单片机技术和应用课件
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单片机原理及应用.ppt
单片机原理及应用
30
方式1
10位数据异步通讯方式——用于双机通信
单片机原理及应用
31
方式1
单片机原理及应用
方式1
SM0、SM1=01
方式1一帧数据为10位，1个起始位（0），8个数据位， 1个停止位（1），其中起始位和停止位是自动插入 的。先发送或接收最低位。帧格式如下：
方式1波特率=（2SMOD/32）×定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。
扩展输出口
扩展输入口
数据传输波特率固定为fosc/12 由RXD引脚输入或输出数据（低位在前,高位在后）
由TXD引脚输出同步时钟信号
25
方式0
单片机原理及应用
实例1 利用74LS164扩展并行输出口,并实现发光二极管循环控制功能
26
方式0
74LS164为8位串并转换移位寄存器 能将串行输入数据转为并行输出
T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －（TH1）]} 在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和11.0592MHz。所 以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特率以及各参数的关系 如表所示。
23
串行口初始化
单片机原理及应用
串行口初始化，主要是设置产生波特率的 定时器1、串行口控制和中断控制。具体步 骤如下：
4
单片机原理及应用
同步通讯数据格式——数据以块为单位连续传送。
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。 特点——数据是以数据块为单位连续传送的，结构紧凑， 传输效率高，但要求双方有准确的时钟，对硬件要求高。
5
单片机原理及应用
波特率为每秒钟发送二进制数码的位数，即b/S （位/秒）。
《单片机原理及应用》ppt课件
• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
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。
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》PPT课件全集
化为机器码。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
单片机技术与应用课件
2.2.3 程序存储器 80C5l系列的存储器结构如图2-2所示。
在程序存储器中，有6个单元具有特定的含义： 0000H 单片机复位后，PC=0000H，从0000H开始执行指令。 0003H 外部中断0入口地址。 000BH 定时器0溢出中断入口地址。 0013H 外部中断1入口地址。 001BH 定时器l溢出中断入口地址。 0023H 串行口中断入口地址。
第 2 章 单片机结构原理
本章重点： 80C51单片机的内部结构、引脚功能、存储 器配置、CPU时序和I/O端口等。
2.1 常用术语及其内部结构
2.1.1 常用术语 2.1.2 内部结构
2.2 CPU及其存储器配置 2.2.1 运算器 2.2.2 控制器 2.2.3 程序存储器 2.2.4 数据存储器
2.机器数的编码和运算
（1）原码
[X]=X (X≥0) 或 [X]=2n-1-X (X≤0) （2）反码 正数 的反码等于该数的原码，负数的反码 等于将其原码按位取反。 （3）补码 正数的补码等于原码，负数的补码有两种计算方法， 一是将其反码加1，另外一种是利用公式。 （4）补码的运算
补码的运算规则： ①当X≥0时，[X]补=[X]反=[X]原 ②[[X]补]补=[X]原 ③[X]补+[Y]补=[X+Y]补 ④[X-Y]补=[X+(-Y)]补 3.十进制数的编码 （1）BCD码（8421码） （2）BCD码的运算
其位地址分布如图2—3所示。
字节地 址
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2FH
7FH
7EH
7DH
7CH
7BH
7AH
79H
在程序存储器中，有6个单元具有特定的含义： 0000H 单片机复位后，PC=0000H，从0000H开始执行指令。 0003H 外部中断0入口地址。 000BH 定时器0溢出中断入口地址。 0013H 外部中断1入口地址。 001BH 定时器l溢出中断入口地址。 0023H 串行口中断入口地址。
第 2 章 单片机结构原理
本章重点： 80C51单片机的内部结构、引脚功能、存储 器配置、CPU时序和I/O端口等。
2.1 常用术语及其内部结构
2.1.1 常用术语 2.1.2 内部结构
2.2 CPU及其存储器配置 2.2.1 运算器 2.2.2 控制器 2.2.3 程序存储器 2.2.4 数据存储器
2.机器数的编码和运算
（1）原码
[X]=X (X≥0) 或 [X]=2n-1-X (X≤0) （2）反码 正数 的反码等于该数的原码，负数的反码 等于将其原码按位取反。 （3）补码 正数的补码等于原码，负数的补码有两种计算方法， 一是将其反码加1，另外一种是利用公式。 （4）补码的运算
补码的运算规则： ①当X≥0时，[X]补=[X]反=[X]原 ②[[X]补]补=[X]原 ③[X]补+[Y]补=[X+Y]补 ④[X-Y]补=[X+(-Y)]补 3.十进制数的编码 （1）BCD码（8421码） （2）BCD码的运算
其位地址分布如图2—3所示。
字节地 址
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2FH
7FH
7EH
7DH
7CH
7BH
7AH
79H
《单片机原理与应用》ppt课件
条件转移指令
子程序调用与返回
根据某个条件判断的结果来决定 程序是否转移到指定的地址执行， 如JZ（零转移）、JNZ（非零转 移）等。
子程序是一段可以独立执行的程 序段，通过调用指令CALL实现子 程序的调用和返回。在调用子程 序时，需要将返回地址压入堆栈； 在子程序返回时，再从堆栈中弹 出返回地址并执行返回操作。
人机交互设备（键盘、显示器等）接口设计
键盘接口设计
通过扫描键盘矩阵或接收键盘中断的方式，读取按键信息并转 换为相应的数据或命令。
显示器接口设计
根据显示器的类型和通信协议，设计相应的接口电路和驱动程 序，实现单片机对显示器的控制和数据传输。
应用实例分析：智能家居控制系统设计
系统概述
介绍智能家居控制系统的功能、 组成和工作原理，包括中央控制 器、传感器、执行器等部分。
AVR系列
ARM系列
采用先进的RISC结构，具有高速度、低功耗、 丰富的外设接口等特点，适用于物联网等领 域。
采用高性能的32位RISC结构，具有强大的处 理能力和丰富的外设接口，适用于高端嵌入 式系统等领域。
02
单片机基本原理
微处理器结构与工作原理
微处理器内核结构 包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、控制单元等。
04
C语言程序设计在单片机 中的应用
C语言与汇编语言比较
高级语言与低级语言
C语言属于高级语言，具有易于理解、编写和维护的特点；而汇编 语言是低级语言，更接近硬件，但编写复杂且可读性较差。
可移植性
C语言具有良好的可移植性，可以在不同平台上运行；而汇编语言 与特定硬件平台紧密相关，可移植性差。
执行效率
创建工程文件
在编译器中创建新的工程文件，并添 加源代码文件、头文件等。
单片机技术及应用第一章单片机基础知识-PPT文档资料67页
在计算机中最常用的无符号整数是表示地址的数
计算机中数和字符的表示
1. 概述 2. 无符号数的表示 3. 有符号数的表示 4. 定点数和浮点数 5. 计算机中的二进制编码
有符号数的表示
1．机器数与真值 计算机中的数是用二进制表示的，数的符号也是用
二进制表示的。通常一个数的最高位为符号位，为0表 示正数，为1表示负数。若字长为8位的计算机，则D7为 符号位，D6～D0为数值位。
• 2. 8位单片机
•
8位单片机年产量目前已达到十亿片，约占当
年单片机产量的70%。主流机型是Intel公司的
8051及其系列产品和派生产品。风靡全球的IC卡，
大多采用此单片机构造。Motorola公司的6800
（6502）派系也是很有名气的。其中MC68HC11
是功能很强的8位单片机，具备16位机的I/O功能。
单片机也开始尝试使用高级语言，其中编译型语言 有Pl、M5l、C-5l、C、MBASIC-51等，解释型的有 MBASIC和MBASIC-52等。
1.1.3 单片机的发展概况
目前国际市场上8位、16位单片机系列已有 很多，但是，在国内使用较多的系列是Intel公司 的产品，其中又以MCS-51系列单片机应用尤为 广泛，二十几年经久不衰，而且还在更进一步发 展完善，价格越来越低，性能越来越好。单片机 技术正以惊人的速度向前发展，就市场上已出现 的单片机而言，其技术革新与进步主要表现在以 下几个方面：
2. 智能仪表中的应用
用单片机制作的测量、控制仪表，能使仪表 向数字化、智能化、多功能化、柔性化发展，并 使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量 大大减轻，便于携带和使用，同时降低了成本， 提高了性能价格比。如数字式RLC测量仪、智能 转速表、计时器等。
计算机中数和字符的表示
1. 概述 2. 无符号数的表示 3. 有符号数的表示 4. 定点数和浮点数 5. 计算机中的二进制编码
有符号数的表示
1．机器数与真值 计算机中的数是用二进制表示的，数的符号也是用
二进制表示的。通常一个数的最高位为符号位，为0表 示正数，为1表示负数。若字长为8位的计算机，则D7为 符号位，D6～D0为数值位。
• 2. 8位单片机
•
8位单片机年产量目前已达到十亿片，约占当
年单片机产量的70%。主流机型是Intel公司的
8051及其系列产品和派生产品。风靡全球的IC卡，
大多采用此单片机构造。Motorola公司的6800
（6502）派系也是很有名气的。其中MC68HC11
是功能很强的8位单片机，具备16位机的I/O功能。
单片机也开始尝试使用高级语言，其中编译型语言 有Pl、M5l、C-5l、C、MBASIC-51等，解释型的有 MBASIC和MBASIC-52等。
1.1.3 单片机的发展概况
目前国际市场上8位、16位单片机系列已有 很多，但是，在国内使用较多的系列是Intel公司 的产品，其中又以MCS-51系列单片机应用尤为 广泛，二十几年经久不衰，而且还在更进一步发 展完善，价格越来越低，性能越来越好。单片机 技术正以惊人的速度向前发展，就市场上已出现 的单片机而言，其技术革新与进步主要表现在以 下几个方面：
2. 智能仪表中的应用
用单片机制作的测量、控制仪表，能使仪表 向数字化、智能化、多功能化、柔性化发展，并 使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量 大大减轻，便于携带和使用，同时降低了成本， 提高了性能价格比。如数字式RLC测量仪、智能 转速表、计时器等。
《单片机原理及应用技术》教学课件
步骤2 首先新建一个工程，如左图所示，选择“Project”>“New Project”菜单，在弹出的保存窗口中选择工程文件的保存位置，填写文件名， 如右图所示，单击“保存”按钮。
步骤3 在弹出的CPU选择对话框中选择80C51系列芯片，如下所示，然 后单击“确定”按钮。
步骤4 单击文件工具栏中的新建文件按钮，在编辑区域编辑汇编源程序， 如左图所示；编辑完成后，单击文件工具栏中的保存文件按钮，将汇编源 程序保存为“.asm”形式的文件，如右图所示。
任务二 单片机中的数制与编码
一、 单片机中的数制 二、 数制间的转换 三、 信息编码
一、 单片机中的数制
1．数制的概念
数制是人们按进位的原则进行计数的一种科学方法。一 种记数制所使用的数字符号的个数称为基数，某个固定位置 上的计数单位称为位权。 十进制数123.45用位权可以表示成： (123.45)10=1×102+2×101+1×100+4×10-1+5×10-2
（二）常见产品
1．Intel公司
： MCS-51系列单片机 8031、8051、8751、8032、8052和8752等
2．Ｍotorola公司
8位单片机代表：M6805、M68HC05、M68HC11、M68HC12
3．ATMEL公司
8位单片机代表：AT89、AT90两个系列
4．Microchip公司
十进制使用D，二进制使用B，八进制使用O或Q， 十六进制使用H。
例如123D，10110010B，27O，3FH。也可 以使用下标标注，如(123)10，(10110010)2， (27)8，(3F)16。
注：没有加下标和后缀字母的数值默认为十进制。
单片机应用(共8张PPT)
（2）智能化家电控制 微控制器嵌入到现代的各种家用电器中取代传统的电子电路控制已经成为发展趋势，并且提高了
这些家电的身价。如微控制器控制的智能化电饭煲、全自动洗衣机、电冰箱、空调、彩电等，五花 八门，无所不在。
单片机应用
单片机原理与应用
单片机的应用
（3）计算机外设控制 第一章 单片机基础知识
结合不同（类型3）的传计感算器，机还外可设实现控各制类物理பைடு நூலகம்的精密测量，如温度、湿度、流量、流速、电压、频率等。
例如，驱有动些微器型中打，印大机多内采部采用用80840385微单控片微制机器控，制控，能制打主印轴点电阵汉机字的，启可停与一和般转的速微，机配控接制。步进电机的精确步距，从而保证磁 归微纳控起 制头来器的，的微应精控用确制范寻器围道的广主阔和要，定应在位用家。有用以电下器、5个医方疗面设。备、测控仪表、计算机外设、数控机床、尖端武器、机器人和航空航天中都得到了广泛的应
（5）多机系统中的测控 微控制器所具备的通信接口，能方便地实现微控制器与微控制器之间、微控制器与计
算机之间的数据通信。
单片机应用
单片机原理与应用
S 小 结 第一章 单片机基础知识
结合不同类型的传感器，还可实现各类物理量的精密测量，如温度、湿度、流量、流速、电压、频率等。 （5）多机系统中的测控 微控制器所具备的通信接口，能方便地实现微控制器与微控制器之间、微控制器与计算机之间的数据通信。
用结，合成 不为同无控类制型线系的电统传中感对重器讲要，的还机智可等能实。化现芯各综片类上。物理所量述的，精密微测控量，制如器温度已、成湿为度、计流算量、机流发速展、电和压应、频用率的等。一个重要方面。
微控制器在医疗设备中也用得相当广泛，如呼吸机、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等。
这些家电的身价。如微控制器控制的智能化电饭煲、全自动洗衣机、电冰箱、空调、彩电等，五花 八门，无所不在。
单片机应用
单片机原理与应用
单片机的应用
（3）计算机外设控制 第一章 单片机基础知识
结合不同（类型3）的传计感算器，机还外可设实现控各制类物理பைடு நூலகம்的精密测量，如温度、湿度、流量、流速、电压、频率等。
例如，驱有动些微器型中打，印大机多内采部采用用80840385微单控片微制机器控，制控，能制打主印轴点电阵汉机字的，启可停与一和般转的速微，机配控接制。步进电机的精确步距，从而保证磁 归微纳控起 制头来器的，的微应精控用确制范寻器围道的广主阔和要，定应在位用家。有用以电下器、5个医方疗面设。备、测控仪表、计算机外设、数控机床、尖端武器、机器人和航空航天中都得到了广泛的应
（5）多机系统中的测控 微控制器所具备的通信接口，能方便地实现微控制器与微控制器之间、微控制器与计
算机之间的数据通信。
单片机应用
单片机原理与应用
S 小 结 第一章 单片机基础知识
结合不同类型的传感器，还可实现各类物理量的精密测量，如温度、湿度、流量、流速、电压、频率等。 （5）多机系统中的测控 微控制器所具备的通信接口，能方便地实现微控制器与微控制器之间、微控制器与计算机之间的数据通信。
用结，合成 不为同无控类制型线系的电统传中感对重器讲要，的还机智可等能实。化现芯各综片类上。物理所量述的，精密微测控量，制如器温度已、成湿为度、计流算量、机流发速展、电和压应、频用率的等。一个重要方面。
微控制器在医疗设备中也用得相当广泛，如呼吸机、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等。