P0～P3）、一个输入驱动器和输入缓冲器。
通常把4个端口称为P0～P3。
在无片外扩展的存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为双向通用I/O端口使用。
在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。
MCS-51系列单片机数据总线为8位，地址总线为18位，对外可寻址空间为64KB。
25. 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器（R0-R n）它们的地址是什么CPU如何确定和改变当前工作寄存器组（R0-R n）解：开机复位后，CPU使用的是第０组工作寄存器。
它们的地址是00H－07H。
CPU通过对程序状态字PSW中RS1和RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。
27. MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的当主频为12MHz的时候，一个机器周期是多长时间执行一条最长的指令需要多长时间解：时钟周期又称为振荡周期，由单片机内部振荡电路OSC产生，定义为OSC时钟频率的倒数。
单片机原理及应用电子版教材
LED彩灯控制
通过单片机控制RGB LED的颜色和亮度，实 现彩灯的色彩变换和动态效果。
键盘输入控制设计实例
矩阵键盘输入控制
通过单片机扫描矩阵键盘，识别按键输入并执行相应操作。
独立按键输入控制
利用单片机检测独立按键的状态，实现按键输入控制。
编码器输入控制
通过单片机读取旋转编码器或按键编码器的输出信号，实现输入 控制。
串行通信编程
通过编程实现串行通信数据的发送和接收， 包括数据格式设置、波特率设置、数据校验 等。
05
单片机应用实例分析
LED显示控制设计实例
LED点阵显示控制
通过单片机控制LED点阵的亮灭，实现文字 、数字或图形的动态显示。
LED数码管显示控制
利用单片机输出数字信号，驱动LED数码管 显示数字或字母。
步进电机驱动控制
利用单片机产生步进电机所需的驱动信号， 实现电机的精确角度转动和定位。
直流电机驱动控制
通过单片机输出PWM信号，调节直流电机 的转速和方向。
交流电机驱动控制
通过单片机控制交流电机的变频器或软启动 器，实现电机的平稳启动和调速。
06
单片机实验与课程设计指导
实验一：闪烁LED灯实验
实验目的：掌握单片机I/O口的
单片机原理及应用电子版教 材
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 单片机编程语言与开发工具 • 单片机外围电路与接口技术
• 单片机应用实例分析 • 单片机实验与课程设计指导
01
单片机概述
单片机定义与发展
定义
单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯 片，采用超大规模集成电路技术将中央处理器（CPU）、存 储器、输入输出接口等计算机主要部件集成在一块芯片上， 构成一个完整的微型计算机。
单片机原理与应用课后答案(第二版)
单片机原理与应用课后答案（第二版）2-1. 8051单片机芯片内部包含哪些主要逻辑功能部件？答：一个8位微处理器（CPU）；片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；四个8位并行I/O口P0~P3；两个定时器/计数器；五个中断源的中断控制系统；一个UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路。
2-2、8051存储器分哪几个地址空间？如何区别不同空间寻址？答：⑴片内、外统一编址的64KB程序存储器；⑵片内256B数据存储器；⑶片外64KB数据存储器。
硬件：引脚接高电平时CPU从片内0000H单元开始取指令，接低电平时CPU直接访问片外EPROM。
EA软件：MOV指令访问片内数据存储器，MOVX 指令访问片外数据存储器，MOVC指令用于读取程序存储器中的常数。
2-3. 简述8051片内RAM的空间分配。
答：低128B位数据存储器区分为：工作寄存器区（00H~1FH）；位寻址区（20H~2FH）；一般数据存储区（30H~7FH）高128B数据存储器区离散地分布着21个特殊功能寄存器2-4. 简述直接位寻址区的空间分配，片内RAM中包含哪些可位寻址单元？答：MCS-51单片机片内RAM中有两个区域可进行位寻址：（1）片内RAM低128字节的位寻址区，地址为20H~2FH的16个字节单元共128位，每一位都有相应的位地址，可用位寻址方式对其进行置位、复位、内容传送、逻辑运算等操作，128位的位地址定义为00H~7FH。
（2）片内RAM高128字节的存储器区，有21个特殊功能寄存器。
其中字节地址正好能被8整除的字节单元中的每一位都可以按位寻址、操作。
14 2-5．8051的P0~P3口有何不同，用作通用I/O口输入数据时应注意什么？答：P0~P3口功能不完全相同。
（1）访问外扩展存储器时，P2口送出16位地址的高8位地址，P0口先送出16位地址的低8位地址，再做数据的输入/输出通道。
《单片机原理及应用》课后习题
《单片机原理及应用》课后习题习题11．单片机的基本含义和主要特点是什么？答：基本含义单片机是将计算机的四个基本部件，即运算器、控制器、存储器和输入输出接口微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。
单片机的全称为单片微型计算机，又称为微控制器。
主要特点 1）有优异的性能价格比。
于单片机的应用不断向高级应用和复杂应用扩展，因此，其性能越来越高，如速度越来越快，内存越来越大，处理字长越来越长等。
而大批量的生产和使用也使单片机的价格越来越低。
2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。
单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。
另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。
3）控制功能强。
为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。
单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品，如手机等。
现在的单片机在功耗上已达到了极高的水平，不少芯片的功耗已达到微安级，在一粒纽扣电池供电的情况下就可长期运行。
25）外部总线增加了IC及SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
6）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
2．简述单片机的基本组成及各部分功能。
答：单片机芯片内部结构包括中央处理器CPU (Central Processing Unit)、程序存储器ROM、随机存储器RAM、I／O口、定时／计数器、中断系统以及将这些部分连接起来的总线，它们都分布在总线的两旁，并和它连通。
一切指令、数据、控制信号都可经内部总线传送。
1）中央处理器CPU——单片机的核心单元，运算器和控制器组成，控制整个单片机系统协调工作，决定了单片机的运算能力和处理速度。
2）程序存储器ROM——用于存放用户程序，只允许读操作，ROM的信息可在断电后长期保存。
单片机的原理与设计开发
设备管理
通过单片机编程，实现对家居设备的集中管 理和控制。
数据采集
利用传感器模块，实时采集家居环境数据， 如温度、湿度、光照等。
人机交互
通过手机APP或智能语音助手等设备，实现 家居设备的远程控制和语音交互。
THANKS
感谢观看
单片机的应用领域
智能仪表
单片机可以实现各种智能仪表的测量和控制功能， 如温度、压力、流量等。
工业控制
单片机可以用于实现工业生产线的自动化控制， 如电机控制、生产线监控等。
家用电器
单片机可以用于实现家用电器智能化，如智能电 视、智能冰箱等。
单片机的发展历程
早期单片机
早期的单片机只有简单的计算和控制功能，主要用于工业控制和 智能仪表等领域。
输入输出接口
实现单片机与外部 设备的通信。
中断系统
实现单片机的实时 处理和多任务处理。
单片机的指令系统
指令集
单片机所能执行的指令集合。
指令格式
指令的编码格式和长度。
寻址方式
指令中操作数的寻址方式。
指令执行时序
单片机执行指令所需的时间和时序。
单片机的存储器结构
用于控制单片机内部特定功能。
用于存储数据和堆栈。 用于存储程序代码。
单片机的原理与设计 开发
目录
• 单片机概述 • 单片机的工作原理 • 单片机的设计开发 • 单片机设计开发的实践案例
01
单片机概述
单片机的定义与特点
定义
单片机是一种集成电路芯片，将 计算机的中央处理器、存储器、 输入输出接口等集成在一块芯片 上，实现微型计算机的功能。
特点
单片机具有体积小、重量轻、低 功耗、可靠性高等优点，广泛应 用于智能仪表、工业控制、家用 电器等领域。
单片机原理及应用电子版教材pptx
3
汇编语言编程实例
通过具体案例，演示如何使用汇编语言进行单片 机程序开发，包括程序结构、编程规范、调试技 巧等。
C语言编程
C语言在单片机中的应用
01
阐述C语言在单片机领域的优势以及适用场景。
单片机C语言编程基础
生产流程自动化
通过单片机控制电机、气缸、传 感器等设备，实现对生产流程的 自动化控制和优化。
数据采集与处理
通过单片机对生产线上的各种数 据进行实时采集和处理，提高生 产效率和产品质量。
故障诊断与预警
通过单片机对生产线上的设备进 行故障诊断和预警，减少故障停 机时间，提高生产效率。
汽车电子控制系统设计
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的 高性能16位和32位单片机，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也不断扩 展。
单片机应用领域
智能家居
智能照明、智能安 防、智能家电等。
交通运输
汽车电子、航空航 天、轨道交通等。
工业控制
自动化生产线、机 器人控制、电机驱 动等。
定时/计数器编程方法
使用单片机的定时/计数器时，需要先进行初始化设置，包 括选择工作模式、设置计数值、启动定时/计数器等。然后， 在程序中编写相应的中断服务程序，以处理定时/计数器产 生的中断请求。
中断程序设计与实例分析
要点一
中断程序设计步骤
确定中断源及优先级 -> 编写中断服务程序 -> 在主程序中开 启中断 -> 运行并调试程序。
医疗设备
医疗仪器、健康监 测设备等。
单片机原理与应用(习题答案).
《单片机原理与应用》课后习题参考答案第1章1.（1）15 （2）0.0859375 （3）14.68752.（1）10000100 （2）1011101001111 （3）100110100. 10113. 原码：正数的符号位用0表示，负数符号位用1表示，而数值位保持原样的机器码称为原码。
反码：在计算机中，对于正数，其反码的符号位为“0”，数值部分保持不变；对于负数，其反码除了在符号位上表示“1”外，数值部分的各位都取与它相反的数码，即“0”变“1”、“1”变“0”。
也就是说：正数的反码与它的原码相同；负数的反码由其绝对值按位求反后得到。
补码：在计算机中，对于正数，其补码的符号位为“0”，数值部分保持不变；对于负数，其补码除了在符号位上表示“1”外，数值部分的各位都取与它相反的数码，然后在最低位加“1”。
也就是说：正数的补码与它的原码相同；负数的补码由其对应的绝对值按位求反后加1得到。
4.（1）原码：000101110 反码：000101110 补码：000101110（2）原码：10.10101101 反码：10.01010010 补码：10.01010011（3）原码：00.101011 反码：00.101011 补码：00.1010115.[N]原=1.1010 [N]补=1.0110 N=-0.6256.原码0.1010-0.1011 = -0.0001补码0.1010+（1.0101）=（1.1111）7. 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
微处理器是是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，采用大规模集成电路工艺在一块或几块芯片上制成的中央处理器。
如果将构成微型计算机的各功能部件（CPU，RAM，ROM及I／O接口电路）集成在同一块大规模集成电路芯片上，一个芯片就是一台微型机，则该微型机就称为单片微型计算机。
8. MCS-51系列单片机是美国INTEL公司于1980年推出的一种8位单片机系列。
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作业编号：
中国农业大学现代远程教育
线下作业
课程名称 01单片机原理与应用
学生姓名
专业
层次
批次
学号
学习中心
年月
中国农业大学网络教育学院制
中国农业大学网络教育学院
2012年12月-2013年6月学期课程考试
《单片机原理与应用》线下作业
注意：1.请学生本人
．．．．．．．。
．．打印及复印无效．．．．用蓝黑签字笔或圆珠笔手工
．．．．．，答案
．．在．题目上作答
2.选择题将答案书写在括号内；填空题将答案书写在下划线上；其他题型将答案书写在该
题目下方的空白处。
一、单项选择题（每小题4分，共40分）
1．目前电力常用的单片机的数据位宽度是多少？（）
A．8，16位B．16，32位
C．32，64位D．8，32位
2．MCS-96操作数中不包括哪类操作数？（）
A．整型数B．双字
C．浮点数D．字节
3．单片机程序数字量测控能力主要体现在（）。
A．I/O管脚数量B．中断源数量
C．数据总线宽度D．通信口数量
4．单片机未包含下列哪种运算指令？（）
A．加法计算指令B．指数计算指令
C．除法计算指令D．加1计算指令
5．复位电路至少要在哪几种情况下可靠复位单片机？（）
A．上电复位，通信出错，手动复位
B．手动复位，AD值过大，短暂掉电复位
C．上电复位，短暂掉电复位，手动复位
D．短暂掉电复位，手动复位，通信出错
6．执行DI指令后，下面哪一中断能得到响应？（）
A．TIMER2捕获B．EXINT
C．NMI D．SIO
7．中断屏蔽寄存器起什么作用？（）
A．确定总中断允许或禁止B．确定各中断允许或禁止
C．确定各中断向量单元地址D．确定各中断向量
8．下列哪种描述较确切地说明EPA的特点？（）
A．简化功能的HSIO B．面向管脚的单元化的HSIO
C．灵活应用时钟的HSIO D．可进行90°相移计数的HSIO 9．EPA捕获什么信号？（）
A．正跳沿，负跳沿，8次正跳沿B．正跳沿，负跳沿，8次负跳沿
C．正跳沿，负跳沿，正负跳沿D．高电平，低电平，正负跳沿10．PTS方式与普通中断相比主要有什么优点？（）
A．执行速度快，占用CPU资源少B．执行速度快，不用编程序
C．中断级别高，响应快D．形式多样，应用灵活
二、填空题（每小题4分，共16分）
1．单片机总线采用时分复用形式时是为了__________。
2．多机通信时利用__________发送地址帧，此时D8位设置为__________。
3．PTS向量单元存储着__________。
4．对80C196MC单片机想通过直接寻址查找1F32H单元，采用64单元分块。
试写出WSR数值和直接寻址的地址__________。
三、简答题（每小题4分，共24分）
1．80C196KC晶振为16MHz，定时器1多长时间加1？
2．为读写慢速外围芯片，单片机提供了什么信号？
3．单片机中监视定时器（WATCH DOG）的作用是什么？
4．中断响应时，单片机从哪里找到中断服务程序的入口地址？
5．80C196KC10位AD输入模拟量为4V，对应输出的数字量是多少（用十进制表达）？
6．采用16MHz晶振时单片机程序设置通信波特率为19200，若改用12MHz晶振，程序不变则现波特率为多少？
四、分析题（20分）
以下程序利用HSI引脚测量一个方波信号高电平的持续时间。
请写出号码处语句的操作和在程序中的作用。
UP_TIME DSW 30H ；注：IOS1.7……HSI保持寄存器数据有效DOWN_TIME DSW 32H ；注：JBS 若指定位=1 跳转
WIDTH DSW 34H ；注：JBC 若指定位=0 跳转
FLAG DSW 36H
;初始化
Prog1: CLRB FLAG ;清标志
Reflush: LD 0,HIS_TIME ;①
NOP ;
NOP ;
JBS IOS1,7,reflush ;②
LDB HIS_MODE,#00001100B ;③
LDB IOC0,#00000100B ;④
；测试程序
wait: JBC IOS1,7,wait ;
JBS HIS_STATUS,3,up ;
JBS FLAG,0,down ;
LD 0,HIS_TIME ;
SJMP wait ;
Up: LD UP_TIME,HIS_TIME ;
LDB FLAG,#1 ;
SJMP wait ;
Down: LD DOWN_TIME,HIS_TIME ;
SUB WIDTH,DOWN_TIME,UP_TIME ；⑤
CLRB FLAG
RET。