单片机原理及应用系统设计-基于STC可仿真的IAP15W4K58S4系列课件第10章
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单片机原理及应用课件：第10章-ADC与DAC
单片机原理及程序设计 第10章
10.5.2同步串行接口DAC——MAX520 1基本特性 MAX520是MAXIM公司开发的4路、8BitDAC。其
主要特性与功能如下： （1） 两线接口，兼容I2C协议标准。 （2） 4路独立DAC，独立的电压参考源，平均精度
1%。 （3）单+5V供电，低功耗方式时，电流低至4μA。 （4）输出建立时间（1/2LSB）2μs。
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
3 MAX520的工作时序 MAX520的工作时序如图10-34所示。可见，51机对其操作步
骤为：I2C启动→发出从地址字节→通道命令字节→DAC输出字节。 MAX520从地址字节及命令字节格式见图10-34。MAX520接口兼容 标准I2C，总线启动、停止与数据传输时序与一般I2C器件相同。
如通道1）输出对称三角波的汇编语言程序。 解：本题只有输出对称三角波的任务，编程时应实
现速度最高为目标，参考程序如下：
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
单片机原理及程序设计 第10章
2 MAX520内部结构、管脚配置及功能 MAX520由8位移位寄存器、数据输入锁存、输出锁存、
DAC转换器等主要部分组成。图10-33是MAX520的管脚配置，及 其与51机接口电路图。MAX520采用16脚DIP或SSOP封装。各管脚 功能如下：
管脚1、2、15、16分别为4路DAC输出。 管脚3、4、13、14：分别为4路DAC参考电压输入端。 管脚5、6分别为模拟和数字地。管脚12为电源输入端，典型电压值 5V。 管脚9、10、11：器件地址输入端。 管脚7同步时钟输入端，管脚8数据输入、输出端。
单片机原理与应用及C51程序设计课件电子教案-第十章系统设计
*** 资源分配
在这些资源分配中，定时/计数器、中断、串行口等分配比较容易， 这里介绍程序存储器和数据存储器的分配。
一．程序存储器ROM/EPROM资源的分配
程序存储器ROM/EPROM用于存放程序和数据表格。按照MCS-51 单片机的复位及中断入口的规定，002FH以前的地址单元作为中断、 复位入口地址区。在这些单元中一般都设置了转移指令，用于转移 到相应的中断服务程序或复位启动程序。当程序存储器中存放的功 能程序及子程序数量较多时，应尽可能为它们设置入口地址表。一 般的常数、表格集中设置在表格区。二次开发，扩展部分尽可能放 在高位地址区。
六．生成正式系统或产品
系统硬件、软件调试通过后，就可以把调试完毕的软件固化在 EPROM中，然后脱机（脱离开发系统）运行。如果脱机运行正常， 再在真实环境或模拟真实环境下运行，经反复运行正常，开发过程 即告结束。
*** 单片机应用系统的硬件设计
*** 硬件系统设计原则
一个单片机应用系统的硬件电路设计包括三个部分内容：一是单 片机芯片的选择，二是单片机系统扩展，三是系统配置。
*** 软件设计的特点
一个优秀的应用系统的软件应具有以下特点： （1）软件结构清晰、简捷、流程合理。 （2）各功能程序实现模块化，系统化。这样，既便于调试、连接， 又便于移植、修改和维护。 （3）程序存储区、数据存储区规划合理，既能节约存储容量，又能 给程序设计与操作带来方便。 （4）运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态、运行结果 以及运行需求都设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都 可通过状态标志来控制。 （5）经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改“痕迹”。规 范化的程序便于交流、借鉴，也为今后的软件模块化、标准化打下基 础。 （6）实现全面软件抗干扰设计。软件抗干扰是计算机应用系统提高 可靠性的有力措施。 （7）为了提高运行的可靠性，在应用软件中设置自诊断程序，在系 统运行前先运行自诊断程序，用以检查系统各特征参数是否正常。
(单片机原理及接口技术)第10章单片机系统的开发与应用
3
智能仓储
将单片机系统应用于智能仓储系统，实现仓库货物的快速分拣和管理。
(单片机系统的应用领域)医疗设备
1 医疗监测
将单片机系统应用于医 疗设备中，如心电图仪 和血糖仪，实现医疗数 据的监测和分析。
2 医疗影像
利用单片机系统对医疗 影像设备进行控制和处 理，可实现高清影像的 获取自动驾驶技术中 的关键作用，实现车辆的感知 和决策能力。
新能源车
单片机系统在新能源汽车中的 应用，如电池管理和充电控制。
(单片机系统的应用领域)工业自动化系统
1
生产线控制
通过单片机系统实现对自动化生产线的控制和监测，提高生产效率和质量。
2
仪表监控
利用单片机系统对工业仪表进行监控和数据分析，确保工业过程的稳定性和可靠性。
模拟输入
通过模拟输入接口获取模拟信号。
模拟输出
通过模拟输出接口输出模拟信号。
模数转换
通过模数转换接口将模拟信号转换为数字信号。
(常用的单片机接口技术)串口通信接口
1
RS232
通过RS232接口实现串口通信。
2
RS485
通过RS485接口实现多节点串口通信。
3
UART
通过UART接口实现串口通信。
(常用的单片机接口技术)存储器接口
(单片机系统的开发与应用)系统调试
1 硬件测试
2 功能验证
测试电路的连接和信号质量，确保硬件运 行正常。
验证系统的功能是否符合预期要求，进行 功能性测试。
3 性能调整
4 用户体验
对系统的性能进行调整和优化，以提高系 统的稳定性和效率。
通过与用户的互动和反馈，进一步优化系 统的易用性和用户体验。
单片机原理及应用第十章标准版文档
第十章 单片机开发系统简介
§10.1 单片机开发系统（MDS） (Micro-Computer Development System)
单片机开了具有一般计算机的功能之外，还有一系列针对单片机应
用系统调试所必备的硬件与软件。
一、MDS硬件配置 在线仿真器：
本身也是一个单片机系统，该系统中的CPU称为仿真CPU，仿真CPU通 过仿真插头与用户系统连接（在线接管用户系统）。在线仿真器可以在MDS 主机的控制下运行用户的应用程序，并具有单步、断点、连续运行用户程序 并保留程序运行现场参数的能力。利用仿真器的这种能力，我们可以通过各 种程序运行方式来运行应用程序并发现硬件电路以及程序设计中的问题，修 改硬件电路、修改程序。再运行，直至程序完全符合设计要求。 编程器： 将调试完成，符合设计要求的程序写入程序存储器。
一、MDS软件配置 1、文本编辑 建立与修改应用程序 2、汇编程序
345将、、、程目提将存调编反序标供汇储试程汇运程给编芯监写编行序编语片控入程现的程言中程程序场传器应的序序、送将用应运、调程用行按试序程现照通翻序场设 过译代参置 的成码数的程机翻查各序器译看种代语成与调码言汇修试写（编改运入目语行存标言程储）程序芯程序方片序式运行程序、保留 第再目提 提将提目将将目一再(一第 1单单建提提提 在一将建再目建一将将单建将将第1将M单单十运标供供汇供标汇存标台运台十片片立供供供线台汇立运标立台汇存片立调汇十调ic片片r章 行 程 给给 编 给 程 编 储 程 好 行 好 章机 机 与 给 给 给仿 好 编 与 行 程 与 好 编 储 机 与 试 编 章 试o-机机，序编 编语编序语芯序的，的开开修编编编 真的语修，序修的语芯开修完语完C单单 单o开开直的程 程言程的言片的M直M发发改程程程 器M言改直的改M言片发改成言成片片 片mDD发DD发至传器 器应器传应中传至系系应器器器 可应应至传应应中系应，应，p机机 机SSSSu系系程送将 将用将送用的送程统统用将将将 以用用程送用用的统用符用符除除除除开开 开te统统序、调 调程调、程应、序是是程调调调 在程程序、程程应是程合程合r了了了了发发 发D（（完按试 试序试按序用按完开开序试试试 序序完按序序用开序设序设M具具具具系系 系eMDM全照通 通翻通照翻程照全发发通通通 翻全照翻程发计翻计v有有有有统统 统eSDD符设过过译过设译序设符调调过过过译符设译序调要译要l主一一一一简简 简oSSp合置的 的成的置成代置合试试的的的 成合置成代试求成求））机般般般般介介 介m设的程 程机程的机码的设单单程程程 机设的机码单的机的的计计计计en计各序 序器序各器翻各计片片序序序 器计各器翻片程器程控算算算算t S要种代 代语代种语译种要机机代代代 语要种语译机序语序制机机机机y求调码 码言码调言成调求应应码码码 言求调言成应写言写s下的的的的te。试写 写（写试（汇试。用用写写写 （。试（汇用入（入运功功功功m运入 入目入运目编运系系入入入 目运目编系程目程行能能能能) 行存 存标存行标语行统统存存存 标行标语统序标序用之之之之程储 储）储程）言程最最储储储 ）程）言最存）存户外外外外序芯 芯程芯序程程序有有芯芯芯 程序程程有储程储的， ， ， ，方片 片序片方序序方效效片片片 序方序序效器序器应还还还还式式式的的式的。。用有有有有运运运工工运工程一一一一行行行具具行具序系系系系程程程程，列列列列序序序序并针针针针、、、、具对对对对保保保保有单单单单留留留留单片片片片程程程程步机机机机序序序序、应应应应运运运运断用用用用行行行行点系系系系现现现现、统统统统场场场场连调调调调、、、、续试试试试运运运运运所所所所行行行行行必必必必现现现现用备备备备场场场场户的的的的参参参参程硬硬硬硬数 数 数 数序件件件件查查查查并与与与与看看看看保软软软软与与与与留件件件件修修修修程。。。。改改改改序运行现场参数的能力。 6、常用程序库 由各种实用子程序构成，可以直接使用，减轻程序开发工作量。
§10.1 单片机开发系统（MDS） (Micro-Computer Development System)
单片机开了具有一般计算机的功能之外，还有一系列针对单片机应
用系统调试所必备的硬件与软件。
一、MDS硬件配置 在线仿真器：
本身也是一个单片机系统，该系统中的CPU称为仿真CPU，仿真CPU通 过仿真插头与用户系统连接（在线接管用户系统）。在线仿真器可以在MDS 主机的控制下运行用户的应用程序，并具有单步、断点、连续运行用户程序 并保留程序运行现场参数的能力。利用仿真器的这种能力，我们可以通过各 种程序运行方式来运行应用程序并发现硬件电路以及程序设计中的问题，修 改硬件电路、修改程序。再运行，直至程序完全符合设计要求。 编程器： 将调试完成，符合设计要求的程序写入程序存储器。
一、MDS软件配置 1、文本编辑 建立与修改应用程序 2、汇编程序
345将、、、程目提将存调编反序标供汇储试程汇运程给编芯监写编行序编语片控入程现的程言中程程序场传器应的序序、送将用应运、调程用行按试序程现照通翻序场设 过译代参置 的成码数的程机翻查各序器译看种代语成与调码言汇修试写（编改运入目语行存标言程储）程序芯程序方片序式运行程序、保留 第再目提 提将提目将将目一再(一第 1单单建提提提 在一将建再目建一将将单建将将第1将M单单十运标供供汇供标汇存标台运台十片片立供供供线台汇立运标立台汇存片立调汇十调ic片片r章 行 程 给给 编 给 程 编 储 程 好 行 好 章机 机 与 给 给 给仿 好 编 与 行 程 与 好 编 储 机 与 试 编 章 试o-机机，序编 编语编序语芯序的，的开开修编编编 真的语修，序修的语芯开修完语完C单单 单o开开直的程 程言程的言片的M直M发发改程程程 器M言改直的改M言片发改成言成片片 片mDD发DD发至传器 器应器传应中传至系系应器器器 可应应至传应应中系应，应，p机机 机SSSSu系系程送将 将用将送用的送程统统用将将将 以用用程送用用的统用符用符除除除除开开 开te统统序、调 调程调、程应、序是是程调调调 在程程序、程程应是程合程合r了了了了发发 发D（（完按试 试序试按序用按完开开序试试试 序序完按序序用开序设序设M具具具具系系 系eMDM全照通 通翻通照翻程照全发发通通通 翻全照翻程发计翻计v有有有有统统 统eSDD符设过过译过设译序设符调调过过过译符设译序调要译要l主一一一一简简 简oSSp合置的 的成的置成代置合试试的的的 成合置成代试求成求））机般般般般介介 介m设的程 程机程的机码的设单单程程程 机设的机码单的机的的计计计计en计各序 序器序各器翻各计片片序序序 器计各器翻片程器程控算算算算t S要种代 代语代种语译种要机机代代代 语要种语译机序语序制机机机机y求调码 码言码调言成调求应应码码码 言求调言成应写言写s下的的的的te。试写 写（写试（汇试。用用写写写 （。试（汇用入（入运功功功功m运入 入目入运目编运系系入入入 目运目编系程目程行能能能能) 行存 存标存行标语行统统存存存 标行标语统序标序用之之之之程储 储）储程）言程最最储储储 ）程）言最存）存户外外外外序芯 芯程芯序程程序有有芯芯芯 程序程程有储程储的， ， ， ，方片 片序片方序序方效效片片片 序方序序效器序器应还还还还式式式的的式的。。用有有有有运运运工工运工程一一一一行行行具具行具序系系系系程程程程，列列列列序序序序并针针针针、、、、具对对对对保保保保有单单单单留留留留单片片片片程程程程步机机机机序序序序、应应应应运运运运断用用用用行行行行点系系系系现现现现、统统统统场场场场连调调调调、、、、续试试试试运运运运运所所所所行行行行行必必必必现现现现用备备备备场场场场户的的的的参参参参程硬硬硬硬数 数 数 数序件件件件查查查查并与与与与看看看看保软软软软与与与与留件件件件修修修修程。。。。改改改改序运行现场参数的能力。 6、常用程序库 由各种实用子程序构成，可以直接使用，减轻程序开发工作量。
单片机原理第10章 I／O过程通道
单片机接口可以是单片机端口线。如果单片 机的端口线不足，开关量输入信号就只能经 系统扩展中所扩展的输入缓冲芯片，通过数 据总线进入单片机。
要将一个现场开关状态输入到单片机，经常 使用的方法如图10-2所示。图中的S1是现场 开关，U1是光耦，其输出信号可以去单片机 （MPU）。当单片机系统有可用的端口线时， 可以如图10-2所示连接。
一个单片机应用系统，一般都有二个大的组 成部分：一部分是人与单片机交互的部分， 另一部分是单片机与被控制对象之间的交互 部分。人与单片机之间的接口，在第九章已 经介绍过了，这一章开始研究单片机与控制 对象之间的接口，也称为过程I／O通道。如 图10-1所示，过程I／O通道可以分为开关量 通道和模拟量通道。
采用可编程并行I／O芯片的方法不常用，仅 为了几个开关量输入，代价太高。可编程器 件的优点在于其端口可编程设定为输入或输 出。如果将某端口固定作为输入或输出，势 必大材小用，降低性能价格比。有一种情况 是例外的，某些场合必须用到可编程并行I／ O芯片且有一些未用的口线时，这些未用的口 线可以用于开关量I／O，以便充分利用资源。
开关量输出往往直接驱动现场的电器或作用 于大功率电器的控制回路，需要有一定的功 率驱动能力。光电耦合器件在受光侧由于光 敏三极管的驱动能力为mA级，一般不足以驱 动执行机构，所以经常需要使用驱动电路。 常见的功率驱动有下面四种方式：集成电路、 可控硅、晶体管和继电器。
集成电路的驱动能力一般不是很强，往往在 几十至几百毫安，在一些驱动电流要求不大 的应用场合，由于集成电路具有占用空间小， 易于焊接，使用方便等优点，常用来驱动如 LED显示等小功率的电器。常见的驱动集成电 路有74系列、75系列、ULN200系列或28系列 等。此外还有许多专用的驱动集成电路。
单片机原理与应用 第十章 单片机模拟信号处理
10V。
DATE: 2024/5/23
PAGE: 14
二、数模转换芯片DAC0832
DAC0832内部结构
包括一个8位输入寄存器，一个8位DAC寄存器和一个8位 D/A转换器三部分，数据需要经过两级锁存器才能进入转 换器转换。两级锁存器都受控于信号LE ，当LE=0 时，数 据锁存在寄存器中，不随输入数据的变化而变化，当 LE=1时，寄存器的输出随输入变化。
PAGE: 17
二、数模转换芯片DAC0832-接口电路
输出方式 1、单极性输出 使用一个运算放大器将输出
电流模拟量转换为电压模拟 量输出，而输出的电压值范 围 是 0~VREF ， 只 有 一 种 极 性 。输出模拟量Vout与被转换 数字量D的关系为：
P0.0~P0.7 WR
8051
P2.x
EOC 7
22 ALE
➢(5)输出允许信号OE，当OE输入高电平
D0 OE
8 9
21 D7 20 D6
信号时,转换结果输出到引脚D0~D7。
CLK 10 Vcc 11
19 D5 18 D4
VREF(+) 12
17 D3
➢(6) 正 负 基 准 电 压 输 入 端 ， VREF(+) 及
GND D1
13 14
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
6 ADC0809 23
7
22
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
IN2 IN1 IN0 ADDA
ADDB ADDC ALE D7 D6
DATE: 2024/5/23
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二、数模转换芯片DAC0832
DAC0832内部结构
包括一个8位输入寄存器，一个8位DAC寄存器和一个8位 D/A转换器三部分，数据需要经过两级锁存器才能进入转 换器转换。两级锁存器都受控于信号LE ，当LE=0 时，数 据锁存在寄存器中，不随输入数据的变化而变化，当 LE=1时，寄存器的输出随输入变化。
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二、数模转换芯片DAC0832-接口电路
输出方式 1、单极性输出 使用一个运算放大器将输出
电流模拟量转换为电压模拟 量输出，而输出的电压值范 围 是 0~VREF ， 只 有 一 种 极 性 。输出模拟量Vout与被转换 数字量D的关系为：
P0.0~P0.7 WR
8051
P2.x
EOC 7
22 ALE
➢(5)输出允许信号OE，当OE输入高电平
D0 OE
8 9
21 D7 20 D6
信号时,转换结果输出到引脚D0~D7。
CLK 10 Vcc 11
19 D5 18 D4
VREF(+) 12
17 D3
➢(6) 正 负 基 准 电 压 输 入 端 ， VREF(+) 及
GND D1
13 14
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6 ADC0809 23
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IN2 IN1 IN0 ADDA
ADDB ADDC ALE D7 D6
单片机原理及应用系统设计-基于STC可仿真的IAP15W4K58S4系列课件第1章
P0.4/AD4/T3CLKO P0.5/AD5/T3/PW
MFLT_2
P0.0 AD0 RxD3 P0.1 AD1 TxD3 P0.2 AD2 RxD4 P0.3 AD3 TxD4 P0.4 AD4
T3CLKO
P0.5 AD5
说明
标准I/O PORT0[0] 地址/数据总线
串口3数据接收端
标准I/O PORT0[1] 地址/数据总线 串口3数据发送端 标准I/O PORT0[2] 地址/数据总线 串口4数据接收端 标准I/O PORT0[3] 地址/数据总线
当8路D/A使用； • 比较器，可当1路ADC使用，并可作掉电检测，支持外部管脚
CMP+与外部管脚CMP-进行比较，可产生中断，也支持外部管 脚+与内部参考电压进行比较； • 6通道15位专门的高精度PWM（带死区控制），加上2路CCP， 可用来再实现D/A； • 共7个定时器/计数器，其中5个16位可重装定时器/计数器；
1.2 常用主流单片机
• 8051单片机 • STC单片机 • AVR单片机 • PIC单片机 • MSP430单片机 • 基于ARM核的单片机
1.3 IAP15系列单片机简述
• IAP15系列单片机是STC产品中STC15系列中的一个特殊 系列。采用STC-Y5超高速CPU内核，在相同的时钟频率 下，速度比 STC早期的1T系列单片机(如 STC12系列、 STC11系列、STC10系列)的速度快20%。
1.3.1 IAP15W4K58S4单片机
1.内部结构
• IAP15W4K58S4是属于STC15W4K32S4系列单片机中的一 种，其内部结构相同。内部结构框图如图1-6所示，主要包 括CPU、程序存储器（Flash）、数据存储器（SRAM）、 定时器/计数器、掉电唤醒专用定时器、I/O口、高速A/D转 换、比较器、看门狗、高速异步串行通信端口UART1-4、 CCP/PWM/PCA、高速同步串行端口SPI，片内高精度R/C 时钟及高可靠性复位等模块。
MFLT_2
P0.0 AD0 RxD3 P0.1 AD1 TxD3 P0.2 AD2 RxD4 P0.3 AD3 TxD4 P0.4 AD4
T3CLKO
P0.5 AD5
说明
标准I/O PORT0[0] 地址/数据总线
串口3数据接收端
标准I/O PORT0[1] 地址/数据总线 串口3数据发送端 标准I/O PORT0[2] 地址/数据总线 串口4数据接收端 标准I/O PORT0[3] 地址/数据总线
当8路D/A使用； • 比较器，可当1路ADC使用，并可作掉电检测，支持外部管脚
CMP+与外部管脚CMP-进行比较，可产生中断，也支持外部管 脚+与内部参考电压进行比较； • 6通道15位专门的高精度PWM（带死区控制），加上2路CCP， 可用来再实现D/A； • 共7个定时器/计数器，其中5个16位可重装定时器/计数器；
1.2 常用主流单片机
• 8051单片机 • STC单片机 • AVR单片机 • PIC单片机 • MSP430单片机 • 基于ARM核的单片机
1.3 IAP15系列单片机简述
• IAP15系列单片机是STC产品中STC15系列中的一个特殊 系列。采用STC-Y5超高速CPU内核，在相同的时钟频率 下，速度比 STC早期的1T系列单片机(如 STC12系列、 STC11系列、STC10系列)的速度快20%。
1.3.1 IAP15W4K58S4单片机
1.内部结构
• IAP15W4K58S4是属于STC15W4K32S4系列单片机中的一 种，其内部结构相同。内部结构框图如图1-6所示，主要包 括CPU、程序存储器（Flash）、数据存储器（SRAM）、 定时器/计数器、掉电唤醒专用定时器、I/O口、高速A/D转 换、比较器、看门狗、高速异步串行通信端口UART1-4、 CCP/PWM/PCA、高速同步串行端口SPI，片内高精度R/C 时钟及高可靠性复位等模块。
《单片机原理及应用》ppt课件(2024)
串行通信接口标准
03
接口标准定义了物理层和数据链路层的规范，如引脚定义、电
平标准、数据格式等。
20
串行通信接口电路设计与实现
接口电路设计
设计串行通信接口电路需要考虑电平转换、阻抗匹配、信号隔离 等问题，以确保数据的可靠传输。
接口芯片选型
根据实际需求选择合适的接口芯片，如MAX232、MAX485等 ，实现TTL电平与通信协议电平之间的转换。
2024/1/29
外围设备配置
红外遥控器、继电器模块、无线 通信模块等。
案例二
基于单片机的智能家居控制系统
29
07
单片机应用系统设计与实践
Chapter
2024/1/29
30
应用系统设计流程与方法
需求分析
明确系统要实现的功能和性能指标， 包括输入/输出信号、控制精度、实时 性要求等。
01
02
方案选择
12
汇编语言程序设计方法
汇编语言基本概念
汇编语言、汇编器、链接器等定 义及作用。
01
02
程序结构与设计
03
顺序结构、分支结构、循环结构 等程序结构的设计方法。
04
2024/1/29
伪指令与宏指令
伪指令的功能及使用，宏指令的 定义、调用及参数传递等。
子程序设计与调用
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
根据需求选择合适的单片机型号和外 围器件，设计系统总体架构。
03
硬件设计
绘制电路原理图，进行PCB设计，完 成硬件制作与调试。
系统测试
对整个应用系统进行测试，包括功能 测试、性能测试、可靠性测试等，确 保系统满足设计要求。
《单片机原理及应用(第2版)》第10章.
DICE单片机实验系统示意图
1.DICE作为学习机使用
作为单片单板机独立运行
作为学习机使用时可以在EPROM的监控程 序支持下，作为单片单板机独立运行；用 户从键盘输入程序，或从EPROM调入程序到 存储区(存储区可以从0000H-0FFFFH)，利 用单片单板机上的控制键，实现单步运行、 连续运行或设置断点。
编译：若是源程序用C语言编写，可用编译器C51、链接 器BL51和十六进制符号转换器OH51进行编译。
1)编译:利用命令“C5l 文件名.C” 产生扩展名为OBJ和LST的两个同名文件。
2)链接:利用命令“BL51 文件名.OBJ” 形成同名的无扩展名文件。
3)转换:利用命令“OH5l 文件名”,形成扩展名为HEX的十六进 制绝对目标文件。
IAP(In Applieation Programming) 方式
IAP方式（即在应用编程方式）要求单片机的 程序存储器内有几个分区，平时可以运行其中一 个分区的用户程序。编程时激活启动代码，通过 串口或其他通信接口把新的用户代码下载到另一 个分区。下载完成后再转到新下载的分区运行。 因为是在运行中下载，所以称IAP。
如果输出通道需要控制外围的大功率器件，除需要加 驱动装置外，对大功率器件的负载噪声及共地干扰也要进 行光耦隔离。
输入输出通道中的信号转换
对于输入的模拟信号，需通过A/D转换。若要输出 模拟信号也要经D/A转换。对于非标准电平的外围设备 需要经过电平转换后才能与系统相连。例如图中的
TTL/RS232的电平转换电路。
但这种方法只能检查程序的运行情况，无法检查 目标板的硬件是否能正常工作，若要检查还要把模 拟仿真通过的程序代码写入单片机，然后放在目标 板上试运行，以检查其他硬件是否能按要求运行。
精品课件-单片机原理与应用-第10章
第十章 其它单片机简介
例如，Watchdog 使用如下一段程序：
T3
EQU 0FF
；定时器 T3 的地址
PCON
EQU 87H
；PCON 的地址
WATCH_INTV ；看门狗的时间间隔
EQU 156
第十章 其它单片机简介
监视定时 器的服务子程 序如下：
WATCHDOG： ORL
PCON，#010H
(7) 基于应用系统的复杂度增加，嵌入式操作系统、C语 言的开发应用越来越普遍，大大加快了单片机系统的开发速度， 增加了可靠性。
第十章 其它单片机简介
10.2 51系列单片机 51系列单片机指的是MCS-51系列和其它公司的8051衍生 产品。20世纪80年代中期，Intel公司将8051内核使用权以专 利互换或出售形式转给世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 西门子、AMD、OKI、NEC、ATMEL等，这样8051就变成有众多 制造厂商支撑的、发展出上百个品种的大家族。到目前为止， 其它任何一个单片机系列均未发展到如此大的规模。
第十章 其它单片机简介 图10-1 80C52结构方框图
第十章 其它单片机简介
80C52中有一个功能较强的定时器/计数器T2。它是一个 16位的、具有自动重装载和捕获能力的定时器/计数器，可以 对内部机器周期或由T2(P1.0)输入的外部计数脉冲计数。在 定时器/计数器T2的内部，除了两个8位计数器TL2、TH2和控 制寄存器T2CON及T2MOD之外，还设置有捕获寄存器RCAP2L(低 字节)和RCAP2H(高字节)。
第十章 其它单片机简介
(9) 五个8位I/O口和一个与模拟输入共用的输入口。 (10) I²C总线串行口，具有针对字节的主从功能。 (11) 全双工UART，与80C51的UART兼容。 (12) 片内监视定时器。 (13) 有OTP(一次性编程)封装形式。 (14) 扩展了的温度范围。 (15) 三个速率档次，分别为16 MHz、24 MHz和30 MHz。 图10-2所示为8xC552的片内结构，其中左边实框内的四 个部件是80C51的内核，只是没有把RAM和ROM包括进去。
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IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用编程要点如下： （1）设置ADC_CONTR寄存器中的ADC_POWER=1，打开ADC电源。 （2）择P1口相应引脚为A/D转换模拟输入通道。 （4）设置ADC_CONTR寄存器中的CHS2～CHS0，选择ADC输入通道。 （5）设置CLK_DIV寄存器中的ADRJ，选择转换结果存储格式。 （6）启动ADC。 （7）若采取查询法，查询ADC_FLAG位判断转换是否完成，完成则读取转
3
为确保转换结果的精确度，A/D转换器必须满足一定的转换 精度和速度。转换精度和转换速度是衡量A/D转换器的重要 技术指标。此外还有分辨率、量程、量化误差、线性度等。
1. 分辨率 ➢ 分辨率表示A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度，
通常用转换后数字量的位数来表示。 ➢ N位转换器，其数字量变化范围为0～2N-1。 ➢ 例 如 8 位 A/D 转 换 器 ， 输 入 5V 满 量 程 电 压 ， 则 分 辨 率 为
• #define P1ASF_2
0x04 //设置P1.2口为ADC端口
• #define P1ASF_3
0x08 //设置P1.3口为ADC端口
• #define P1ASF_4
CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC转换结果存放的位置。 ➢ 其各位定义如表10-5所示。
➢ ADRJ：ADC转换结果存储格式调整控制位 • ADRJ=0：ADC_RES存放高8位ADC结果， ADC_RESL存放低2位ADC结果。 • ADRJ=1：ADC_RES存放高2位ADC结果， ADC_RESL存放低8位ADC结果 17
,中速（转换时间＜1ms）和低速（转换时间＜1s）等。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入 模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换 器的选用。
6
10.2 IAP15W4K58S4单片机A/D模块的结构
IAP15W4K58S4单片机集成有8路10位高速电压输入型模拟转 换器（ADC）,转换方式为逐次逼近式，频率可达300kHZ （30万次/秒）。
• #define ADC_CHANNEL7
0x07 //转换通道P1.7
• /*********************** ADC端口模拟功能 ********************/
• #define P1ASF_0
0x01 //设置P1.0口为ADC端口
• #define P1ASF_1
0x02 //设置P1.1口为ADC端口
单片机原理及应用系统设计
第10章 A/D转换
1
第10章 A/D转换
自然界中的物理量大多是模拟信号，如温度、压力、位移、 转速等，单片机在采集模拟信号时，一般先根据实际的物 理量借助相应的传感器将其转为电信号（电压或电流）。
然后再将电信号转换为对应的数字量输入到单片机进行信 号处理，在这过程中，把实现模拟量转换为数字量的器件 称为模数转换器，也称A/D转换器。
• #define ADC_SPEEDL 0x20
• #define ADC_SPEEDH 0x40
• #define ADC_SPEEDHH 0x60
//包含单片机头文件 //包含数码管显示头文件 //包含该文件可以使用_nop_()函数 //定义电源电压 // ADC控制位定义，ADC电源控制位 //ADC转换完成标记 //ADC开始转换标记 //ADC转换速率540时钟 //ADC转换速率360时钟 //ADC转换速率180时钟 //ADC转换速率90时钟
2
10.1 A/D转换原理及性能指标
一般的A/D转换过程包括三个部分：采样保持、量化和编码。 • 首先，对输入的模拟电压信号采样即将模拟信号在时间 上离散化，结束后进入保持时间。 • 其次，在这段时间内将采样的电压量转化为数字量即在 幅度上离散化。 • 最后，将每个量化后的样值用一定的二进制码来表示转 换结果。
的各位定义如表10-2所示：
• ADC_POWER：ADC 电源控制位。 ADC_POWER =0，关闭ADC 电源。 ADC_POWER =1，打开ADC电源。
13
建议进入空闲模式和掉电模式前，将ADC电源关闭，可降低功耗。
启动A/D转换前一定要确认A/D电源已打开，A/D转换结束后可关闭 A/D电源，也可不关闭。初次打开内部A/D转换模拟电源，需适当延时， 等内部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。建议在转换结束之前，不改 变任何I/O口的状态，这样有利于高精度A/D 转换。
• #include "tm1638.h"
• #include <intrins.h>
• #define VCC 5000
• #define ADC_POWER 0x80
• #define ADC_FLAG
0x10
• #define ADC_START 0x08
• #define ADC_SPEEDLL 0x00
23
• /*********************** ADC通道定义 ********************/
• #define ADC_CHANNEL0
0x00 //转换通道P1.0
• #define ADC_CHANNEL1
0x01 //转换通道P1.1
• #define ADC_CHANNEL2
➢ 不管A/D 转换是工作于中断还是查询方式，当A/D转换结束后， 必须通过软件将ADC_FLAG清0。
➢ ADC_START： ADC转换启动控制位。 ADC_START=0，ADC转换停止。 ADC_START=1，ADC转换开始。 15
16
3. ADC转换结果调整寄存器位——ADRJ ➢ ADC 转 换 结 果 调 整 寄 存 器 位 —ADRJ 位 于 寄 存 器
11
10.2.2 A/D转换器的相关寄存器
1. P1口模拟功能控制寄存器P1ASF ➢ 寄存器P1ASF控制P1口8个I/O的功能。P1ASF寄存器（地
址为9DH，复位值为0000 0000B）各位定义如表10-1所示：
➢ P1nASF(n=0～7)，P1.0～P1.7为功能控制位： ✓ 当P1nASF=0,对应引脚为基本I/O。 ✓ 当P1nASF=1,对应引脚为ADC的相应输入通道。 ➢ P1ASF寄存器不能位寻址，可采用字节操作。实际程序中可采用控制
（2）中断优先级控制寄存器IP ➢ 中断优先级控制寄存器地址为B8H，可位寻址。 ➢ 其格式如表10-9所示：
• PADC：A/D 转换中断优先级控制位。 当PADC=0 时，A/D转换中断为最低优先级中断(优先级0) 当PADC=1 时，A/D转换中断为最高优先级中断(优先级1) 21
10.3 IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用
IAP15W4K58S4单片机的参考电压源是输入工作电压Vcc，一般不用外接 参考电压源。若Vcc不稳定，则在8路A/D转换的任意一个通道外接一个 稳定的参考电压源，来计算出此时的工作电压Vcc，再计算出其他A/D转 换通道的电压。
14
➢ ADC_FLAG： A/D转换结束标志位。 ADC_FLAG=0，ADC转换没有结束。 ADC_FLAG=1，ADC转换结束。
• ADRJ=0，取8位结果（ADC_RES[7:0],）=256*Vin/Vcc • ADRJ=1，取10位结果（ADC_RES[1:0],ADC_REL[7:0],）
D =1024*Vin/Vcc 式中，Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工 作电压，用单片机工作电压作为模拟参考电压。
位与1相或实现置1的原理，如执行语句P1ASF | 1=0X01，使P1.作为 模拟输入通道。
12
2. ADC控制寄存器ADC_CONTR ➢ ADC_CONTR寄存器主要用于设定ADC转换输入通道、转
换速度和启动、转换结束标志等。 ➢ ADC_CONTR寄存器（地址为BCH，复位值为0000 0000B）
换结果。若采取中断法，开ADC中断，在中断服务程序中读取转换结 果并清除ADC_FLAG位。
22
10.3 IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用
【例1】 利用IAP15W4K58S4单片机中的ADC转换器对输入电压进 行测量并显示在数码管上。请编写单片机程序。
解：C语言源程序代码如下：
• #include "stc15w4k32s4.h"
0x02 //转换通道P1.2
• #define ADC_CHANNEL3
0x03 //转换通道P1.3
• #define ADC_CHANNEL4
0x04 //转换通道P1.4
• #define ADC_CHANNEL5
0x05 //转换通道P1.5
• #define ADC_CHANNEL6
0x06 //转换通道P1.6
4. A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL ➢ 特殊功能寄存器ADC_RES和ADC_RESL寄存器用于保存A/D转
换结果。 ➢ 其存储格式如下表10-6和9-7所示。
18
➢ A/D转换结果计算公式如下： ADRJ=0，取10位结果（ADC_RES[7:0],ADC_REL[1:0]） D =1024*Vin/Vcc
19
5. 与A/D转换中断相关的寄存器
（1）中断允许寄存器IE ➢ 中断允许寄存器IE地址为A8H，可位寻址。 ➢ 格式如表10-8所示：
• EA：CPU的中断总控制标志 EA=1，CPU 允许中断， EA=0，CPU 屏蔽所有的中断申请。
• EADC： A/D转换中断允许位 EADC=1 ，允许A/D转换中断， EADC=0 ，禁止A/D转换中断。 20
量之间的差值。 ➢ 一般是由于A/D转换器的分辨率有限引起的。 ➢ 量化误差在±1/2LSB(最低有效位)之间。
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为确保转换结果的精确度，A/D转换器必须满足一定的转换 精度和速度。转换精度和转换速度是衡量A/D转换器的重要 技术指标。此外还有分辨率、量程、量化误差、线性度等。
1. 分辨率 ➢ 分辨率表示A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度，
通常用转换后数字量的位数来表示。 ➢ N位转换器，其数字量变化范围为0～2N-1。 ➢ 例 如 8 位 A/D 转 换 器 ， 输 入 5V 满 量 程 电 压 ， 则 分 辨 率 为
• #define P1ASF_2
0x04 //设置P1.2口为ADC端口
• #define P1ASF_3
0x08 //设置P1.3口为ADC端口
• #define P1ASF_4
CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC转换结果存放的位置。 ➢ 其各位定义如表10-5所示。
➢ ADRJ：ADC转换结果存储格式调整控制位 • ADRJ=0：ADC_RES存放高8位ADC结果， ADC_RESL存放低2位ADC结果。 • ADRJ=1：ADC_RES存放高2位ADC结果， ADC_RESL存放低8位ADC结果 17
,中速（转换时间＜1ms）和低速（转换时间＜1s）等。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入 模拟信号的范围及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换 器的选用。
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10.2 IAP15W4K58S4单片机A/D模块的结构
IAP15W4K58S4单片机集成有8路10位高速电压输入型模拟转 换器（ADC）,转换方式为逐次逼近式，频率可达300kHZ （30万次/秒）。
• #define ADC_CHANNEL7
0x07 //转换通道P1.7
• /*********************** ADC端口模拟功能 ********************/
• #define P1ASF_0
0x01 //设置P1.0口为ADC端口
• #define P1ASF_1
0x02 //设置P1.1口为ADC端口
单片机原理及应用系统设计
第10章 A/D转换
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第10章 A/D转换
自然界中的物理量大多是模拟信号，如温度、压力、位移、 转速等，单片机在采集模拟信号时，一般先根据实际的物 理量借助相应的传感器将其转为电信号（电压或电流）。
然后再将电信号转换为对应的数字量输入到单片机进行信 号处理，在这过程中，把实现模拟量转换为数字量的器件 称为模数转换器，也称A/D转换器。
• #define ADC_SPEEDL 0x20
• #define ADC_SPEEDH 0x40
• #define ADC_SPEEDHH 0x60
//包含单片机头文件 //包含数码管显示头文件 //包含该文件可以使用_nop_()函数 //定义电源电压 // ADC控制位定义，ADC电源控制位 //ADC转换完成标记 //ADC开始转换标记 //ADC转换速率540时钟 //ADC转换速率360时钟 //ADC转换速率180时钟 //ADC转换速率90时钟
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10.1 A/D转换原理及性能指标
一般的A/D转换过程包括三个部分：采样保持、量化和编码。 • 首先，对输入的模拟电压信号采样即将模拟信号在时间 上离散化，结束后进入保持时间。 • 其次，在这段时间内将采样的电压量转化为数字量即在 幅度上离散化。 • 最后，将每个量化后的样值用一定的二进制码来表示转 换结果。
的各位定义如表10-2所示：
• ADC_POWER：ADC 电源控制位。 ADC_POWER =0，关闭ADC 电源。 ADC_POWER =1，打开ADC电源。
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建议进入空闲模式和掉电模式前，将ADC电源关闭，可降低功耗。
启动A/D转换前一定要确认A/D电源已打开，A/D转换结束后可关闭 A/D电源，也可不关闭。初次打开内部A/D转换模拟电源，需适当延时， 等内部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。建议在转换结束之前，不改 变任何I/O口的状态，这样有利于高精度A/D 转换。
• #include "tm1638.h"
• #include <intrins.h>
• #define VCC 5000
• #define ADC_POWER 0x80
• #define ADC_FLAG
0x10
• #define ADC_START 0x08
• #define ADC_SPEEDLL 0x00
23
• /*********************** ADC通道定义 ********************/
• #define ADC_CHANNEL0
0x00 //转换通道P1.0
• #define ADC_CHANNEL1
0x01 //转换通道P1.1
• #define ADC_CHANNEL2
➢ 不管A/D 转换是工作于中断还是查询方式，当A/D转换结束后， 必须通过软件将ADC_FLAG清0。
➢ ADC_START： ADC转换启动控制位。 ADC_START=0，ADC转换停止。 ADC_START=1，ADC转换开始。 15
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3. ADC转换结果调整寄存器位——ADRJ ➢ ADC 转 换 结 果 调 整 寄 存 器 位 —ADRJ 位 于 寄 存 器
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10.2.2 A/D转换器的相关寄存器
1. P1口模拟功能控制寄存器P1ASF ➢ 寄存器P1ASF控制P1口8个I/O的功能。P1ASF寄存器（地
址为9DH，复位值为0000 0000B）各位定义如表10-1所示：
➢ P1nASF(n=0～7)，P1.0～P1.7为功能控制位： ✓ 当P1nASF=0,对应引脚为基本I/O。 ✓ 当P1nASF=1,对应引脚为ADC的相应输入通道。 ➢ P1ASF寄存器不能位寻址，可采用字节操作。实际程序中可采用控制
（2）中断优先级控制寄存器IP ➢ 中断优先级控制寄存器地址为B8H，可位寻址。 ➢ 其格式如表10-9所示：
• PADC：A/D 转换中断优先级控制位。 当PADC=0 时，A/D转换中断为最低优先级中断(优先级0) 当PADC=1 时，A/D转换中断为最高优先级中断(优先级1) 21
10.3 IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用
IAP15W4K58S4单片机的参考电压源是输入工作电压Vcc，一般不用外接 参考电压源。若Vcc不稳定，则在8路A/D转换的任意一个通道外接一个 稳定的参考电压源，来计算出此时的工作电压Vcc，再计算出其他A/D转 换通道的电压。
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➢ ADC_FLAG： A/D转换结束标志位。 ADC_FLAG=0，ADC转换没有结束。 ADC_FLAG=1，ADC转换结束。
• ADRJ=0，取8位结果（ADC_RES[7:0],）=256*Vin/Vcc • ADRJ=1，取10位结果（ADC_RES[1:0],ADC_REL[7:0],）
D =1024*Vin/Vcc 式中，Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工 作电压，用单片机工作电压作为模拟参考电压。
位与1相或实现置1的原理，如执行语句P1ASF | 1=0X01，使P1.作为 模拟输入通道。
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2. ADC控制寄存器ADC_CONTR ➢ ADC_CONTR寄存器主要用于设定ADC转换输入通道、转
换速度和启动、转换结束标志等。 ➢ ADC_CONTR寄存器（地址为BCH，复位值为0000 0000B）
换结果。若采取中断法，开ADC中断，在中断服务程序中读取转换结 果并清除ADC_FLAG位。
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10.3 IAP15W4K58S4单片机A/D转换的应用
【例1】 利用IAP15W4K58S4单片机中的ADC转换器对输入电压进 行测量并显示在数码管上。请编写单片机程序。
解：C语言源程序代码如下：
• #include "stc15w4k32s4.h"
0x02 //转换通道P1.2
• #define ADC_CHANNEL3
0x03 //转换通道P1.3
• #define ADC_CHANNEL4
0x04 //转换通道P1.4
• #define ADC_CHANNEL5
0x05 //转换通道P1.5
• #define ADC_CHANNEL6
0x06 //转换通道P1.6
4. A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL ➢ 特殊功能寄存器ADC_RES和ADC_RESL寄存器用于保存A/D转
换结果。 ➢ 其存储格式如下表10-6和9-7所示。
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➢ A/D转换结果计算公式如下： ADRJ=0，取10位结果（ADC_RES[7:0],ADC_REL[1:0]） D =1024*Vin/Vcc
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5. 与A/D转换中断相关的寄存器
（1）中断允许寄存器IE ➢ 中断允许寄存器IE地址为A8H，可位寻址。 ➢ 格式如表10-8所示：
• EA：CPU的中断总控制标志 EA=1，CPU 允许中断， EA=0，CPU 屏蔽所有的中断申请。
• EADC： A/D转换中断允许位 EADC=1 ，允许A/D转换中断， EADC=0 ，禁止A/D转换中断。 20
量之间的差值。 ➢ 一般是由于A/D转换器的分辨率有限引起的。 ➢ 量化误差在±1/2LSB(最低有效位)之间。