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1、单片机原理及应用复习,2012.5,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,基本内容,一、单片机概述二、MCS-51单片机的硬件结构三、MCS-51单片机指令系统四、汇编语言程序设计五、MCS-51单片机系统扩展技术六、中断与定时七、MCS-51单片机IO扩展及应用八、串行通信及其接口九、MCS-51与DAIAD转换接口,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,一、单片机概述,1、什么是单片机2、单片机的组成结构3、MCS-51单片机系列1)P5 表1-1 MCS-51系列单片机分类2)80c51系列单片机特点4、单片机的应用特点
2、及应用领域,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,二、MCS-51单片机的硬件结构,CPU-中央处理单元，完成运算和控制功能内部数据存储器（RAM)低128B：按用途分三个区，通用寄存器区、位寻址区、堆栈/用户数据区。各区地址与主要用途。高128B：分布21个可寻址SFR。PSW、A、SP、PC功能与复位状态8031 无 EA-0 8051、8751、8951 4KB内部程序存储器（ROM）51系列 4K ROM；52系列 8K ROM2/3个16位定时器/计数器 具有定时、计数功能4个并行I/O端口P0、P1、P2、P3均有I/O功能，注意读引脚操作，P0外
3、接上拉电阻总线扩展ABP0+P2(16)DBP0(8)CB-ALE、PSEN、WR、DR、EA,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,串行口RXD、TXD全双工串行口串口数据传送方式与特点。中断控制系统5/6个中断源入口地址与中断控制时钟电路振荡器周期机器周期指令周期位处理器总线,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,三、MCS-51单片机指令系统,指令系统指令格式及机器指令集7种寻址方式确定操作数单元地址的方式。支持字节和位操作常用指令数据类传送MOV MOVC MOVX SWAP POP PUSH运算类ADD ADDC S
4、UBB DIV MUL DA逻辑运算ANL ORL XRL CPL RR RRC RL RLC控制类DJNZ CJNE JZ JNZ SJMP LJMP ACALL LCALL RET RETI位操作MOV SETB CLR JC JNC JB JNB JBC,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,四、汇编语言程序设计,伪指令汇编语言的编辑和汇编程序设计,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,例1：把内部RAM中起始地址为data的数据串传送到外部RAM以buffer为首地址的区域，直到发现$（24H）字符的ASCII码为止。
5、同时规定数据串的最大长度为32个字节。,程序设计：SUB1:MOV R0,#dataMOV DPTR,#bufferMOV R1,#20HLOOP:MOV A,R0CJNE A,#24H,LOOP1SLMP BACKLOOP1:MOVX DPTR,AINC R0INC DPTRDJNZ R1,LOOPBACK:RET,三、程序设计,例2：编写一程序，实现图示逻辑运算电路。程序如下：ORG0000HMOVC，P3.1ANLC，P1.1 CPLC MOV20H，C；暂存数据MOVC，F0 ORLC，/PANLC，RS1ANLC，20HANLC，RS0MOVP1.0，C；输出结果SJMP$,P3.1
6、P1.1F0PRS1RS0,&,1,&,&,P1.0,例3单循环定时程序,如单片机的晶振频率为6MHz,则一个机器周期是2s，因此一次循环的延迟时间为8 s,故该程序的延迟时间为8TIME(s),因此这个程序的最长定时时间为：82562048（s）,2、较长时间的定时程序,例4 较长时间的定时，通常采用多重循环的方法,1个机器周期,1个机器周期,2个机器周期,4个机器周期,2个机器周期,1个机器周期,1个机器周期,1个机器周期,(4256+2+1)2562s2s+2 s=525828(s),杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,五、MCS-51单片机系统扩展技
7、术,MCS-51系统扩展总线数据总线P0地址总线P2、P0控制总线ALE PSEN RD WR EAP0口的数据总线与地址总线通过锁存器复用存储器扩展扩展能力：16位地址线，寻址范围64KB存储器地址映像：高位片选地址+存储器片内地址形成16 位系统地址编址ROM与片外RAM独立编址，寻址空间为64KB片外RAM与I/O扩展统一编址，总寻址空间为64KB地址译码：线选法、译码法,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,五、MCS-51单片机系统扩展技术,扩展电路注意的问题读写控制片选控制地址的分配：地址是一个范围空间,例：试以一片Intel2716和一片Inte
8、l6116组成一个既有程序存储器又有数据存 储器的存储器扩展系统，请画出逻辑连接图，并说明各芯片地址范围。分析：2716（2KB）片选地址 片内地址 地址范围：1000HFFFFH 1XXXX 000H7FFHH 如：10000 1000H 17FFH 6116（2KB）片选地址 片内地址地址范围：0000H7FFFH 0XXXX 000H7FFHH 如：00000 0000H 07FFH,线选法,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,六、中断与定时,中断CPU暂停当前程序，转向中断处理程序，结束转回中断响应及响应条件中断源和中断入口地址中断响应优先级同级响应
9、顺序中断嵌套定时器/计数器功能计数，定时4种工作方式，TMOD设置，初值计算，初值重置方式程序设计中断方式、查询方式与中断相关的特殊功能寄存器：TCON/SCON/IE/IP,中断控制的寄存器：,与中断控制有关的控制寄存器有四个：,TCON-定时控制寄存器，IE-中断允许控制寄存器，IP-中断优先级控制寄存器，SCON-串行口控制寄存器。,1定时控制寄存器TCON,中断请求标志,触发方式选择,0 低电平1 下降沿,2串行口控制寄存器SCON,串行中断请求标志,3中断允许控制寄存器IE,4中断优先级控制寄存器（IP）,0 禁止，1允许,0 低级别，1高级别,中断服务函数,Cx51编译器支持在C源
10、程序中直接开发中断程序，中断程序定义语法：返回值 函数名 interrupt minterrupt m：定义中断函数修饰符，系统编译时把对应函数转化为中断函数，按51系统中断的处理方式自动把该函数安排在程序存储器的相应位置。该修饰符中，m的取值为031，对应的中断情况如下：编号 中断源 入口地址0 INT0 00031 T0 000BH2 INT1 0013H3 T1 001BH4 RI/TI 0023H5 T2 002BH PS：其它值预留例：void timer0（）interrupt 1,例1 设晶振频率fOSC=6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为500s的方波脉冲，并由P1.0
11、输出。以中断方式实现。,TMOD确定,T1控制,T0控制,控制字10H,要产生500s 的方波脉冲，只需在P1.0端以250s为间隔，交替输出高低电平即可实现。为此，定时间应为250s。使用6z晶振，则一个机器周期为2s，设待求计数初值为，则：,计算计数器的计数初值；,（216X）2us=250us 即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H所以，初值为：TH1=0FFH，TL1=83H,采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。,由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时器的启动和停止。TR11，启动；TR10，停止。,#include sbit P1_0=P
12、10;void timer1(void)interrupt 3 using 1 P1_0=!P1_0;TH1=0 xFF;TL1=0X83;void main(void)TMOD=0 x10;P1_0=0;TH1=0 xFF;TL1=0X83;EA=1;ET1=1;TR1=1;while(1);,C程序设计,例2设单片机的晶振为12MHz,要求在P1.0脚上输出周期为2ms的方波。,中断方式 time31.c查询方式 time32.c,例3：利用12MHz晶振，在P1.0脚上输出周期为2.5s，占空比为20%的脉冲信号。,见time34.c,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi U
13、niversity,七、MCS-51单片机I/O扩展及应用,键盘接口及其应用独立式按键，机械式按键键码识别流程及编程行列式按键，扫描法键码识别流程查询/中断方式电路连接LED接口及其应用共阴/共阳LED及其字形码静态显示动态显示电路及程序设计设计,键处理子程序流程图,七、MCS-51单片机I/O扩展及应用,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi University,八、串行通信及其接口,串行传输按位顺序传送数据分异步、同步距离远，数据线少。异步传送数据帧格式：起始位、数据位、校验位、停止位串行口的4种工作方式适用范围波特率选择,杭州电子科技大学 Hangzhou Dianzi Un
14、iversity,九、MCS-51与DA、AD转换接口,D/A转换转换原理：数字量 模拟电流，模拟电流 模拟电压用途：CPU只能进行数字量传送。CPU 数字量模拟量执行机构D/A转换器主要性能指标DAC0832接口电路及程序设计A/D转换A/D转换器的主要类型及适用性计数法-转换时间长，结构简单逐次逼近法-精度较高，转换速度中等双斜率积分法-精度较高，转换速度慢并行转换法-精度高，转换速度快，结构复杂V/F转换远距离传送用途：输入通道，传感器模拟量 数字量 CPUADC0809接口电路及程序设计,八、MCS-51与DAIAD转换接口,例：利用DAC0832设计锯齿波发生器。幅值-5V 0,频率
15、500Hz,fosc=12MHz分析：1）设计单缓冲控制电路 2）利用阶梯波近似实现 3）T=1/500=0.002s=2ms 设：阶梯数=256，增幅=28/256=1 则：每阶梯延时时间=2000us/256=7.8=8us,Vout,t,2ms,锯齿波发生器程序设计START：MOV A，#00H MOV DPTR，#00FEH；DA转换器地址LOOP0:MOV R1，00H；台阶数为256LOOP1：MOVX DPTR，A；送数据至DA转换器 INC A；台阶增幅 1 NOP NOP；8us延迟 NOP DJNZ R1，LOOP1；不到256个台阶产生下 一个台阶 SJMP START
16、；产生下一个周期 RET,八、MCS-51与DA、AD转换接口,例2：利用ADC0809设计8路巡回检测系统分析：1）接口电路设计 1）8路模拟量输入 2）采样数据存放在内部RAM 30H起始的40个单元中 3）转换数据传送方式：中断方式,不能采样,地址：FEF8H FEF9H FEFAH FEFFH,选通输入通道,启动A/D转换,等待A/D转换,中断允许设置,A/D转换结束，数据采样,调整通道指针,启动下一次A/D转换,主程序：ORG0000HLJMP MAINORG0013HLJMPINT1PGORG0030HMAIN:MOVSP,#60HMOVR0,#30HMOVR1,#08HMOV R2,#40SETBEASETBIT1;边沿触发SETBEX1MOVDPTR,#0FEF8HMOVX DPTR,A;启动A/DLJMP$END,中断数据采集程序：INT1PG:MOVA,DPTR MOVR0,A INCDPTR INCR0 MOVX DPTR,A DJNZR1,BACK0 MOV DPTR,#0FEF8 MOV R1,#08HBACK0:DJNZ R2,BACK1 MOV R2,#40 MOV R0,#30H BACK1:RETI,启动下一次,监测输入流程,
