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《单片机原理与应用》ppt课件

单片机概述

单片机基本原理

指令系统与汇编语言程序设计

C语言程序设计在单片机中的应用

单片机中断系统与定时器/计数器应用

单片机串行通信原理与应用

单片机扩展技术与应用实例分析

contents

目

录

01

单片机概述

定义

单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等计算机主要部件集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机系统。

发展历程

从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代的高性能16位、32位单片机，单片机的性能不断提高，应用领域也不断扩展。

物联网

作为物联网终端节点，实现数据采集、传输和控制等功能。

汽车电子

如车身控制、发动机控制、安全系统等。

医疗设备

如医疗监护仪、便携式医疗设备等。

工业控制

如电机控制、温度控制、压力控制等。

智能家居

如智能照明、智能安防、智能家电等。

采用哈佛结构，具有高性能、低功耗、易于扩展等优点，广泛应用于工业控制、智能家居等领域。

8051系列

采用精简指令集（RISC）结构，具有高速度、低功耗、强抗干扰能力等特点，适用于汽车电子、医疗设备等领域。

PIC系列

采用先进的RISC结构，具有高速度、低功耗、丰富的外设接口等特点，适用于物联网等领域。

AVR系列

采用高性能的32位RISC结构，具有强大的处理能力和丰富的外设接口，适用于高端嵌入式系统等领域。

ARM系列

02

单片机基本原理

包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、控制单元等。

微处理器内核结构

介绍单片机的指令集，包括数据传送、算术运算、逻辑运算、位操作等指令，以及不同的寻址方式如立即寻址、直接寻址、寄存器寻址等。

指令集与寻址方式

阐述中断的基本概念、中断源、中断优先级以及中断处理流程，同时介绍异常处理机制。

中断与异常处理

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用于存放单片机的程序代码，通常是只读存储器（ROM）或闪存（Flash）。

程序存储器

用于存放单片机的数据，包括变量、数组、堆栈等，通常是随机存取存储器（RAM）。

数据存储器

用于控制单片机的特定功能或模块，如定时器、计数器、串行通信等。

特殊功能寄存器

并行I/O接口

阐述串行通信的基本原理、通信协议以及串行输入/输出接口电路的实现方式。

串行I/O接口

模拟I/O接口

介绍模拟量与数字量之间的转换原理及实现方式，包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。

介绍并行输入/输出接口电路的原理及实现方式，包括基本输入/输出端口、可编程输入/输出端口等。

阐述单片机的时钟源、时钟分频器以及时钟信号的产生与分配方式。同时介绍外部时钟源与内部时钟源的选择与应用。

时钟电路

介绍单片机的复位方式、复位源以及复位电路的实现方式。同时阐述复位对单片机状态的影响及复位后的初始化操作。

复位电路

03

指令系统与汇编语言程序设计

03

指令的分类

根据指令的功能和性质，可以将指令分为数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、控制转移类等。

01

指令系统的基本概念

指令是计算机执行某种操作的命令，指令系统是计算机所能执行的全部指令的集合。

02

指令格式

指令通常由操作码和操作数两部分组成，操作码指明操作的性质，操作数表示操作的对象。

寻址方式

寻址方式是指确定操作数有效地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等。

数据传送类指令

数据传送类指令用于在存储器、寄存器和I/O端口之间传送数据，如MOV指令。

堆栈操作

堆栈是一种特殊的数据结构，用于暂存数据和地址，堆栈操作包括入栈和出栈两种。

加法指令

用于两个操作数相减，如SUB指令。

减法指令

乘法指令

除法指令

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03

用于两个操作数相除，如DIV指令。

用于两个操作数相加，如ADD指令。

用于两个操作数相乘，如MUL指令。

逻辑或指令

用于两个操作数按位进行逻辑或运算，如OR指令。

异或指令

用于两个操作数按位进行异或运算，如XOR指令。

逻辑非指令

用于对一个操作数进行逻辑非运算，如NOT指令。

逻辑与指令

用于两个操作数按位进行逻辑与运算，如AND指令。

无条件转移指令

无条件地将程序转移到指定的地址执行，如JMP指令。

条件转移指令

根据某个条件判断的结果来决定程序是否转移到指定的地址执行，如JZ（零转移）、JNZ（非零转移）等。

子程序调用与返回

子程序是一段可以独立执行的程序段，通过调用指令CALL实现子程序的调用和返回。在调用子程序时，需要将返回地址压入堆栈；在子程序返回时，再从堆栈中弹出返回地址并执行返回操作。

04

C语言程序设计在单片机中的应用

如KeilC51、IAREmbeddedWorkbench等，根据目标单片机型号和开发需求选择合适的编译器。

选择合适的编译器

安装编译器及相