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单片机接口技术与汇编语言教程

1单片机基础

1.1单片机概述

单片机，全称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等主要计算机部件集成在一块芯片上的微型计算机系统。它具有体积小、功耗低、成本低廉、控制功能强大等特点，广泛应用于工业控制、家用电器、汽车电子、通信设备、医疗器械等领域。

1.1.1特点

集成度高：单片机将计算机的主要部件集成在一块芯片上，减少了外部组件，使得系统更加紧凑。

控制功能强大：单片机的CPU虽然简单，但通过编程可以实现复杂的控制逻辑和算法。

功耗低：适用于电池供电的便携式设备，延长设备工作时间。

成本低廉：大规模生产可以降低单片机的成本，使其在各种应用中具有经济优势。

1.1.2应用领域

工业控制：如自动化生产线、智能仪表等。

家用电器：如洗衣机、空调、微波炉等。

汽车电子：如发动机控制、安全系统、娱乐系统等。

通信设备：如手机、路由器、调制解调器等。

医疗器械：如心电图机、血糖仪、血压计等。

1.2单片机的结构与工作原理

单片机的结构主要包括CPU、存储器、输入输出接口、定时器/计数器、中断系统等部分。

1.2.1CPU

CPU是单片机的核心，负责执行指令和控制整个系统。它包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器、程序计数器（PC）等。

1.2.2存储器

单片机的存储器分为程序存储器和数据存储器。程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储数据和中间结果。

1.2.3输入输出接口

输入输出接口用于单片机与外部设备的通信，包括并行接口、串行接口、定时器/计数器等。

1.2.4定时器/计数器

定时器用于产生定时信号，计数器用于对外部事件进行计数。它们可以用于控制系统的定时操作或测量外部信号的频率。

1.2.5中断系统

中断系统允许单片机在执行程序时响应外部事件，提高了系统的实时性和响应速度。

1.2.6工作原理

单片机的工作原理是通过执行存储在程序存储器中的指令序列来控制数据的处理和输入输出操作。当单片机上电或复位后，它会从程序存储器的起始地址开始执行指令，直到遇到停止指令或循环指令。

1.3单片机的选型与应用

选择单片机时，需要考虑的因素包括处理能力、存储容量、功耗、成本、可用的开发工具和库等。

1.3.1选型指南

处理能力：根据应用的复杂度选择合适的CPU速度和指令集。

存储容量：评估程序和数据存储需求，选择具有足够存储空间的单片机。

功耗：对于电池供电的设备，选择低功耗的单片机以延长电池寿命。

成本：考虑单片机的单价和开发成本，选择性价比高的产品。

开发工具和库：确保有可用的开发工具和库支持，以简化开发过程。

1.3.2应用案例

1.3.2.1案例：温度控制系统

假设我们需要设计一个温度控制系统，用于控制一个加热器，使其保持在设定的温度范围内。我们可以使用单片机来实现这一功能。

;温度控制系统示例代码

;使用8051单片机

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPTIMER0_ISR

MAIN:

MOVTMOD,#01H;设置定时器0为模式1

MOVTL0,#18H;设置定时器0的低8位初值

MOVTH0,#FCH;设置定时器0的高8位初值

SETBTR0;启动定时器0

SETBET0;允许定时器0中断

SETBEA;开启总中断

MOVR0,#0;初始化温度传感器读数寄存器

MOVR1,#100;设置目标温度为100度

SJMP$

TIMER0_ISR:

CLREA;关闭总中断

MOVA,R0;读取温度传感器读数

CJNEA,#R1,TEMP_LOW;比较读数与目标温度

SJMPTEMP_OK

TEMP_LOW:

SETBP1.0;加热器开启

SJMPTEMP_OK

TEMP_HIGH:

CLRP1.0;加热器关闭

SJMPTEMP_OK

TEMP_OK:

MOVTL0,#18H;重新设置定时器0的低8位初值

MOVTH0,#FCH;重新设置定时器0的高8位初值

SETBEA;开启总中断

RETI;返回中断

END

1.3.3解释

在上述示例中，我们使用8051单片机的定时器0来定期读取温度传感器的读数，并与目标温度进行比较。如果温度低于目标温度，加热器将被开启；如果温度高于目标温度，加热器将被关闭。通过这