单片机原理及应用——C语言程序设计与实现第11章51单片机输出控制
51单片机 原理
51单片机原理
51单片机，又称作8051单片机，是一种微控制器，广泛应用
于嵌入式系统中。
它是由英特尔公司在1980年推出的，并成
为了应用最广泛的单片机架构之一。
51单片机采用哈佛架构，具有8位数据总线和16位地址总线。
它内部集成了CPU、RAM、ROM、I/O口等组成部分。
在工
作时，通过外部时钟源供给给单片机提供时钟信号。
CPU是51单片机的核心部件，用于执行程序指令。
51单片机
的指令集支持多种操作，包括算术、逻辑、移位、跳转等。
数据的存储和处理则在RAM中进行，程序的存储则在ROM中。
RAM是51单片机的临时存储器，用于存储程序中的变量和计算结果。
ROM则是只读存储器，用于存储程序指令。
在单片
机启动时，ROM中的程序会被加载到RAM中，并由CPU执行。
I/O口是51单片机与外部设备进行交互的接口。
它可以被配置为输入或输出，用于连接各种传感器、执行器、显示器等外围设备。
通过I/O口，51单片机可以与外部世界进行数据交换和控制。
为了编程和调试51单片机，我们通常使用专用软件和编程器。
这些工具可以将用户编写的程序烧录到51单片机的ROM中，并通过与单片机的通信接口进行通信。
总的来说，51单片机是一种功能强大且应用广泛的微控制器。
它可以用于控制各种嵌入式系统，如家用电器、车辆电子、工业自动化等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
单片机原理及应用C语言版
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1.2.2 单片机的应用领域
单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领 域有：
① 工业控制
②仪器仪表
③ 计算机外部设备与智能接口
④ 商用产品
⑤家用电器
⑥ 消费类电子产品
⑦ 通讯设备和网络设备
⑧ 儿童智能玩具
⑨ 汽车，建筑机械，飞机等大型机械设备
叫做单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），简称单片机。
单片机为工业测控而设计，又称微控制器
(MCU)。
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1.1.2 单片机的发展历史
一 、4位单片机阶段
1975年美国德克萨斯仪器公司（TI）首次 推出4位单片机TMS-1000。
16位单片机可用于高速复杂的控制系统。
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四、32位单片机
近年来，各个计算机生产厂家已进入更 高性能的32位单片机研制、生产阶段。
应用于电子收款机、机顶盒、保安系统、 自动售货机、医疗系统、航空系统等。
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1.2 单片机的特点及应用领域
主要内容
1.2.1 单片机的特点 1.2.2 单片机的应用领域 1.2.3 单片机发展趋势
4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。
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二、 8位单片机阶段
1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS48 系列
• 1978-1982 高档8位单片机 Intel MCS51系列：
• -51子系列：8031/8051/8751
51单片机IO(输入输出)口
采用通用TTL芯片的I/O口 扩展
• 在许多情况下，有些开关量或并行数据需 直接输出或输入。 • 可采用8D锁存器和三态驱动门等进行扩展。 （74LS377、74LS273、74LS244等）
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74LS377作为输出口
U? 3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C LK E 7 4 LS3 7 7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19
地址：8000H Mov dptr,#8000h Mov a,#00h Movx @dptr,a
U? A 2 C LK 3 1 7 4 LS3 2 V5 RU N U? D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C LK Vc c 3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 C LK C LR 7 4 LS2 7 3 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 2 5 6 9 12 15 16 19 UP1 UP2 B EW 1 B EW 2 DW 1 DW 2 BJ RU N BJ V6 CS0 DW 2 1 W R DW 1 3
A1 0 0 1 0 0 1 1 x 1 x A0 0 1 0 0 1 0 1 x 1 x RD 0 0 0 1 1 1 1 x 0 1 WR 1 1 1 0 0 0 0 x 1 1 CS 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 操作 读端口A 读端口B 读端口C 写端口A 写端口B 写端口C 写控制字寄存器 数据总线为三态 非法状态 数据总线为三态
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3
• 74LS377作为输出 口，试确定其地址， E接P2.7；CLK接 WR，377的输入端 接8031的数据口， 输出端接8个发光 二极管。 地址：7FFFH Mov dptr,#7fffh Mov a,#00h Movx @dptr,a 27
51单片机c语言教程
51单片机c语言教程单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机。
它可以用来完成各种任务，如控制电机、采集数据、控制显示等。
在单片机中，C语言是一种常用的编程语言，通过使用C语言来编写单片机程序，可以更加方便快捷地完成各种功能。
单片机使用C语言进行编程的主要流程如下：首先，需要搭建一个适合的开发环境。
在使用C语言编写单片机程序之前，需要安装相应的开发工具，如Keil C51、IAR Embedded Workbench等。
这些开发工具可以提供编译、调试等功能，方便我们进行程序开发和调试。
接下来，需要了解单片机的硬件平台。
在编写单片机程序之前，需要了解单片机的硬件结构和各个引脚的功能。
单片机的硬件平台通常包括定时器、串口、数字转换等模块，通过对这些模块的理解，可以更好地利用它们完成各种任务。
然后，可以开始编写C语言程序。
C语言是一种结构化的高级语言，通过使用C语言，可以更方便地完成单片机程序的编写。
在编写C语言程序之前，需要了解C语言的语法和常用的函数库，如输入输出函数库、定时器函数库等。
通过灵活地使用这些函数，可以更加快速地实现想要的功能。
在编写C语言程序时，需要注意一些常见的问题。
比如，需要合理地分配内存空间，避免内存溢出等问题；需要注意函数的调用顺序，保证程序的正确执行；需要考虑编程的效率，避免不必要的计算和资源浪费；需要进行适当的程序调试，确保程序的正确性等。
最后，需要进行程序的下载和调试。
在编写完成单片机程序后，需要将程序下载到单片机的存储器中，并进行相应的调试工作，确保程序能够正常运行。
调试过程中，可以通过调试工具查看程序的执行过程，可以进行单步调试、变量跟踪等操作，帮助我们找出程序中的错误和问题，并进行修正。
通过以上步骤，可以更加方便地使用C语言来编写单片机程序。
当然，单片机的应用非常广泛，不仅仅限于C语言的编程，还可以使用汇编语言、基于图形化编程语言的开发工具等。
《单片机原理及应用》实验指导书(C语言)
《单片机原理及应用》实验指导书（C语言）《单片机原理及应用》实验指导书（C语言）某某大学物电学院微机教研室某某2022前言由于单片机具有高可靠性、超小型、低价格、容易产品化等特点，在仪器仪表智能化、实时工业控制、实时数据采集、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等控制应用领域，具有十分广泛的用途。
由于目前在国内单片机应用中，MCS-51系列单片机仍然是一种主流单片机，所以本实验指导书为学习MCS-51单片机的学生，配合《单片机原理及应用》课程的教学，结合本学院自制单片机教学实验板编写了这本实验指导书。
《单片机原理应用及》是一门实践性很强的课程，提高教学质量的一个重要环节是上机实习和训练，无论是学习汇编语言程序设计，还是学习接口电路和外设与计算机的连接，或者软硬兼施地研制单片机应用系统，不通过加强动手是不能获得预期效果的。
本实验指导书提供多个实验的指导性材料，有些实验还有一些有一定难度的选做项目，可以根据课时的安排和教学要求进行取舍。
为了达到某些实验的目的，书中提供的参考程序与实际应用中的程序会有些差别，所以不一定是最优的。
由于时间紧迫，需要赶课程进度与实验时间的同步，加上编者学识有限，如有不妥之处，欢迎读者批评指正。
实验须知1.实验前必须阅读教科书的有关部分和本实验指导书，了解实验目的、内容、步骤，做好实验前的准备，编写好实验中要求自编或修改的程序；完成实验前要求完成的准备工作后方可以上机实验，否则不得上机操作。
2.各种电源的电压和极性不能接错，严禁带电接线和接插元器件。
通电前须经过指导教师检查认可后方能通电。
3.不准随意拨弄各种与实验无关的旋钮和开关，凡与本次实验无关的任何设备都禁止动用和摸弄，注意安全。
4.严禁用手触摸实验系统印制电路板和元器件的引脚，防止静电击穿芯片。
5.实验中若损坏仪器或元器件，应及时向指导教师报告。
6.在实验室内保持安静和卫生，不得随意走动和喧哗，集中精力完成实验。
7.实验完成后，关掉电源，及时整理实验台桌面，保持环境整洁。
《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。
单片机原理与应用及C51程序设计
单片机原理与应用及C51程序设计一、单片机原理与应用单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路芯片，拥有处理器核心、存储器、输入输出接口和外设等多种功能，可实现数据处理、控制和通信等任务。
单片机广泛应用于电子产品和自动化设备中，如家电、汽车、工控、通信等领域。
1.单片机原理单片机由五大部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口、定时/计数器和通信接口。
中央处理器是单片机的核心，负责执行指令和数据处理操作；存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储程序和数据；输入输出接口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器可以用于时间控制和频率测量等操作；通信接口可以实现与外部设备的数据通信和控制。
2.单片机应用单片机应用范围广泛，可以用于各种电子设备和自动化系统中。
以下是一些常见的单片机应用：（1）家电控制：单片机可以用于家电产品的控制和运行管理，如空调、洗衣机、电视等。
（2）汽车电子：单片机可用于汽车电子系统的控制，如发动机控制单元（ECU）、车身电子等。
（3）工控系统：单片机在工业自动化领域有广泛应用，如PLC（可编程逻辑控制器）等。
（4）通信设备：单片机可以用于通信设备的控制和数据处理，如手机、路由器、调制解调器等。
（5）医疗设备：单片机被应用于各种医疗设备，如血压计、体温计、电子血糖仪等。
C51是C语言在C51单片机上的移植，用于单片机的编程和开发。
C51程序设计可以通过Keil C51集成开发环境（IDE）进行。
以下是C51程序设计的主要内容和步骤：1.C语言编程：C语言是一种通用的高级编程语言，具有良好的可移植性和易学性。
在C51程序设计中，使用C语言编写程序代码，通过对变量、函数和数据结构的定义来实现单片机的功能和控制。
2. 程序开发环境：Keil C51是一套成熟的单片机开发软件，提供了丰富的编译、调试和仿真工具。
通过安装和配置Keil C51环境，可以方便地进行C51程序的开发和调试。
51单片机c语言教程
51单片机c语言教程在本教程中，我们将学习如何在51单片机上使用C语言进行编程。
无论您是初学者还是有一定经验的开发者，本教程都将对您有所帮助。
首先，我们需要了解一些基本概念。
51单片机是一种基于哈弗微电子公司的MCS-51架构的微控制器。
它采用了Harvard结构，即将程序存储器和数据存储器分开。
它具有各种功能和接口，可以满足不同的应用需求。
在使用C语言进行51单片机编程之前，必须安装相应的开发工具。
这里我们推荐使用Keil C51开发环境。
安装完成后，我们就可以开始编写第一个程序了。
#include <reg51.h>void main(){// 在这里编写您的代码}以上是一个简单的C语言程序模板。
我们使用了reg51.h头文件，该文件包含了与51单片机相关的寄存器定义和常量。
接下来，我们可以开始编写具体的功能代码了。
例如，如果我们想要在LED灯上闪烁一个简单的模式，可以使用以下代码：#include <reg51.h>sbit LED = P1^0;void main(){while(1){LED = 0; // 点亮LEDdelay(1000); // 延时1秒LED = 1; // 熄灭LEDdelay(1000); // 延时1秒}}在这个程序中，我们首先定义了一个LED的控制引脚，然后通过循环实现了闪烁的功能。
在每次循环中，我们先点亮LED，然后通过调用延时函数延时1秒，再将LED熄灭，再次延时1秒。
这样就形成了一个简单的LED闪烁效果。
除了控制IO口外，51单片机还可以实现其他各种功能，如定时器、串口通信等。
这些功能的实现也都可以通过C语言来完成。
希望通过本教程，您可以对51单片机的C语言编程有一个基本的了解。
在以后的学习中，您可以深入研究这些知识，并通过实践来提升自己的能力。
祝您学习愉快！。
C语言51单片机看这就够了
引言概述：
在现代科技领域中，嵌入式系统起着至关重要的作用。
C语言是一种常用的嵌入式系统编程语言，而51系列单片机是目前应用最为广泛的一类单片机。
本文将继续介绍C语言在51单片机编程中的应用，旨在帮助读者进一步了解和掌握相关知识。
正文内容：
一、中断处理
1.中断的基本概念与作用
2.中断向量表的构造和使用
3.中断嵌套与优先级设置
4.外部中断的编程实现
5.定时器和计数器中断的应用
二、IO口编程
1.引脚的基本介绍与配置
2.输入输出模式的设置
3.端口的读写操作
4.矩阵键盘的应用
5.七段数码管的显示控制
三、串口通信
1.串口通信的原理与应用
2.波特率的选择与配置
3.数据格式的设置与解析
4.串口中断的利用
5.串口通信的调试与测试
四、定时器与计数器
1.定时器的基本概念与应用
2.定时中断的实现方法
3.定时器的分频与配置
4.计数器的使用与编程
5.定时器的精确控制与应用
五、存储器管理
1.内部和外部存储器的介绍
2.存储器的读写操作
3.存储器的映射和地质分配
4.存储器的扩展和优化
5.存储器管理的注意事项与技巧总结：。
51单片机的工作原理
51单片机的工作原理首先，我们需要了解51单片机的基本结构。
51单片机是一种集成了CPU、RAM、ROM、I/O端口和定时/计数器等功能模块的芯片。
它的CPU部分包括指令执行单元、寄存器组和时钟电路，可以实现各种指令的执行和数据的处理。
RAM用来存储临时数据，而ROM则用来存储程序代码和常量数据。
I/O端口用于与外部设备进行数据交换，而定时/计数器则用于产生精确的定时信号和计数功能。
其次，我们来看一下51单片机的工作原理。
当51单片机上电后，时钟电路开始工作，CPU开始按照程序存储区中的指令序列执行程序。
首先，CPU从ROM中读取程序的第一条指令，然后根据指令的操作码和地址码执行相应的操作。
在执行指令的过程中，CPU可能需要从RAM中读取数据，对数据进行运算，然后将结果存储回RAM或者输出到外部设备。
此外，51单片机的I/O端口可以与外部设备进行数据交换。
当需要与外部设备进行通信时，CPU通过读写I/O端口的方式来实现数据的输入和输出。
通过编程控制I/O端口的状态，可以实现与外部设备的各种交互操作，比如控制LED的亮灭、读取传感器的数据等。
最后，定时/计数器模块可以产生精确的定时信号和实现计数功能。
通过编程设置定时/计数器的工作模式和计数值，可以实现定时触发某些操作或者实现精确的计数功能，比如测量时间间隔、生成脉冲信号等。
总的来说，51单片机的工作原理是通过CPU执行程序指令，与RAM、ROM、I/O端口和定时/计数器等功能模块进行数据交换和控制操作，从而实现各种复杂的功能。
它的工作原理涉及到计算机体系结构、数字电路、嵌入式系统等多个领域的知识，是一种功能强大的微控制器。
希望通过本文的介绍，读者对51单片机的工作原理有了更深入的了解，这将有助于他们在实际应用中更好地理解和使用51单片机。
同时，也希望本文能够激发读者对微控制器和嵌入式系统的兴趣，促进相关领域的学习和研究。
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CD4066 的引脚与 CD4016 兼容，引出端排列与 CD4016 一
致，但具有比较低的导通阻抗，导通阻抗在整个输入信 号范围内基本不变。
第11章 51单片机输出控制
二、CD4066接口电路 CD4066与51单片机接口电路如图所示，CD4066内部 有四路模拟开关，本电路仅以一路为例进行说明。当 P1.1为高电平，第二 14 （I/O）1 VDD 路模拟开关导通，此时 13 （O/I）1 C1 （I/O）2和(O/I)2构成 12 （O/I）2 C4 通路，数据可以从P1.0 11 （ I/O ） 2 （ I/O ） 4 P1.0 10 口传送到(O/I)2口，也 C2 （ O/I ） 4 P1.1 9 可以从(O/I)2口输入至 C3 （O/I）3 8 P1.0口。 VSS （I/O）3
一、光电隔离器结构 从结构上看，光电隔离器由一 发光二极管和光敏晶体管封装在同 一个管壳内组成，其结构如图所示。
输入
输出第11章 ຫໍສະໝຸດ 1单片机输出控制通常使用的光电离器组合形式有四种，如图所示。其中 图(a)为普通型隔离器，图(b)为高速型隔离器，图(c)为达林 顿输出型隔离器，图(d)为晶闸管输出型。
第11章 51单片机输出控制
电磁继电器的常用符号
线圈符号 触点符号
KR
动合触点(常开),称H型 Kr-1 Kr-2 动断触点(常闭),称D型
Kr-3
切换触点(转换),称Z型
KR1 Kr1-1
Kr1-2
Kr1-3
KR2 Kr2-1
Kr2-2
第11章 51单片机输出控制
三、普通电磁继电器的主要技术参数 1.线圈电源和功率 2.额定工作电压或工作电流 3.线圈电阻 4.吸合电压或电流 5.释放电压或电流 6.触点负荷
五、固态继电器（SSR） 固态继电器（SSR），是一种由集成电路和分立元件组合 而成的一体化无触点电子开关器件。 其功能与电磁继电器基本相似，固态继电器的输入端仅 需要很小的控制电流，且能与TTL、CMOS等集成电路实现良好 兼容。 由于在开关过程中无机械接触部件，因此具有工作可靠、 寿命长、噪声低、开关速度快和工作频率高等特点。 固态继电器的种类很多，常用的主要有直流型和交流型 两种。
第11章 51单片机输出控制
四、继电器的附加电路
1.串联RC电路：能缩短吸合时间，如图（a）所示。 2.并联RC电路：可延长衔铁的释放时间，如图（b）所示。 3.并联二极管电路：可吸收感应电动势，如图（c）所示。
C
+
VD KR
R KR
R KR C VT
(a) (b) (c)
第11章 51单片机输出控制
Vcc R1 1 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
51单片机 D T
Vcc R2 16 15 14 13 12 11 10 9
TPL521-4
2 3 4 5 6 7 8
Vo
第11章 51单片机输出控制
11.1.2
单片机与模拟开关元件的接口电路
一、CD4066介绍
CD4066 由四个相互独立的双向模拟开关组成，每个 开关由一个控制端口控制，控制电路在高电平时导通， 在低电平时断开，可利用于断续器解调电路中。 主要用作模拟或数字信号的多路传输。
本章就以上内容，分别用实例予以说明。
第11章 51单片机输出控制 11.1 常用输出接口电路
输出接口电路主要由抗干扰元件接口电路、D/A转换接口电路 和功率驱动接口电路组成。 11.1.1 单片机与光电隔离元件的接口电路。 光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管 型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
第11章 51单片机输出控制
直流型固态继电器原理图及电路符号如下:
光电耦合器
输入电路 开关电路
+ Ui
+
V V1 V2
U0 输入Ui
GND
DC + SSR GND 地 (电路符号)
U0输出
(内部原理)
(a)
隔离
R
驱动电路
输出器件
抑制电路
+
输入Ui
V
-
DC SSR
+ U0输出
(电路符号) 输入电路 (内部原理) 输出电路
51单片机 CC4066
第11章 51单片机输出控制
11.1.3
单片机与继电器元件的接口电路
一、普通电磁继电器 电磁继电器是自动控制电路中常用的一种元件，实际上它是用 较小电流控制较大电流的一种自动开关。电磁继电器是由铁芯， 线圈，衔铁，触点以及底座等构成的。触点有动触点和静触点之 分。 二、继电器的触点形式和电路符号 1.动合型（H型）：线圈不通电时两触点是断开的，通电后， 两触点就闭合了。 2.动断型（D型）：线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两 个触点就断开。 3.转换型（Z），这是触点组型。
+ 输入 (a) + 输入 (c) 输出 2 (d) 1 + 输入 输出 2 输出 2 1 + 输入 (b) 1 输出 2 1
第11章 51单片机输出控制
二、光电隔离器工作原理
光电耦合接口是通过光电元器件来实现的，光电元
器件由发光二极管和光电三极管构成。 可应用于信号隔离、开关电路、数模转换、逻辑电 路、长线传输、过载保护、高压控制和电路变换。 光电三极管是一种光电转换装臵，它的输出特性与
第11章 51单片机输出控制
第11章 51单片机输出控制
11.1 11.2 常用输出接口电路 常用D/A转换器设计
*11.3 直流电动机的控制设计
第11章 51单片机输出控制
第11章 51单片机输出控制
输出控制是单片机实现控制算法处理后，控制执行机构的过
程。由于应用场合和控制对象不同，单片机输出控制可以分为以 下几类：模拟量控制、开关量控制、电机控制等。 在单片机的输出控制中常采用单片机与光电隔离元件、模拟 开关、继电器等元件构成输出控制。现实生活中大多是连续变化 的模拟量，模拟量的输出常采用D/A转换设计来实现。 电机控制应用较为广泛，常用于检测和控制系统。
三极管基本相同，不同的是光电三极管接收的是光能量。
由于发光二极管与光电三极管之间是通过光来传递 信息的，没有电气上的联系，从而实现了电气上的隔离。 这就是光电耦合器的作用。
第11章 51单片机输出控制 三、光电耦合器接口电路
光电耦合技术被广泛用于测量控制系统。 TLP521-4 光电耦合 器的典型应用电路。