单片机原理与应用 主讲人：张荣刚 福建师范大学福清分校

单片机原理与应用 第一章 单片机的基础知识 第二章 STC15单片机增强型8051内核 第三章 STC15单片机的指令系统 第一章 单片机的基础知识 第二章 STC15单片机增强型8051内核 第三章 STC15单片机的指令系统 第四章 STC15系列单片机的中断系统 第五章 STC15系列单片机的定时计数器 第六章 STC15系列单片机的串行口 第七章 STC15系列单片机的AD转换 第八章 STC15系列单片机的PCA 第九章 STC15系列单片机的SPI接口 第十章 单片机应用系统设计与接口技术 福建师范大学福清分校

第一章 单片机的基础知识 第一节 认识单片机 福建师范大学福清分校

思考： 怎样才能将右图中芯片外接的8个LED点亮，并且使它们单灯循环左移点亮？ 福建师范大学福清分校

切入点 切入点 1.如何使要发光的LED点亮呢？ 2.如何让LED一个一个左移点亮呢？ 3.怎么让其自动实现呢？ 先让L7亮其余LED处于熄灭状态并维持一段时间，然后L7熄灭，点亮L6并且其余LED均处于熄灭状态并维持一段时间，这样不断循环运行，就能实现。 3.怎么让其自动实现呢？ 通过单片机来实现。 福建师范大学福清分校

汇编语言源程序 org 00h ajmp 30h org 30h Loop： mov a, #01h mov r2, #8 Output: mov P1, a rl a lcall Delay djnz r2, Output ljmp Loop Delay: mov r6, #0 mov r7, #0 DLoop: djnz r6, DLoop djnz r7, DLoop ret end 汇编语言源程序 福建师范大学福清分校

C语言源程序 #include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay(uint x) { uchar t; while(x--) for(t=0;t<120;t++); } void main() P1=0xfe; while(1) P1=(P1<<1)|(P1>>7); delay(500)； C语言源程序 福建师范大学福清分校

结论 按要求编制相应的程序，将程序代码（二进制或十六进制文件）装载到单片机中，单片机正常运行时，并且通过外接合适的电路，就可以完成所要实现的工作，进行自动控制，即单片机能实现智能控制。 福建师范大学福清分校

Keil uVision4 软件界面 福建师范大学福清分校

Proteus仿真软件界面 福建师范大学福清分校

Thank You ! 福建师范大学福清分校

第二节 微型计算机及单片机的定义 福建师范大学福清分校

1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”(ENIAC)在美国研制成功。ENIAC的问世，标志着计算机时代的到来。 福建师范大学福清分校

微型计算机基本组成 1946年6月，匈牙利籍数学家冯．诺依曼提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成的这一经典的计算机结构。 福建师范大学福清分校

微型计算机结构框架 1971年1月，Intel公司的德．霍夫将运算器、控制以及一些寄存器器集成在一块芯片上，即称为微处理器或中央处理单元（简称CPU），形成了以微处理器为核心的总线结构框架。 微型计算机由微处理器、存储器（ROM、RAM）和输入/输出接口（I/O接口）和连接它们的总线组成。微型计算机配上相应的输入/输出设备（如键盘、显示器）就构成了微型计算机系统。 福建师范大学福清分校

微处理器 微处理器由运算器和控制器两部分组成， 是计算机的控制核心。 1.运算器 运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器和寄存器等几部分组成，主要负责数据的算术运算或逻辑运算。 2.控制器 控制器是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个计算机系统操作。控制器由指令部件、时序部件和微操作控制部件等三部分组成。 福建师范大学福清分校

存储器(RAM、ROM) 存储器是微型计算机的仓库，包括程序存储器和数据存储器两部分。程序存储器用于存储程序和一些固定不变的常数和表格数据，一般由只读存储器（ROM）组成；数据存储器用于存储器运算中输入、输出数据或中间变量数据，一般由随机存取存储器（RAM）组成。 福建师范大学福清分校

输入/输出接口（I/O接口） 微型计算机的输入/输出设备（简称外设，如键盘、显示器等），有高速的也有低速的，有机电结构的，也有全电子式的，它们不能直接地同高速工作的CPU相连。为了保证CPU与外设间协调地工作。不同的外设需要不同的I/O接口。 福建师范大学福清分校

总线 CPU与存储器和I/O接口是通过总线相连的，包括地址总线、数据总线与控制总线。 1.地址总线（AB） 地址总线用作CPU寻址，地址总线的多少标志着CPU的最大寻址能力。 2.数据总线（DB） 数据总线用于CPU与外围器件（存储器、I/O接口）交换数据，数据总线的多少标志着CPU一次交换数据的能力，决定CPU的运算速度。 3.控制总线（CB） 控制总线用于确定CPU与外围器件交换数据的类型，主要为读和写两种类型。 福建师范大学福清分校

小结 一个完整的计算机是由硬件和软件两部分组成的，缺一不可。上面所述为计算机的硬件部分，是看得到、摸得着的实体部分，但计算机硬件只有在软件的指挥下，才能发挥其效能。计算机采取“存储程序”的工作方式，即事先把程序加载到计算机的存储器中，当启动运行后，计算机便自动地按照程序进行工作。 福建师范大学福清分校

微型计算机的应用形态 1.系统机 系统机是将微处理器、存储器、I/O接口电路和总线接口组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线和其它多块外设适配卡连接键盘、显示器、打印机、硬盘驱动器及光驱等输入/输出设备。 2.单片机 将微处理器、存储器、I/O接口电路和总线接口集成在一块芯片上，即构成单片微型计算机，简称单片机。 单片机的应用是嵌入到控制系统（或设备）中，因此属于专用计算机，也称为嵌入式计算机。单片机应用讲究的是高性能价格比，针对控制系统任务的规模、复杂性 选择合适的单片机，因此，高、中、低档单片 机是并行发展的。 福建师范大学福清分校

单片机的概念 单片机全称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），在一块芯片上，集成了CPU, RAM, ROM,定时器/计数器(C/T)和多种I/O。 一块芯片就是一台计算机（俗话说麻雀虽小，五脏俱全），它具有体积小、功能强、价格便宜等优点，被广泛应用在产品智能化和工业自动化上。 福建师范大学福清分校

STC15F2K60S2 单片机封装形式 STC15F2K60S2单片机有LQFP-44、LQFP-32、PDIP-40、SOP-28、SOP-32、SKDIP-28等封装形式 。 福建师范大学福清分校

Thank You ! 福建师范大学福清分校

第三节 单片机应用的开发工具 福建师范大学福清分校

一、Keil Vision4集成开发环境 福建师范大学福清分校

Keil Vision4软件开发流程 1.启动µVision4，创建并保存一个工程项目文件； 2.为工程项目选择目标器件； 3.为目标器件添加和配置启动代码； 4.创建并保存源程序文件； 5.把源程序文件添加到项目中； 6.配置目标硬件的工具选项； 7.编译项目并生成HEX或BIN目标文件 福建师范大学福清分校

调试过程 ◎ 单步运行：每按动单步运行按钮一次，系统执行一条指令，且调用子程序作为一条指令一次性完成。用于单步调试指令或观察指令运行状态。 ◎跟踪运行：每按动单步运行按钮一次，系统执行一条指令，但执行调用子程序指令时，会进入子程序中单步执行每一条指令。用于精确调试指令或观察指令运行状态。 福建师范大学福清分校

调试过程 ◎ 执行到光标处：可通过光标设置程序的执行目标处，按动该按钮时，从PC当前处开始执行，直至光标所在处。用于分段调试程序或观察程序运行状态。 ◎ 断点执行：在程序指令处用断点设置功能按钮设置断点，可设置多个断点。按动该按钮，从PC当前处开始执行，遇到断点即停止；再次按动又开始执行，遇到断点即停止。用于分段调试程序或观察程序运行状态。 福建师范大学福清分校

二、Proteus模拟仿真软件 Proteus ISIS软件可以仿真一个完整的单片机应用系统。 福建师范大学福清分校

Proteus使用步骤 1.利用Proteus ISIS软件绘制单片机应用系统的电原理图； 2.将用Keil C集成开发环境编译生成的机器代码文件加载到单片机中； 3.运行程序，进入调试。 福建师范大学福清分校

Thank You ! 福建师范大学福清分校