項目一認識單片機及其開發工具 項目一認識單片機及其開發工具 項目學習目標 任務一了解MCS 51單片機的外部引腳單片微型計算機 Single ChipMicrocomputer 簡稱單片機 是一種集成電路芯片 它采用超大規模技術把具有數據處理力的微處理器 CPU 隨機存儲器 RAM 只讀存儲器 ROM 定時 計器 輸入 輸出電路以及中斷系統等電路集成到一塊芯片上 構成一個最小卻完善的計算機系統 目前世界上生產單片機的廠商很多 我們以目前最流行 應用最為廣泛的Intel公司生產的MCS 51單片機為例來介紹單片機的基本知識 項目基本技能 MCS 51是高檔8位單片機 但由于受到集成電路芯片引腳數目的限制 所以有許多引腳具有第二功能 MCS 51的引腳和實物如圖1 1所示 圖1 1MCS 51引腳和實物圖MCS 51的40個引腳大致可以分為電源 時鐘 I O口 控制總線等幾個部分 1 電源引腳 VCC和VSS 2 時鐘振蕩電路引腳 XTAL1和XTAL2在使用內部振蕩電路時 XTAL1和XTAL2用來外接石英晶體和微調電容 振蕩頻率為晶振頻率 振蕩信號送至內部時鐘電路產生時鐘脈沖信號 3 控制信號引腳 RST VPD 和RST為復位信號輸入端 VPD為內部RAM的備用電源輸入端 ALE為地址鎖存信號 為8751內部EPROM編程時的編程脈沖輸入端 外部程序存儲器的讀選通信號 當訪問外部ROM時 產生負脈沖作為外部ROM的選通信號 為訪問程序存儲器的控制信號 當為低電平時 CPU對ROM的訪問限定在外部程序存儲器 當為高電平時 CPU對ROM的訪問從內部0 4KB地址開始 并可以自動延至外部超過4KB的程序存儲器 VPP為8751內EPROM編程的21V電源輸入端 4 I O口引腳 P0 P1 P2和P3 表1 1P3口的第二功能 任務二了解單片機開發系統常用工具 1 單片機常用芯片ATMEL公司生產的以MCS 51內核的系列單片機 如AT89C51 AT89S51等 在原基礎上增強了許多特性 如時鐘 更優秀的是由Flash存儲器取帶了原來的ROM 尤其是AT89S51支持ISP功能表1 2ATMEL系列單片機 2 單片機開發系統單片機開發系統主要由主機 在線仿真器和通用編程器等組成 如圖1 2所示 單片機開發系統包括通用型和專用型 通用型 配備有多種在線仿真頭和相應的開發軟件 使用時 只需更換系統中的仿真頭 就能夠開發相應的單片機系統或可編程器件 專用型 只能仿真一種類型的單片機 圖1 2單片機開發系統組成框圖 3 仿真器仿真器是通過仿真軟件的配合 用來模擬單片機運行并可進行在線調試的工具 仿真器一端連接計算機 另一端通過仿真頭連接單片機目標板 其中 計算機 仿真器和仿真頭可以代替單片機在單片機目標板上演示出程序運行效果 具有直觀性 實時性和調試效率高等優點 圖1 3所示為常見的仿真器 圖1 3常見的仿真器 4 編程器將十六進制或二進制機器代碼燒寫入單片機程序存儲器中的設備稱為編程器 俗稱燒寫器 圖1 4所示為常見的編程器 圖1 4常見的編程器 任務三WAVE仿真開發軟件安裝與使用 WAVE是一種單片機仿真開發軟件 其突出特點包括 采用Windows版本 界面友好 統一 提供了全集成化開發環境 集編輯 編譯 下載 調試于一體 具有項目管理功能 為用戶的資源共享 課題重組提供強有力的手段 具有功能強大的編輯器 并支持ASM C語言混合編程 具有豐富的窗口顯示方式 能多方位 動態地顯示仿真的各種過程 雙工作模式 軟件模擬仿真和硬件仿真 具有邏輯分析儀綜合調試功能 可以通過交互式軟件菜單窗口對系統硬件的邏輯或時序進行同步實時采樣 并能實時在線調試分析 具有程序跟蹤功能 以總線周期為單位 實時記錄仿真過程中CPU發生的總線事件及觸發條件 跟蹤窗口可收集顯示追蹤的CPU指令記憶信息 具體的按照與使用參見課本 知識點一數制與編碼 1 數制數制就是人們利用符號計數的一種科學方法 在日常生活中 采用的計數方法是十進制數 計算機中使用二進制計數方法 1 十進制 DecimalNumber 十進制數基數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 逢10進1 2 二進制 BinaryNumber 二進制數用兩個數碼0和1表示 逢2進1 3 十六進制 HexadecimalNumber 十六進制數基數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 逢16進1 2 數制之間的相互轉換 1 二進制數 十六進制數轉換為十進制數轉換方法 將二進制數 十六進制數按權展開 寫成多項式的形式 再把每一項的值相加 2 十進制數轉換為二進制數轉換方法 把十進制數分為小數部分和整數部分 整數部分采用 除2取余 的方法 然后將所有余數按照從后到前的順序排列 小數部分采用 乘2取整 的方法 將所有取出的整數按照順序排列 3 二進制數與十六進制數之間的相互轉換 十六進制數轉換為二進制數時 將二進制數的整數部分自右向左每4位一組 不足4位的在左面用零補足 小數部分自左向右每4位一組 不足4位在右面補零 將十六進制數轉換為二進制數時 只需把每一位十六進制數寫成對應的4位二進制數即可 2 計算機中的數據編碼 1 帶符號數的編碼表示在計算機中 對于帶符號數來說 一般用最高位表示數的正負 對于正數 最高位規定為 0 對于負數 最高位為 1 例如 D1 57H D2 57H 在計算機中分別表示為 D1 01010111 D2 11010111 這種將高位定義為符號位的二進制數稱為帶符號的二進制數 又稱為機器數 原來的數稱為真值 帶符號的二進制數有以下3種表示方法 原碼 就是將真值的正負符號 分別按照規定用 1 和 0 代替 數值部分和真值完全相同 反碼 正數的反碼與原碼相同 負數的反碼是原碼的符號位數不變 其余各位按位取反 如 56H 反 56H 原 01010110B 56H的原碼為11010110 則 56H的反碼為10101001 補碼 補碼的定義為 正數的補碼與原碼相同 負數的補碼等于它的反碼加1 如 23H的反碼為11011100 它的補碼為11011101 2 英文字符的表示 ASCII碼計算機內部的數據均采用二進制代碼表示 但通過輸入設備 如鍵盤 輸入的信息和通過輸出設備 如顯示器 打印機 輸出的信息既有字母 數字 又有漢字及各種控制字符 為了便于計算機系統和操作者之間的信息交換 需要將數字 字母及各種符號進行統一編碼 目前 在計算機中普遍采用 美國信息交換標準代碼 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 簡稱ASCII碼 3 BCD碼 BinaryCodedDecimal 計算機系統中 各種數據都要轉換為二進制數碼才能進行處理 但考慮到人們習慣于使用十進制數 因此在計算機的輸入 輸出端仍然采用十進制數 這就是BCD碼 它是用4位二進制代碼來分別表示十進制數中的10 0 9 個數碼 全稱為二 十進制編碼 簡稱為BCD碼 如 4的BCD碼是0100 9的BCD碼是1001注 在BCD碼中 不使用1010 0AH 1111 0FH 知識點二單片機最小應用系統簡介 由于AT89CXX和AT89SXX系列單片機內部有ROM EPROM 構成最小應用系統時 只需要3個條件 一是電源 二是時鐘 三是復位 單片機最小應用系統如圖1 8所示 單片機最小應