《单片机原理及应用》课件.ppt

单片机原理及应用

课程概述与教学目标课程概述本课程旨在帮助学生理解单片机的工作原理，掌握单片机应用开发的基本技能，培养学生独立解决单片机应用问题的能力。教学目标1.掌握单片机基本概念和体系结构

2.熟悉常用单片机指令系统和汇编语言程序设计

3.掌握单片机常用的外设接口技术

4.能够独立完成简单单片机应用系统的开发

单片机发展历史回顾11971年Intel推出了世界上第一个单片机4004，标志着单片机时代的开始。21976年Intel推出8080单片机，被广泛应用于各种领域。31981年Intel推出8051单片机，成为至今最受欢迎的单片机之一。41990年代随着技术的进步，单片机性能不断提升，应用领域不断扩展。

单片机的应用领域工业自动化机器人控制，生产线自动化，PLC等。消费电子手机，电脑，家电，玩具等。汽车电子发动机控制，安全系统，仪表盘等。医疗设备医疗仪器，诊断设备，康复设备等。

单片机的基本概念单片机是一种将中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出(I/O)接口和定时器/计数器等功能集成在一块芯片上的微型计算机，通常被称为微控制器。它具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。

单片机系统的组成部分CPU中央处理器，负责执行指令，控制整个系统运行。存储器程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)，用于存储程序和数据。I/O接口负责与外部设备进行数据交换。定时器/计数器用于控制时间和计数事件。

CPU的基本结构CPU是单片机系统的核心，主要由运算器、控制器和寄存器组组成。运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制程序的执行顺序，寄存器用于临时存储数据。

存储器的分类与特点程序存储器(ROM)，用于存储程序和常数数据，具有非易失性，断电后数据不会丢失。数据存储器(RAM)，用于存储程序运行过程中的临时数据，具有易失性，断电后数据丢失。EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)，介于ROM和RAM之间，具有可重复擦除编程的特点。

I/O接口的基本概念I/O接口是单片机与外部设备进行数据交换的桥梁，通过I/O接口，单片机可以控制外部设备，获取外部信息。

8051单片机的特点与架构18位单片机，采用哈佛结构，程序存储器和数据存储器独立寻址。2拥有4个8位I/O口，可直接控制外部设备。3内置2个定时器/计数器，可用于时间测量和计数。4内置UART接口，支持串行通信。5具有中断系统，可对外部事件做出及时响应。

8051单片机的引脚功能8051单片机共有40个引脚，每个引脚都有特定的功能，包括电源引脚、复位引脚、时钟引脚、I/O口、中断引脚等。通过这些引脚，单片机可以与外部电路连接，实现各种功能。

8051的内部结构8051的内部结构主要包括CPU、存储器、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等。这些部分相互协作，完成单片机的基本功能。

时钟电路与复位电路时钟电路为单片机提供工作时钟，决定了单片机的运行速度。复位电路用于将单片机复位到初始状态，确保单片机正常工作。

程序存储器的组织8051的程序存储器(ROM)通常由外部存储器芯片构成，容量可扩展。ROM用于存储程序和常数数据，断电后数据不会丢失。

数据存储器的组织8051的数据存储器(RAM)主要用于存储程序运行过程中产生的临时数据，断电后数据丢失。RAM可以分为内部RAM和外部RAM，内部RAM位于芯片内部，容量有限，外部RAM通常通过外部存储器芯片扩展。

特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)用于控制单片机的各种功能模块，如定时器、串行口、中断系统等。每个SFR都有特定的地址，程序可以通过对SFR进行读写来控制相应的模块。

8051的工作模式8051具有多种工作模式，不同的工作模式会影响单片机的功能和性能。常用的工作模式包括：普通模式、扩展模式、混合模式等。

指令系统概述8051的指令系统包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、位操作指令、控制转移指令等，这些指令可以完成各种操作，实现程序的功能。

寻址方式详解1立即寻址指令中直接包含操作数。2直接寻址操作数的地址直接在指令中给出。3寄存器寻址操作数存储在寄存器中。4寄存器间接寻址操作数的地址存储在寄存器中，指令中指定的是寄存器。5相对寻址操作数的地址由PC寄存器加上偏移量得到。

数据传送指令数据传送指令用于将数据从一个存储位置传送到另一个存储位置，包括MOV、XCH、PUSH、POP等指令。

算术运算指令算术运算指令用于进行加、减、乘、除等算术运算，包括ADD、SUB、MUL、DIV等指令。

逻辑运算指令逻辑运算指令用于进行逻辑运算，如