51单片机原理及应用pdf51单片机的入门及简单应用
51单片机介绍原理及应用
ALU（算术逻辑单元）
功能： 完成8位二进制数的加（带进位加）、减（带借位减）、乘、
除、加 1、减 1、BCD加法的十进制调整、比较等算术运算； 对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、求补、清零等逻辑
运算； 左、右移位和半字节（4 位）交换等操作； 数据传送、 程序转移。
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ACC 或 A（累加器）
① 在加／减运算中，当低 4 位向高 4 位有进／借位时，AC由时需要十进制调整，此时要用到AC位的 状态进行判断。
☺ F0 （PSW.5）—— 用户标志位
由用户定义使用的标志位。用户可根据需要用软件方法置位 或复位。
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☺ RS1和RS0（PSW.4 和 PSW.3 ）—— 工作寄存器组选择位
① 在加／减运算中，如果OV=1，则表示运算结果超出了累加器 A所能表示的符号数的有效范围（-128 ~ +127），运算结果是 错误的，即产生了溢出；否则， OV=0，则表示运算结果正确，
即未产生溢出。溢出的判断：OV=C6⊕C7
② 在乘法运算中，OV=1表示乘积超过255，即乘积分别在B（高 8位）与A（低8位）中；否则，OV=0表示乘积只在A中。
可对直接寻址的位(bit)变量进行位处理，如置位、清零、取反、 测试转移以及逻辑"与"、"或"等位操作，使用户在编程时可以 利用指令完成原来单凭复杂的硬件逻辑所完成的功能，并可方 便地设置标志等。
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控制器
控制器是单片机的神经中枢，识别指令并根据指令性质 控制单片机各部件，保证单片机各部分能自动而协调地 工 作 。 它 包 括 程 序 计 数 器 （ PC ） 、 数 据 指 针 寄 存 器 （DPTR）、指令寄存器（IR）、指令译码器、条件转移 逻辑电路以及定时和控制电路等部件。 功能：控制指令的读出、译码和执行。对指令的执行过 程定时控制，并根据执行结果决定是否分支转移。
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机是一种常用的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
它具有体积小、功耗低、性能稳定等特点，因此在电子产品设计领域有着广泛的应用。
本文将介绍51单片机的基本原理及其在各个领域的应用。
首先，我们来了解一下51单片机的基本原理。
51单片机是一种8位的单片机，它采用哈佛结构，具有较强的数据处理能力。
它的核心是由CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器等部分组成。
其中，CPU是单片机的核心部分，它负责控制整个系统的运行。
存储器用于存储程序和数据，而I/O口则用于与外部设备进行通信。
定时器/计数器则可以用于生成精确的时钟信号，实现定时、计数等功能。
在实际应用中，51单片机有着广泛的用途。
首先是在家电领域，比如空调、洗衣机、微波炉等电器中常常会采用51单片机来控制整个系统的运行。
其次是在工业控制领域，比如自动化生产线、机械设备等也会采用51单片机来实现控制和监测。
另外，在通信领域，比如手机、路由器等设备中也会采用51单片机来实现各种功能。
此外，51单片机还广泛应用于汽车电子、医疗设备、安防监控等领域。
除了以上领域外，51单片机还有着其他的应用。
比如在智能家居领域，通过51单片机可以实现对家居设备的智能控制，实现远程遥控、定时开关等功能。
在物联网领域，通过51单片机可以实现各种传感器数据的采集和传输，实现对环境的监测和控制。
在教育领域，通过51单片机可以实现对学生的电子设计能力的培养，让学生学会如何使用单片机来实现各种功能。
综上所述，51单片机作为一种常用的微控制器，在各个领域都有着广泛的应用。
它的基本原理简单易懂，同时具有较强的数据处理能力，因此在电子产品设计领域有着重要的地位。
希望通过本文的介绍，读者能对51单片机有更深入的了解，并在实际应用中发挥其作用。
《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
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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：
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经典从零开始入门学习51单片机教程
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混合编程方法
内嵌汇编
在C语言程序中嵌入汇编代码，以实现一些特定的功 能或优化程序性能。
调用汇编函数
在C语言程序中调用汇编语言编写的函数，实现底层 硬件操作。
混合编程注意事项
了解混合编程中需要注意的问题，如寄存器分配、参 数传递等。
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05
51单片机输入输出端口操 作
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04
51单片机编程语言基础
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汇编语言基础
01
02
03
指令集
了解并掌握51单片机的指 令集，包括数据传送、算 术运算、逻辑运算、位操 作等指令。
2024/1/26
伪指令
熟悉汇编语言中的伪指令 ，如ORG、DB、DW等， 用于定义程序的结构和布 局。
汇编器
学习使用汇编器将汇编语 言程序转换为机器码，以 供51单片机执行。
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51单片机引脚功能
电源引脚
提供单片机工作所需的电源，包括 Vcc和Gnd引脚。
时钟引脚
提供单片机工作所需的时钟信号， 包括XTAL1和XTAL2引脚。
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复位引脚
用于将单片机复位到初始状态，包 括RST引脚。
I/O引脚
用于与外部设备通信，包括P0、P1 、P2和P3端口引脚。
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输出端口操作原理及实例
输出端口原理
51单片机的输出端口用于向外部设备发送信号。通过设置端口数据寄存器，我们可以控制输出端口的 电平状态。输出端口通常具有驱动能力，可以直接驱动LED、继电器等负载。
实例
假设我们使用P2.0端口作为输出，控制一个LED灯的亮灭。我们可以通过编程设置P2端口的数据寄存 器，将P2.0端口电平设置为高或低，从而控制LED灯的亮灭。
《MCS51单片机原理与应用》第1章单片机基础
《MCS51单片机原理与应用》第1章单片机基础第一章单片机基础单片机，又称微控制器（Microcontroller），是一种集成在电路上的微型计算机，广泛应用于各种嵌入式系统和智能设备中。
MCS51单片机是其中一种具有代表性的单片机系列，由美国Intel公司于1980年代初推出，并一直广泛应用于各种嵌入式系统和智能设备中。
1、1单片机的特点单片机作为一种微型计算机，具有以下特点：（1）体积小：单片机体积小巧，可以方便地集成到各种设备中。
（2）重量轻：单片机重量轻，有利于在移动设备和航空航天等领域应用。
（3）功耗低：单片机的功耗较低，可以延长设备的使用时间。
（4）可靠性高：单片机具有较高的可靠性，可以在恶劣环境下稳定工作。
（5）成本低：单片机的制造成本较低，可以降低设备的整体成本。
1、2单片机的分类单片机可以根据不同的分类标准进行分类，如根据位数、用途、内核等。
其中，根据位数可以分为4位、8位、16位和32位单片机；根据用途可以分为通用型单片机和专用型单片机；根据内核可以分为CISC（复杂指令集）和RISC（精简指令集）单片机。
1、3单片机的发展历程单片机的发展历程可以分为以下几个阶段：（1）早期阶段：早期的单片机主要采用8位处理器，功能较为简单，主要用于控制和显示设备。
（2）中期阶段：中期的单片机开始采用16位处理器，具有更快的处理速度和更多的功能，广泛应用于各种嵌入式系统和智能设备中。
（3）现代阶段：现代的单片机已经开始采用32位处理器，具有更快的处理速度和更多的功能，同时开始支持网络和多媒体处理等功能。
1、4单片机的应用领域单片机广泛应用于各种领域，如工业控制、智能家居、智能医疗、航空航天等。
在这些领域中，单片机主要起到控制和监测的作用，可以通过对输入信号的读取和对输出信号的驱动来实现对设备的控制和监测。
单片机还可以通过与其他设备的通信实现数据的传输和处理，从而实现对整个系统的智能化管理。
《单片机原理及应用教程》第8章：MCS51单片机的系统扩展新五年级数学上册五年级植树问题练习题1、同学们在一条100米长的跑道一旁种树，两端各种一棵。
51单片机基本原理和简单应用原理图
GND 5 GND
R19 10
1K
R7 1K
C_3 J2 CON3
GND UD+ UD+5V
VCC 1K R5 1K R6
3 2 1
3 2 1
J14 CON3 we-4 3 3 J10 e d c h b a f g e d c h b a f g 1 2 4 5 6 7 9 10 wei J11 e d c h b a f g
12.000MHZ 6 C16 20pF
A
wei
GND
GND
GND
GND
GND
VCC
VCC
GND
D4 D5 D6 D7
A Title Size B Date: File: 16-May-2009 D:\天宇 PCB\程控4.0\天宇XX09V.ddb Sheet of Drawn By: 6 Number Revision
D9 LED
8
8
8
8
8
3
4
8
8_DUAN
8_DUAN
பைடு நூலகம்
8_DUAN
8_DUAN
8_DUAN
8_DUAN
5
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CSAD CSDA WR RD/J 4 PNP 9012 E B R4 1K BELL C C BELL VCC U1
1 C5 0.1uF 2 3 4 C6 0.1uF 5 6 7 8
晶振
C
INVCC
D16
10K
开关部分
VCC U2 1 2 3 4 A0 VDD A1 WP A2 SCL VSS SDA 24C02 VCC B R11 104 C9 8 7 6 5 4.7K SCL R13 SDA 4.7K R14 U4 VCC I/O GND DS18B20 R15 4.7K U3 CSAD CS VCC RD/J RD CLKR WR WR DB0 CLKIN DB1 INTR DB2 VIN+ DB3 VINDB4 AGND DB5 VREF/2 DB6 DGND DB7 ADC0804 VCC LED0 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 3 2 1 18B20
51单片机原理及应用
51单片机原理及应用51单片机是一种常见的微控制器，以其高性能和广泛应用而受到广大工程师的青睐。
本文将介绍51单片机的原理和应用。
51单片机的原理可以从其硬件结构和工作流程两方面来讲解。
首先是硬件结构。
51单片机包括中央处理器（CPU），存储器（包括存储器管理单元、内部RAM和ROM），输入/输出端口（I/O口），定时器/计数器，串行通信接口等。
CPU是整个系统的核心，负责指令的执行和数据的处理。
存储器用于存储程序和数据，其中ROM存储程序代码，RAM用于暂存数据。
I/O口用于与外部设备进行信息交互。
定时器/计数器用于产生精确的时间延迟和计数操作。
串行通信接口用于与其他设备进行数据传输。
其次是工作流程。
51单片机的工作流程一般包括初始化、输入/输出控制和运算处理三个阶段。
初始化阶段主要是对各个模块的配置和初始化，例如设置时钟频率、串口波特率等。
输入/输出控制阶段通过读取输入设备（如按键、传感器等）的状态，控制外部设备（如LED灯、马达等）的状态。
运算处理阶段通过执行指令，对数据进行处理和计算。
至于应用方面，51单片机具有广泛的应用领域。
主要应用包括控制系统、嵌入式系统、通信系统、工业自动化等。
在控制系统中，51单片机可以用于控制家电、机器人、机械设备等。
在嵌入式系统中，51单片机可以应用于智能家居、智能交通、智能仪表等。
在通信系统中，51单片机可以用于电话、网络和无线通信设备等。
在工业自动化中，51单片机可以用于工厂生产线控制、仪器仪表控制等。
总结起来，51单片机的原理和应用都是非常重要的。
通过了解其硬件结构和工作流程，可以更好地理解其工作原理。
而了解其应用领域，则可以为工程师在实际项目中的选择和设计提供参考。
51单片机原理与应用
51单片机原理与应用51单片机原理与应用本文将介绍一些常见的51单片机应用，并详细讲解其原理。
1. LED灯控制原理•51单片机通过IO口控制LED灯的亮灭。
•通过改变IO口的高低电平来控制LED灯的状态。
•可以通过循环控制LED灯的闪烁频率和亮度。
应用场景•LED灯控制在广告牌、指示灯等场景中广泛应用。
•通过51单片机控制LED灯的亮灭，可以实现复杂的动态效果。
2. 温度测量与显示原理•通过温度传感器获取外界温度数值。
•使用51单片机的ADC (模数转换器)将模拟信号转换为数字信号。
•将转换后的数字信号显示在数码管上。
•温度测量与显示广泛应用于气象站、温度计等设备。
•可以通过51单片机实现温度的自动控制以提供舒适的环境。
3. 无线遥控原理•使用无线模块与51单片机进行通信。
•可以通过遥控器发送信号，接收端的51单片机解析信号并执行相应操作。
应用场景•无线遥控广泛应用于家用电器、车辆安防等领域。
•通过51单片机实现无线遥控可以提高生活便利性，提升用户体验。
4. 蓝牙通信原理•使用蓝牙模块与51单片机进行通信。
•可以通过蓝牙手机APP或其他蓝牙设备发送指令，51单片机接收并执行相应操作。
•蓝牙通信广泛应用于智能家居、远程操控等领域。
•通过51单片机实现蓝牙通信可以实现远程控制和监测，提高生活便利性。
5. 定时器应用原理•使用51单片机的定时器进行时间计数。
•可以通过设定计数时间和周期来实现定时功能。
应用场景•定时器应用广泛应用于计时器、闹钟等设备。
•通过51单片机实现定时器应用可以方便地实现时间控制和触发一些特定功能。
以上是几个常见的51单片机应用示例，通过深入了解原理并灵活运用，可以实现更多创意和实用的应用。
6. 脉冲宽度调制原理•使用51单片机的定时器和IO口进行脉冲宽度调制（PWM）。
•通过控制定时器的计数值和周期，可以生成不同占空比的脉冲信号。
•脉冲信号的高电平时间占整个周期的比例即为脉冲的占空比。
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51单片机原理及应用pdf51单片机的入门及简单应用摘要在中国,高校的单片机课程大多数都是51,而51经过这么多年的发展,也增长了许多的系列,功能上有许多改进,也扩展出不少分支。
芯片的控制在单片机应用中重要性不言而喻,51单片机的入门首先学会DS18B20芯片的控制与使用。
关键词51单片机;入门;应用
TP3A1673-9671-(xx)041-0013-01
51单片机已经有30多年的历史了,在中国,高校的单片机课程大多数都是51,而51经过这么多年的发展,也增长了许多的系列,功能上有了许多改进,也扩展出了不少分支。
而国内书店的单片机专架上,也大多数都是51系列。
可以预见,51单片机在市场上只会越来越多,功能只会越来越丰富,在可以预见的数十年内是不可能会消失的。
1功能特性概述
AT89S51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定
时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内
振荡器及时钟电路。
同时,AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
251单片机结构原理
引脚功能说明
1)V:电源电压●GND:地。
2)P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/0口,也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,
对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访
问期间激活内部上拉电阻。
在F1ash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
3)P1口:Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,Pl的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“l”,
通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出
一个电流(IIL)。
4)P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/0口。
P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对P3
口写入“l”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入端时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。
5)RST:复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR的DISRT0位(地址8EH)可打开或关闭该功能。
DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。
6)ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对F1ash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置
位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。
此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。
3控制原理
在数字电路中,电压信号只有两种情况,高电平和低电平,用数字来记录就是1和0。
单片机内部的CPU,寄存器,总线等等结构都是通过1和0两种信号来运作的,数据也是以1或者0来保存的。
单片机的输入输出管脚,也就是IO口,也是只输出或识别1和0两种信号,也就是高电平和低电平。
当单片机输出一个或一组电平信号到IO口后,外部的设备就可以读到这些信号,并进行相应操作,这就是单片机对外部的控制。
当外部一个或一组电平信号送到单片机的IO口时,单片机也可以读到这些信号,并进行分析操作,这就是单片机对外部设备信号的读取。
当然实际的操作中,这些信号可能十分复杂,必须严格地按照规定的时间顺序(时序)输入输出。
每种设备也都规定了自己的时序,只要都严格遵守,就可以控制任何设备,做出只要想象得出的任何事情。
4简单应用例程
利用51单片机、DS18B20芯片、数码管制作电子温度计DS1820数字温度计提供9位温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS1820或从DS1820送出因此从中央处理器到DS1820仅需连接一条线和地读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供而
不需要外部电源。
因为每一个DS1820有唯一的系列号silicon serial number因此多个DS1820可以存在于同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件此特性的应用范围包括HVAC环境控制建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测。
5结语
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flash rom 技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出,
在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
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[1]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社,xx.
[2]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,xx.
[3]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,xx.
[4]李广弟.单片机基础(第二版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,xx.
[5]李强.51系列单片机应用软件编程技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,xx.
内容仅供参考。