1、 工程一 單片機根底知識及開發工具運用 義務2 單片機硬件構造 1認知單片機芯片，完成單片機最小系統電路設計，會正確選擇單片機型號 。 2了解51系列單片機引腳功能和內部構造，熟習CPU功能。 3熟習片內存儲器分配，了解特殊功能存放器。 4了解單片機時序概念，掌握單片機復位電路和低功耗技術運用。 學習目的一、義務描畫 經過對單片機LED發光二極管相應電路的練習，認識單片機最小系統。能對典型硬件電路進展分析，并認知各元器件的作用，掌握元器件參數選型設計。 一51系列單片機概述 1單片機概念 單片機是一種智能集成電路芯片。它將CPU、存儲器、輸入和輸出接口電路集成在同一塊芯片上，構成一個即小巧又很

2、完善的微型計算機硬件系統。簡稱：單片機。 由于單片機是做嵌入式運用，故又稱為嵌入式控制器。根據數據總線的寬度不同，單片機可分為8位機、16位機和32位機。 加強型單片機內部集成了ADC、DAC、中斷單元、定時單元等更復雜、更完善的電路 。二、相關知識特點： 在程序的控制下能準確、迅速、高效、單獨地完成現代工業控制所要求的智能化控制功能，完成程序設計者事先規定的義務。 在實踐運用中，可將單片機看作是一個可以經過軟件控制的智能多路開關AT89C51為32路，其引腳輸入/輸出數字為“1高電平+5V和“0低電平0V，可以直接驅動LED等負載。二、相關知識 一51系列單片機概述 2單片機特征 簡化了多而

3、繁雜的各類電路設計。 小巧靈敏、本錢低、功耗低、可靠性好，抗干擾性強，易于產品化，運用范圍廣。 智能化設備的中心，能組裝成各種智能測控設備及智能儀器儀表。 易擴展，很容易構成各種規模的運用系統，控制功能強。 具有通訊功能，可以很方便地實現多機和分布式控制，構成控制網絡和遠程控制。 二、相關知識 一51系列單片機概述 3. 如何選擇單片機 滿足市場對產品的要求 。 能否容易購買 。 性價比要高，開發費用低 。 印刷板設計容易，加密性能優良 。 引腳驅動才干大，盡量運用內部資源，減少外擴器件 。 產品有一定的晉級余地，開發周期短 任務溫度范圍廣，電源順應才干強。 二、相關知識 一51系列單片機概述

4、 4. 學習單片機方法 必需掌握數字電路和模擬電路方面的知識 。 學習和掌握單片機原理、硬件構造、接口電路和編程言語 。 熟習外圍硬件擴展接口和各類傳感器電路運用，盡能夠了解各學科中的控制工程、控制過程和方法。 。 軟件編程多練習，在反復練習中掌握程序設計 。 借助仿真軟件完成實際操作 。二、相關知識 一51系列單片機概述 5. 常用8051內核單片機類型 二、相關知識1MCS-51系列單片機 MCS-51是指由美國INTEL公司消費的一系列高性能8位單片機的總稱，也就是我們平常講的51系列單片機。所以人們習慣于用8051來稱謂MCS-51系列單片機。 2AT89系列單片機ATMEL公司將閃速

5、存儲器與MCS-51控制器相結合，開發消費了新型的8位單片機-AT89系列單片機，片內帶有可編程可擦寫只讀存儲器PEPROM。 常用ATMEL單片機芯片DIP封裝實物圖和引腳圖 5. 常用8051內核單片機類型 3STC系列單片機 STC系列單片機是深圳宏晶科技公司推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機，無需仿真器或公用編程器就可進展單片機運用系統的開發，方便了單片機的學習和運用。按照任務速度與片內資源配置的不同，STC系列單片機可分為：12T系列：STC89系列。6T系列：STC90系列。1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列。注：12

6、T是指一個機器周期需求12個時鐘。 5. 常用8051內核單片機類型 表1-2-2 常用STC系列單片機型號工作 電壓 （V）Flash 程序存儲器SRAM 字節EEP ROM普通定時器CCP/PCA/PWM/定時器A/D8 路看門狗內置復位STC89C52RC 5.5-3.5 8K 512 2K 3-有有STC11F04E5.5-4.14K2561K2-有有STC12C4052 5.5-3.54K256 1K22-ch-有有STC12C5A60S2 5.5-3.560K 1280 1K 22-ch 10位有有 二單片機內部構造 1單片機功能概述 STC12C5A60S2系列單片機是STC12

7、系列的典型產品，是高速/低功耗/超抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快812倍。內部集成MAX810公用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換250K/S，即25萬次/秒。 STC12C5A60S2主要目的 1加強型8051CPU，1T型 。任務電壓范圍寬：5.5V 3.5V可正常任務。 任務頻率范圍：035MHz，相當于普通8051的0420MHz。 用戶運用程序空間：60K字節Flash程序存儲器，1280字節SRAM，有1K的EEPROM功能。 通用I/O口36/40/44個，復位后為：準雙向口/弱上拉普通8051傳統I/O口。可設置成四種方式：準

8、雙向口、弱上拉、強推挽和強上拉，每個I/O口驅動才干均可到達20mA。 STC12C5A60S2主要目的 2ISP在系統可編程/ IAP在運用可編程 。時鐘源：外部高精度晶體和內部R/C振蕩器 。 共4個16位定時器。兩個與傳統8051兼容的16位定時器/計數器0和1，沒有定時器2，但有獨立波特率發生器，再加上2路PCA模塊可再實現2個16位定時器。 3個時鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘，獨立波特率發生器可以在P1.0口輸出時鐘。 STC12C5A60S2主要目的3外部中斷I/O口7路：除了傳統的下降沿中斷或低電平觸發中斷外，新增支持上

9、升沿中斷的PCA模塊。 PWM2路/ PCA可編程計數器陣列2路。可用來當2路D/A運用；可用來再實現2個定時器；也可用來再實現2個外部中斷上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持。 A/D轉換：8路高速10位A/D轉換250K/S，即25萬次/秒。 通用兩個全雙工異步串行口UART。 2.單片機內部構造圖3. 單片機CPU構造 CPU是單片機的中心部分，分為運算器和控制器兩部分。 運算器 運算器由算術/邏輯運算單元ALU、累加器ACC、存放器B、暫存器TMP1、TMP2和程序形狀存放器PSW組成。主要用來完成: 數據的傳送、算術/邏輯運算和位變量處置等操作。 3. 單片機CPU構造 留意：

10、匯編言語中對累加器ACC、存放器B和程序形狀存放器PSW必需詳細了解，掌握其運用。在C言語中只需知道有這么個概念，不要求深化。 2) 控制器 控制器是CPU的指揮中心，由指令存放器IR、指令譯碼器ID以及程序計數器PC等組成。完成：取指令存放IR譯碼ID執行指令操作再取指令的循環過程。 PC指到哪里，CPU就從哪里開場執行程序。單片機復位后，PC=0000H。 三單片機引腳功能及最小系統 1單片機封裝及引腳功能 三單片機引腳功能及最小系統 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明1P1.0/ADC0/CLKOUT2P1.0標準I/O口 PORT10ADC0ADC 輸入通道-0C

11、LKOUT2獨立波特率發生器的時鐘輸出。可通過設置WAKE_CLKO2位/BRTCLKO將該管腳配置為CLKOUT22P1.1/ADC1P1.1標準I/O口 PORT11ADC1ADC 輸入通道-13P1.2/ADC2/ECI/RxD2P1.2標準I/O口 PORT12ADC2ADC 輸入通道-2ECIPCA計數器的外部脈沖輸入腳RxD2第二串口數據接收端 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明4P1.3/ADC3/CCP0/TxD2P1.3標準I/O口 PORT13 ADC3ADC 輸入通道-3 CCP0外部信號捕獲(頻率測量或當外部中斷使用)、高速脈沖輸出及脈寬調制輸出T

12、xD2第二串口數據發送端5P1.4/ADC4/CCP1/SSP1.4標準I/O口 PORT14 ADC4ADC 輸入通道-4CCP1外部信號捕獲(頻率測量或當外部中斷使用)、高速脈沖輸出及脈寬調制輸出SSSPI同步串行接口的從機選擇信號 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明6P1.5/ADC5/MOSIP1.5標準I/O口 PORT15ADC5ADC 輸入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出從入(主器件的輸出和從器件的輸入)7P1.6/ADC6/MISOP1.6標準I/O口 PORT16ADC6ADC 輸入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入從出(主器件的輸入和從器

13、件的輸出)8P1.7/ADC7/SCLKP1.7標準I/O口 PORT17ADC7ADC 輸入通道-7SCLKSPI同步串行接口的時鐘信號 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明9P4.7/RSTP4.7標準I/O口 PORT47RST復位腳 10P3.0/RxDP3.0標準I/O口 PORT30RxD串口1數據接收端11P3.1/TxDP3.1標準I/O口 PORT31TxD串口1數據發送端12P3.2/INT0P3.2標準I/O口 PORT32INT0外部中斷0，下降沿中斷或低電平中斷13P3.3/INT1P3.3標準I/O口 PORT33INT1外部中斷1，下降沿中斷或

14、低電平中斷 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明14P3.4/T0/CLKOUT0P3.4標準I/O口 PORT34T0定時器/計數器0的外部輸入CLKOUT0定時器/計數器0的時鐘輸出。可通過設置WAKE_CLKO0位/T0CLKO將該管腳配置為CLKOUT0。15P3.5/T1/CLKOUT1P3.5標準I/O口 PORT35T1定時器/計數器1的外部輸入CLKOUT1定時器/計數器1的時鐘輸出。可通過設置WAKE_CLKO1位/T1CLKO將該管腳配置為CLKOUT1。16P3.6/WRP3.6標準I/O口 PORT36WR外部數據存儲器寫脈沖 三單片機引腳功能及最小

15、系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明17P3.7/RDP3.7標準I/O口 PORT37RD外部數據存儲器讀脈沖18XTAL2內部時鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當直接使用外部時鐘源時，此引腳可浮空，此時XTAL2實際將XTAL1輸入的時鐘進行輸出。19XTAL2內部時鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當直接使用外部時鐘源時，此引腳可浮空，此時XTAL2實際將XTAL1輸入的時鐘進行輸出。20Gnd電源負極，接地2128P2.0 P2.7Port2: P2口內部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口，也可作為高8位地址總線使用(A8 A15)。當P2口作為輸入/輸出口時，P

16、2是一個8位準雙向口。 三單片機引腳功能及最小系統管腳編號管腳名稱功 能 說 明29P4.4/NA標準I/O口 PORT44 30P4.5/ALEP4.5標準I/O口 PORT45ALE地址鎖存允許31P4.6/EX_LVD/RST2P4.6標準I/O口 PORT46EX_LVD外部低壓檢測中斷/比較器RST2第二復位功能腳39-32P0.0 P0.7/AD0AD7P0：P0口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數據復用總線使用。當P0口作為輸入/輸出口時，P0是一個8位準雙向口，內部有弱上拉電阻，無需外接上拉電阻。當P0作為地址/數據復用總線使用時，是低8位地址線A0A7，數據線的D0D7。

17、40VCC電源正極 三單片機引腳功能及最小系統 2單片機最小系統時鐘頻率小于12MHz時的單片機最小系統 用最少的元件組成的單片機系統被稱為單片機最小系統。 三單片機引腳功能及最小系統時鐘頻率高于12MHz時的單片機最小系統 四存儲器構造和特殊功能存放器 STC12C5A60S2單片機的程序存儲器和數據存儲器是各自獨立編址的。其一切程序存儲器都是片上Flash存儲器，不能訪問外部程序存儲器。 1. ROM 60KB的程序存儲器，其地址為0000H0EFFFH【通用固定存儲器地址分配如下：】 0000H 復位入口地址主程序入口0003H 外部中斷0中斷入口地址。000BH 定時/計數器0中斷入口

18、地址。0013H 外部中斷1中斷入口地址。001BH 定時/計數器1中斷入口地址。0023H 串行口中斷入口地址。 單元地址單元內容EFFFH0005H0004H0003H0002H0001H0000H更多的中斷向量地址見單獨的中斷章節 2 . 片內RAM 規定單元地址長度為8位 任務存放器區00H1F idata、data 位尋址區(20H2FH) bdata、idata、data 用戶區30H7FH idata、data1內部低128字節RAM引見-也稱通用RAM區 2內部高128字節RAM80HFFH idata3特殊功能存放器SFR 功能固定。每一個特殊功能存放器的形狀都與某一詳細的硬

19、件接口電路相關，用來對片內各功能模塊進展管理、控制和監視 。設置后，才干運用對應硬件電路。 運用中，普通用它的特殊功能存放器稱號，而不用地址。如：P0P3、PCON、SCON、TCON、SBUF、IE、IP、TMOD、TH0、TL0、TH1、TL1等 五單片機時序與復位電路 STC12C5A60S2單片機的程序存儲器和數據存儲器是各自獨立編址的。其一切程序存儲器都是片上Flash存儲器，不能訪問外部程序存儲器。 五單片機時序與復位電路 STC12C5A60S2單片機的時鐘1時鐘源的選擇 有兩個時鐘源：內部R/C振蕩時鐘和外部晶體時鐘。 五單片機時序與復位電路 2系統時鐘與時鐘分配存放器時鐘源輸

20、出信號經過一個可編程時鐘分頻器后再提供給單片機CPU和內部接口，為了區分時鐘源信號與CPU內部接口的時鐘，時鐘源信號振蕩器時鐘的頻率記為fOSC，CPU、內部接口的時鐘稱為系統時鐘，記為fSYS。fSYS=fOSC/N。 五單片機時序與復位電路 N為時鐘分頻器的分頻系數，由時鐘分頻存放器CLK_DIV定義名稱地址B7B6B5B4B3B2B1B0CLK_DIV：97H - - - - - CLKS2 CLKS1 CLKS0 五單片機時序與復位電路 表1-2-7 CPU系統時鐘與分頻系數CLKS2CLKS1CLKS0分頻后CPU的實際工作時鐘0 0 0 外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘，不分頻0

21、0 1 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/20 1 0 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/40 1 1 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/81 0 0 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/161 0 1 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/321 1 0 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/641 1 1 (外部晶體時鐘或內部R/C振蕩時鐘)/128五單片機時序與復位電路 2. 復位 單片機在上電以后內部的電路處于一種隨機形狀，這時假設開場任務那么會出現混亂。因此，對單片機而言，必需做預備工作，讓程序、單片機引腳、存儲器等從默許的初始形狀開場行，我們把這個預備過程稱為單片機復

22、位。復位是使單片機回到初始化形狀的一種操作，單片機終了復位形狀后從用戶程序區的0000H處開場正常任務。 五單片機時序與復位電路 2. 復位STC12C5A60S2系列單片機有5種復位方式：外部RST引腳復位、外部低壓檢測復位、軟件復位、掉電復位/上電復位和看門狗復位。 1外部RST復位第一復位功能 將RST復位管腳拉高并維持至少24個時鐘加10s后，單片時機進入復位形狀，將RST復位管腳拉回低電平，單片機終了復位形狀并從系統ISP監控程序區開場執行程序。2外部低壓檢測復位高可靠復位，新增第二復位功能腳RST2復位 低于1.33V復位經過2個電阻分壓實現外部可調復位門檻電壓復位。時鐘頻率高于1

23、2MHz時，建議運用第二復位功能腳。外部低壓檢測假設不作第二復位功能時，可作外部低壓檢測，經比較可產生中斷。這樣用戶可以用查詢方式或中斷方式檢查外部電壓能否偏低。 當外部供電電壓過低時，無法保證單片機正常任務。 3軟件復位 控制IAP_CONTR特殊功能存放器的其中兩位SWBS/SWRST：SWBS：軟件復位程序啟動區的選擇控制位。 =0，復位后選擇從用戶運用程序區啟動； =1，復位后選擇從系統ISP監控程序區啟動。SWRST：軟件復位控制位。 =0，不復位； =1，產生軟件復位。4內部上電復位/掉電復位 當電源電壓VCC低于上電/掉電復位檢測門檻電壓時，一切的邏輯電路都會復位。當VCC重新恢

24、復到復位檢測門檻電壓以上后，延遲32768個時鐘后，上電復位/掉電復位終了。進入掉電方式時，上電復位/掉電復位功能被封鎖。 5MAX810公用復位電路 假設MAX810公用復位電路在STC-ISP編程器中被允許，那么以后上電復位后將再產生約200ms延遲，復位才干被解除。6看門狗WDT復位 復位看門狗的方法是重寫看門狗特殊功能存放器WDT_CONTR。 WDT_FLAG：看門狗溢出標志位。EN_WDT：看門狗允許位。當設置為“1時，看門狗啟動。CLR_WDT：看門狗清“0位。=1，啟動后，硬件將自動清“0此位，看門狗將重新計數。IDLE_WDT：看門狗“IDLE方式空閑方式位。=1，看門狗定時

25、器在“空閑方式計數；=0，看門狗定時器在“空閑方式時不計數。 名稱地址B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 WDT_CONTR0C1HWDT_FLAG- EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2PS1PS0 PS2、PS1、PS0：看門狗定時器預分頻值 表1-2-8 看門狗定時器預分頻系數與溢出時間PS2PS1PS0Pre-scale預分頻看門狗溢出時間11.0592MHz12 MHz20 MHz0 0 0 2 71.1 ms65.5 ms39.3 ms 0 0 1 4 142.2 ms131 ms78.6 ms 0 1 0 8 284.4 ms262.1 ms157.3 m

26、s 0 1 1 16 568.8 ms524.2 ms314.6 ms 1 0 0 32 1137.7 ms1048.5 ms629.1 ms1 0 1 64 2275.5 ms2097.1 ms1.25 S 1 1 0 128 4551.1 ms4194.3 ms2.5 S 1 1 1 256 9102.2 ms8388.6 ms5 S7冷啟動復位和熱啟動復位 表1-2-9 冷啟動復位和熱啟動復位對照表復位種類復位源上電復位標志（POF）復位后程序啟動區域熱啟動復位內部看門狗復位不變會使單片機直接從用戶程序區0000H處開始執行用戶程序通過控制RESET腳產生的硬復位不變會使系統從用戶程序區

27、0000H處開始直接執行用戶程序通過對IAP_CONTR寄存器送入20H產生的軟復位不變會使系統從用戶程序區0000H處開始直接執行用戶程序通過對IAP_CONTR寄存器送入60H產生的軟復位不變會使系統從系統ISP監控程序區開始執行程序，檢測不到合法的ISP下載命令流后，會軟復位到用戶程序區執行用戶程序冷啟動復位系統停電后再上電引起的硬復位1會使系統從系統ISP監控程序區開始執行程序，檢測不到合法的ISP下載命令流后，會軟復位到用戶程序區執行用戶程序 一任務義務 三、義務虛施對圖1-2-9所示電路進展硬件電路分析和閱圖。 在圖1-2-9所示電路中，與數碼管相連電阻起限流作用，R1和C1起單片機上電復位作用，C2和C3協助石英晶體起振。 二實際操作 三、相關實際1利用電子CAD繪制如圖1-2-9 LED顯示電路。 2查閱相關資料，熟習LED發光原理 。3對電路進展分析，設置選擇適宜的參數范圍。4認知各元器件的作用，完成表1-2-3填空。表1-2-3 LED顯示電路器件參數序號名 稱標 號型 號參 數作 用1單片機U1234567思索與練習一問答題1什么是單片機？有哪幾部分組成？簡述單片機的功能與特點？2單片機最小系統包括幾個部分？應如何設計？3選擇單片