单片机原理及应用课程学习指导书.doc

单片机原理及应用课程学习指导书 选用教材：薛钧义，张彦斌：系列单片微型计算机及其应用 前 言 “单片机原理及应用”主要介绍目前在工业控制和仪器仪表中广泛使用的单芯片微处理器（微控制器）的基本原理及使用方法。以国内目前使用最多的MCS-51单片机为例，对其芯片内部组成、存贮器空间分配、I/O口结构、信号动作时序、指令系统、定时器／计数器、串行通信接口、中断系统等进行了较深入的介绍；对一些常用的接口扩展芯片的原理及其在MCS-51系统中的使用方法进行了介绍；并对用MCS-51构成的单片机应用系统的设计基本考虑和设计方法进行了介绍。通过本课程的学习，学生应当能够掌握MCS-51单片机的基本工作原理，学会用MCS-51单片机来构成实用的微处理器应用系统，能够编写基本的系统监控程序，能使用仿真开发系统对所设计的软、硬件系统进行调试排错。 在学习这门课程时应注意以下几个特点： 1，应当紧扣芯片的系统功能来学习其各部分的工作原理。 2，通过各个特殊功能存贮器（SFR）的含义来提纲携领地把各部分内容串起来。 3，仔细分析和掌握执行不同指令时芯片接口信号的动作时序，它是系统硬件动作配合的基本依据，在系统设计时必须给以足够的重视。 4，注意其存贮空间分配和指令系统的特点，利用好这些特点来编写有效、可靠的软、硬件系统。 5，注意扩展系统设计的基本考虑和基本方法，能够根据系统功能要求选择合适的外围芯片，构成合理的硬件电路。 6，注意观察教材和各种参考书和参考资料上的实际应用电路，分析弄懂其工作原理，促进课程内容学习，积累应用知识。 这门课程和其它计算机课程具有共同的特点，就是“即死又活”。在刚开始学习时，有许多结构、功能、原理、规定等方面的内容，好象都是死的东西，必须要死记硬背；而在进一步学习编程和系统设计时又没有较容易掌握的“套路”，好象无法下手。我们在学习时就要注意“死的活学”，“活的靠死”。对于较死的内容，要结合功能、原理、动作过程等方面的特点，把它融合到这些相关的内容里面去，让它活起来，而不是死记硬背；对于太活的内容，要把它落实到一个个具体的问题上，通过解决具体问题来掌握基本的方法，逐步积累，在遇到新的问题时就不至于束手无策。当然这门课程是一门应用性很强的课程，实践应用对促进学习有很大的帮助，有条件的同学可以在学习的同时作一些软、硬件实验，相信一定会有更多的收获。 第一章 单片计算机概述 本章主要对单片机的基本概念、单片机与单板机的区别、MCS-51单片机的结构特点和性能特点、INTEL的MCS-XX单片微控制器的应用特点等方面做了一些介绍和比较。 在本章中应掌握以下内容： 1，微型计算机是由运算器、控制器、存贮器、输入输出接口四大部分组成的。微处理器（MPU 或称中央处理器CPU）中集成了运算器和控制器。用总线把存贮器和输入输出接口与CPU连接在一起就构成了微计算机。把它们安装在一块印刷电路板上就是所谓的单板机；把它们集成到一个芯片中就构成了单芯片微处理器或称单芯片微控制器，简称为“单片机”。 2，有许多不同种类的单片机。它们在规模、功能、性能、指令系统、管脚和尺寸、价格和应用环境等方面各有千秋。在绝大多数单片机中都集成有：CPU、存贮器、并行I/O接口、定时器／计数器、串行通信接口、中断管理器等功能部件。 3，单片机由于其体积小、功能强、环境适应力强、可靠性高、使用灵活方便等特点而广泛地被应用于工业控制、仪器仪表、家用电器、通信设备中。由于单片机的设计定位是小规模、多功能、单独使用，故一般不用它构成通用计算机系统。 4，在国内目前使用的最多的是INTEL公司的MCS-XX或与其兼容的单片机芯片。INTEL的MCS-XX单片机有MCS-48、MCS-51、MCS-96三个主要系列。其中MCS-48是第一代实用化的单片机，其功能相对较差，目前已很少使用。MCS-51是一个十分成熟的8位通用单片机，其硬件结构和指令系统能够满足绝大多数应用环境的要求，性能稳定可靠，价格便宜，配套外围芯片种类丰富，软硬件开发环境容易建立，在各种不同的领域内都得到了广泛的应用。目前国际上的一些大公司还推出了许多与其相兼容的增强型单片机芯片，说明尽管它已经出现了近20年，但还有着很强的生命力。MCS-96是一个16位的单片机芯片，它定位在高速工业控制应用上，在指令系统、功能单元、I/O接口、动作时序上都采用与MCS-51完全不同的方法实现，性能有了很大提高，但使用上不如MCS-51灵活，用法比较复杂，价格比较贵，目前在国内使用的软硬件开发环境也不如MCS-51，因此仅在MCS-51性能不够的情况下才使用它。 5，MCS-51系列单片机