单片机应用技术学程 第1章至第5章,主编,学习任务1 单片机应用步骤解析 学习任务2 单片机应用仿真工具软件的使用 学习任务3 内部RAM模拟仿真操作 学习任务4 循环流水灯设计制作 学习任务5 显示电路设计制作,学习任务1 单片机应用步骤解析,学习任务描述 教学导航 1.1 学习准备 1.2 计划实施 1.3 评价反馈 1.4 知识拓展 单片机产品开发工具仿真器及其应用,学习任务描述,01D05_Embed_1.jpg,教学导航,01D05_Embed_2.jpg,教学导航,表格,1.1 学习准备,1.1.1 单片机概念 单片机早期定义是：将计算机的主要部件（CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出接口电路等）集成在一块大规模集成电路中，形成芯片级的微型计算机称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），简称单片机。但单片机中这些功能模块与计算机又有所不同，表1-1所示为单片机与计算机相应功能模块作用对照表。,1.1 学习准备,表1-1 单片机与计算机功能模块作用对照表,表1-1 单片机与计算机功能模块作用对照表,1.1 学习准备,(小提示： 1)单片机概念的理解。 2)在8位、16位单片机中“位”的含义。 3)单片机内部还有时钟、中断系统、看门狗、编程接口等模块。 1.1.2 单片机特点 单片机之所以应用广泛，是因为与其特点密不可分。单片机主要有以下几个显著特点： 1)小巧灵活，成本低，易于产品化，有优异的性能价格比。 2)集成度高，有很高的可靠性，能在恶劣的环境下工作。,1.1 学习准备,3)控制功能强，特别是集成了A/D转换、D/A转换等功能接口电路，使用更方便有效，指令面向控制对象，可以直接对功能部件操作，易于实现从简单到复杂的各类控制任务。 4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 1.1.3 常用的几种单片机类型 单片机品种繁多，有50多个系列，300多个型号。在用途上分为通用型和专用型两大类，通常所说的单片机即指通用型单片机，是把可开发的资源全部提供给使用者的微控制器。专用单片机是为过程控制等特殊需要而设计的单片机，用于大批量成型的电子产品，并只能用于该产品，不能用来开发设计其他产品。 1)51系列单片机。,1.1 学习准备,2)AVR单片机。 3)PIC单片机。 4)Philips 80C51系列单片机。 5)EM78系列OTP单片机。 6)其他与MCS-51兼容的单片机。 1.1.4 单片机封装类型 单片机作为一个集成电路芯片，其常用的封装形式有以下几种，如图1-1所示。 (1)DIP(Dual In-line Package)封装。,1.1 学习准备,图1-1 单片机芯片封装形式,2)PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)封装。 3)SOP(Small Outline)封装。,1.1 学习准备,4)QFP(Quad Flat Package)封装与PFP(Plastic Flat Package)封装。 (小提示： 1)目前应用最多的是MCS-51系列单片机(含兼容)，PIC系列单片机发展势头很旺，另外AVR单片机和美国Microchip公司的MSP430系列单片机应用也比较广泛。 2)不同系列的单片机应用的步骤过程是相同的，学会了一种类型单片机，再学习其他类型将很容易。 3)开始学习单片机时多用DIP封装，便于拔插。 1.1.5 单片机开发产品的过程,1.1 学习准备,单片机主要用于智能化的电子产品设计，或自动化的控制装置设计。用单片机设计电子产品与以往电子产品设计不同，除了设计硬件电路外，还需要设计软件，需要专用设备，如开发系统、计算机、编程器、仿真器等。,1.1 学习准备,图1-2 单片机开发产品过程示意图,1)设计硬件电路。 2)设计程序并编译产生目标文件。 3)编程(程序下载)。 4)通电运行和检查。 (小提示： 1)程序设计扩展是初学单片机的重点。,1.1 学习准备,2)图1-2所示是单片机应用产品的开发过程，对初学者的重点则是电路设计、程序设计和系统功能联调这3部分。,1.2 计划实施,1.2.1 认识AT89S51单片机 图1-3所示是AT89S51单片机引脚排列图，它的DIP封装图如图1-1a所示。它有P0、P1、P2、P3共4个8位输入/输出口，可以通过它们进行8位一起输入/输出，也可以通过口位编号进行1位的输入/输出。位编号如下。,1.2 计划实施,01D05_Embed_5.jpg,(小提示：,1.2 计划实施,1)单片机就是通过输入/输出口对外部电路进行检测与控制，分为输入和输出，都是把信息转换为对应的电平信号：0低电平，1高电平。 2)输入/输出可以通过P0P3进行8位的操作，也可以通过引脚编号进行1位操作。,1.2 计划实施,01D05_Embed_6.jpg,1.2 计划实施,图1-5 P1口控制的8个小灯示意图,1.2.2 51系列单片机中数据的表示方式 在51系列单片机内部，数据都是以8位二进制形式存在的。,1.2 计划实施,表1-2 十进制数、十六进制数、二进制数对应关系表,(小提示： 1)在汇编语言程序设计中，所有数据不能超出8位二进制数(字节)的范围，如从P1口输出300，300超过范围，失去意义。,1.2 计划实施,2)在C语言程序设计中，数据不能超过变量定义类型规定的范围，否则也达不到设想的功能要求。 3)对上述两种情况，编译系统不会指出程序错误，但运行达不到设想效果。 小练习,1.2 计划实施,01D05_Embed_8.jpg,1)将下列十进制数转换为二进制和十六进制(汇编语言)： 100 = = 。64 = = 。,1.2 计划实施,256 = = 。16 = = 。 2)将下列十进制数转换为十六进制(C语言)： 100 = 。64 = 。 256 = 。16 = 。 3)将下列二进制数和十六进制数相互转换： (小提示： 4)在图1-7所示中，假定口输出“1”使小灯亮，输出“0”使灯熄灭。 P1口输出10011100B，指出哪几个小灯亮？ P1口输出32H，指出哪几个小灯亮？ P1口输出100，指出哪几个小灯亮？ 比较上面3种输出控制，谈谈自己的思考。,1.2 计划实施,小练习,1.2 计划实施,01D05_Embed_9.jpg,1.2.3 编程下载操作练习,1.2 计划实施,“编程”就是将单片机能够执行的目标文件（机器语言）下载到芯片内部。早期编程都是通过专用设备编程器来进行的，目前的单片机应用系统一般在系统上预留ISP（在系统编程）或IAP（在应用编程）接口，直接进行程序下载。 跟我做1用编程器下载程序,1.2 计划实施,01D05_Embed_10.jpg,1.2 计划实施,01D05_Embed_11.jpg,1)选择器件。 2)装载目标文件。,1.2 计划实施,3)单击“写入”图标，将缓冲区中的机器码下载到芯片中(如芯片内部有程序时，应先擦除，再写入。 4)将芯片从编程器中取下，插到实验板上，通电观察运行情况。 5)在编程器上将芯片内容擦除，不写入，插到实验板上，描述小灯运行情况。 跟我做2用ISP接口下载程序,1.2 计划实施,01D05_Embed_12.jpg,1.2 计划实施,01D05_Embed_13.jpg,1)用USB连接线将实验板与计算机连接起来。,1.2 计划实施,2)双击计算机桌面上图1-9所示的图标，弹出如图1-10所示的ISP编程软件操作窗口。,1.2 计划实施,图1-10 ISP编程软件操作窗口,1)单击“选择芯片”选择框，选中“AT89S51”。,1.2 计划实施,2)单击“调入Flash”按钮，弹出如图1-11所示的“打开”文件对话框，选中sy1.hex文件，单击“打开”按钮，将文件装入缓冲区。,1.2 计划实施,图1-11 “打开文件”对话框,3)单击如图1-10所示的“自动”按钮，将缓冲区程序下载到芯片中。,1.2 计划实施,4)程序下载结束后自动进入运行。 小思考,1.2 计划实施,01D05_Embed_16.jpg,1.2.4 电子产品功能及制作步骤分解 跟我分析电子产品功能分析与制作步骤分解,1.2 计划实施,1)单片机系统。 2)温度测量。 3)数据显示。 4)声光报警。 5)温度范围设定修改。 6)温度参数保存。 7)数据传送。,1.2 计划实施,01D05_Embed_17.jpg,1)LED小灯显示控制。 2)显示电路设计。,1.2 计划实施,3)键盘电路设计。 4)存储器接口设计。 5)A/D转换接口设计。 6)串行通信接口设计。 7)系统综合调试。 (小提示：,1.3 评价反馈,1)试简单说明单片机应用过程中有哪些环节。 2)对于图1-7所示的控制电路，设“1”亮、“0”灭。 3)如何理解单片机概念的？ 4)单片机内部的存储器有ROM、RAM，它们的含义是什么？它们的用途分别是什么？ 5)AT89S51单片机中的数都是以字节为单位的，它们以什么形式存在呢？ 6)简述二进制数与十六进制数的关系，有什么启发？先写出几个单字节的十六进制数，再写出它们的二进制数。 7)C51语言中数据常用十进制和十六进制数表示，C语言中十六进制数如何表示？将上例中的数，写出其C语言十六进制的表示形式。 8)举几个日常生活中遇到的单片机产品的例子。,1.4 知识拓展 单片机产品开发工具仿真器及其应用,01D05_Embed_18.jpg,学习任务2 单片机应用仿真工具软件的使用,学习任务描述 教学导航 2.1 学习准备 2.2 计划实施 2.3 评价反馈 2.4 知识拓展 WAVE开发环境简介,学习任务描述,01D05_Embed_19.jpg,教学导航,01D05_Embed_20.jpg,教学导航,表格,2.1 学习准备,2.1.1 Keil C51软件仿真集成开发环境介绍 1.Keil C51软件仿真集成开发环境,2.1 学习准备,图2-1 Keil C51集成开发窗口,2.Keil Vision2开发环境中单片机应用系统软件开发步骤,2.1 学习准备,1)新建一个项目文件，从设备库中选择目标设备(CPU芯片)，设置项目选项。 2)新建源程序文件。 3)将源程序添加到项目中。 4)设置编译环境，编译检查语法错误，直至产生目标文件。 5)目标文件模拟仿真，检查程序功能。 3.Keil Vision2软件常用菜单,2.1 学习准备,表2-1 Keil C51集成环境的文件菜单,2.1 学习准备,表2-2 Keil C51集成环境的编辑菜单,2.1 学习准备,表2-3 Keil C51集成环境的项目菜单,2.1 学习准备,2.1.2 Proteus ISIS硬件仿真集成开发环境介绍 1.Proteus ISIS硬件仿真集成开发环境,2.1 学习准备,01D05_Embed_44.jpg,2.Proteus ISIS主菜单与主工具栏,2.1 学习准备,01D05_Embed_45.jpg,表2-4 Proteus ISIS常用菜单命令、工具按钮、快捷键及功能说明表,2.1 学习准备,表2-4 Proteus ISIS常用菜单命令、工具按钮、快捷键及功能说明表,2.1 学习准备,3.Proteus ISIS Mode工具箱、方向工具栏、仿真运行工具栏,2.1 学习准备,图2-4 Mode工具箱与方向工具栏,图2-5 仿真运行工具栏,4.Proteus ISIS 集成环境中单片机应用系统硬件开发步骤 1)设置Proteus ISIS工作环境。 2)新建设计文件。 3)选择与放置电子器件，并进行编辑。 4)按照电路原理进行布线。 5)电气规则检查，排除电路设计中的错误，生成BOM文件。,2