MCS-51單片機原理與接口技術講輔：蘇淑靖2009年3月辦公室：新主樓1201聯系電話：Email：單片機技術概述一、課程的性質和目的

本課程的性質單片機是微型計算機應用技術的一個重要分支，在工業控制、智能儀器儀表、光機電設備、自動檢測、信息處理、家電等電子設備中得到廣泛應用，并迅速發展。該課程是為電子信息工程、測控技術及計算機應用、機電一體化等專業的學生開設的專業基礎必修課或專業基礎選修課。單片機技術概述本課程的教學目的通過理論學習與實驗，正確理解單片機的基本概念、基本原理，掌握單片機程序設計和微機接口應用的基本方法，并能綜合運用單片機的軟、硬件技術分析和解決實際問題，為以后單片機的應用與開發打下良好的基礎，也是進一步掌握計算機原理和有關接口知識重要環節。單片機技術概述二、課程教學內容

本課程共48學時，其中課堂教學24學時，實驗24學時。單片機概述（2學時）

主要介紹單片機的發展概況（現狀、未來的發展）、特點、分類、應用、當前單片機的系列產品和常用工具軟件。單片機技術概述單片機的內部結構及工作原理（12學時，4學時講授，8學時實驗）掌握MCS-51單片機的內部結構及基本工作原理；單片機并行I/O口的結構、功能、特點；單片機的存儲器；單片機的時鐘電路與CPU時序。單片機技術概述

單片機的尋址方式和指令系統

（4學時，4學時講授）MCS-51單片機指令的格式、分類和尋址方式；匯編語言的各種指令類型；

程序設計（共2學時，2學時講授）偽指令的使用及匯編語言程序的完整格式。MCS-51單片機匯編語言程序設計的一般步驟；

單片機技術概述單片機的中斷系統（共4學時，2學時講授，2學時實驗）MCS-51單片機中斷源類型及工作方式；外部中斷的結構及原理中斷控制寄存器IE、中斷優先級寄存器IP及定時器/計數器及外部中斷控制寄存器TCON的使用方法；單片機的定時器/計數器(共4學時，2學時講授，2學時實驗）

單片機定時器/計數器的結構、原理、工作方式及使用方法。單片機技術概述單片機的串行通信（共6學時，2學時講授，4學時實驗）單片機串行通信I/O接口的結構及工作方式；串行通信控制寄存器的使用方法；

MCS-51單片機串行通信波特率的設置方法；MCS-51單片機的雙機通信和多機通信的基本原理。單片機技術概述單片機的系統擴展（共4學時，2學時講授，2學時實驗）存儲器的擴展原理與方法。單片機的接口技術（共10學時，4學時講授，6學時實驗）單片機與LED顯示器接口技術；DACA接口單片機技術概述三、課程特點知識點既分散又連貫，結構和指令系統是基礎；與電子線路尤其是數字電子線路關系密切；四、學習方法預習、復習；多動手（硬件、軟件實驗）；多看參考書(包括利用網上資料)；其它（上課、作業、答疑）。單片機技術概述五、課程的教學基本要求課程教學要求分為掌握、理解和了解三個層次，閉卷考試。掌握內容：8051單片機的的應用領域、系統結構、指令系統、程序設計方法、系統擴展方法。理解內容：單片機常用接口等應用技術。了解內容：通過查資料讀懂較為復雜的接口原理圖及編寫相應的控制程序。單片機技術概述

六、網上資源1.中國單片機公共實驗室2.單片機世界廣州站3.樂清單片機聯盟4.http://

科宇單片機工作室5.51單片機世界……單片機技術概述

1.1單片機的概念

1.2單片機的發展

1.3MCS-51單片機系列第1章單片機概述

單片機技術概述

1.1.1單片機的名稱

1.1.2單片機和PC機的區別

1.1.3單片機與單片機系統

1.1.4單片機應用系統與單片機開發系統1.1.5單片機的程序設計語言和軟件1.1單片機的概念單片機技術概述單片機是單片微型計算機（Single-ChipMicrocomputer）的簡稱，也稱微控制器（MicroControllerUnit—MCU）。它是把組成單片機的各功能部件：中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時/計數器、中斷系統以及串行通信接口等制作在一塊集成芯片中構成一個完整的微型計算機。1.1.1 單片機的名稱單片機技術概述單片機技術概述1.1.2單片機與PC機的區別

PC機：將CPU、存儲器、I/O接口電路和總線接口等若干電路或芯片組裝在一塊主機板（即微機主板）。各種適配板卡插在主機板的擴展槽上并與電源、軟/硬盤驅動器及光驅等裝在同一機箱內，就構成了一臺完整的微型計算機。再配上系統軟件，就構成微型計算機系統（簡稱系統機）。

單片機：是一個集成電路，其內部集成了微機的基本功能部件。單片機技術概述單片機通常是指芯片本身，集成一些基本功能部件。是典型的嵌入式系統的主要構成單元，只能作為嵌入式應用，即嵌入到對象環境、結構、體系中作為其中的一個智能化控制單元。

如：洗衣機、電視機等家用電器，打印機、復印機、通信設備、智能儀表、現場總線中的控制單元等。單片機系統是在單片機芯片的基礎上擴展其它電路或芯片構成具有一定應用功能的計算機系統。1.1.3 單片機與單片機系統單片機技術概述1.1.4單片機應用系統與單片機開發系統單片機應用系統：以單片機為電路系統的主機構成各種嵌入式應用的電路系統統稱為單片機應用系統。一個完整的單片機應用系統包括滿足對象（如洗衣機）要求的全部硬件電路和應用軟件。單片機開發系統是單片機開發調試的工具，實現單片機應用系統的軟、硬件開發。有單片單板機和仿真器。單片機技術概述

◆單板機

將CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監控程序（固化在ROM中），就構成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。單板機的I/O設備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計算機原理的教學及簡單的測控系統，現在已很少使用。單板機單片機技術概述仿真器應用編程器單片機技術概述指令：控制計算機進行各種操作的命令。MOVA,40H操作碼：表示該指令執行何種操作；操作數：表示運算的數據或數據所在的地址。程序：為了實現一個算法或控制一個過程，需要事先制定計算機的計算步驟或操作步驟，這些步驟由一條條指令來實現。這種一系列指令的有序集合稱為程序。軟件：使用和管理計算機的各種程序。1.1.5

單片機的程序設計

語言和軟件單片機技術概述

匯編語言：

用助記符（指令功能的英文單詞縮寫）表示操作碼，字符（字母、數字、符號）表示操作數的指令稱為匯編指令。用匯編指令編寫的程序稱為匯編語言程序。是面向機器的語言。MCS-51兩個寄存器相加匯編語言指令：ADDA，R0匯編語言

(Assemble)

高級語言

(HighLevelLanguage)

機器語言（MachineLanguage)單片機技術概述

高級語言：面向過程的語言，常用的VB、VC、C++等，高級語言編寫的程序主要著眼于算法，而不別了解單片機的硬件結構和指令系統。是獨立于機器的。一般同一程序可在任何種類的機器中使用。

機器語言：直接用二進制代碼指令表達的計算機語言,單片機應用系統只使用二進制代碼。這種二進制代碼形式的程序就是機器語言程序。二進制代碼形式指令又稱機器指令或機器碼。MCS-51兩個寄存器相加的機器語言指令：00101000單片機技術概述源程序通過編譯得到機器能執行的目標程序。

匯編語言程序可以高效率利用計算機資源，目標程序占用內存少，執行速度快，適合于自動測控系統反應快速、結構緊湊的要求。特別適應于實時控制。高級語言程序容易掌握，通用性好，但編譯程序系統開銷大，目標程序占用內存多，且執行時間比較長，多用于科學計算、工業設計、企業管理。匯編語言程序高級語言程序機器語言程序匯編程序編譯程序源程序目標程序單片機技術概述1.2.1單片機發展概述1.2.2單片機的特點和應用1.2.3單片機應用案例1.2.4單片機分類1.2單片機的發展單片機技術概述一、電子計算機的發展歷史

1、第一代（1946—1958）：電子管計算機。用于：科學計算2、第二代（1958—1964）：晶體管計算機。用于：科學計算、數據處理、工業控制3、第三代（1964—1971）：集成電路計算機、網絡。用于：科學計算、數據處理、工業控制、事務管理。4、第四代（1971—）：大規模集成電路計算機。用于：計算量極大的高尖技術及國民經濟領域—出現了微型機。5、第五代：智能型計算機。用于：模擬人的智能，識別圖像、語言和物體，聯想、推理、解答問題，使用自然語言進行會話處理。1.2.1 單片機發展概述單片機技術概述二、單片微型計算機的發展歷史單片機的核心部分：微處理器的發展已經歷了五代。第一代（1971—1976）：萌芽階段，發展各種4位單片機；第二代（1976—1980）：初級8位機階段；

IntelMCS—48系列單片機第三代（1980—1983）：高檔8位單片機階段；

IntelMCS—51系列單片機第四代（1983—）：16位及更高位單片機階段；

IntelMCS—96單片機技術概述1976-：初級8位單片機IntelMCS-48系列1980-：高檔8位單片機IntelMCS-51系列：

—51子系列：8031/8051/8751—52子系列：8032/8052/8752

低功耗型80C31

高性能型80C252

廉價型89C2051/10511983-

：16位單片機IntelMCS-96系列：

8098/8096、80C198/80C19632位單片機80960單片機技術概述低檔型：8021、8022MCS—48基本型：8048、8748、8038

（從1976年起）改進型：8049、8749、8039和8050、

8750、8040

基本型：8051、8751、8031MCS—51改進型：8052、8752、8032（從1980年起）低功耗型：80C51、87C51、80C31

強性能型：83C252、87C252、80C252

早期產品：8X9X（8096）MCS—96改進型：8X9XBH、8X9XJF（從1983年起）新產品：8098（準）強功能型：80C196、80C198（準）單片機技術概述三、單片機技術的發展方向（1）內部結構（2）功耗和電源電壓方面（3）工藝的進步及抗干擾能力的提高（4）存儲能力和Internet連接單片機技術概述1.2.2單片機的特點和應用

一、單片機的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強；（2）控制功能強，運行速度快，使用靈活，速度快；（3）體積小、重量輕、價格低、功耗小；（4）受集成度限制，片內存儲器容量較小，一般ROM在8KB以下，內RAM在256B以內。但易擴展，易于開發。單片機是應工業測控的需要而誕生的,它的結構與指令功能都是按照工業控制要求設計的,故又稱單片微控制器。單片機技術概述二、單片機的應用

以單片機為核心的應用系統廣泛應用于：家用電器；儀器儀表；網絡與通信的智能接口；工業過程控制；航空、汽車等領域。單片機技術概述◆智能儀器儀表單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結構，從而可以方便地完成儀器儀表產品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等。◆機電一體化產品機電一體化產品是集機械技術、微電子技術、自動化技術和計算機技術于一體，具有智能化特征的各種機電產品。單片機在機電一體化產品的開發中可以發揮巨大的作用。單片機技術概述典型產品如機器人、數控機床、點鈔機、醫療設備、打印機、傳真機、復印機、智能終端等。◆實時工業控制單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數的采集和控制均可以利用單片機方便地實現。在這類系統中，利用單片機作為系統控制器，可以根據被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現期望的控制指標，從而提高生產效率和產品質量。典型應用如。電機轉速控制、溫度控制、自動生產線等單片機技術概述◆分布式系統的前端模塊在較復雜的工業系統中，經常要采用分布式測控系統完成大量的分布參數的采集。在這類系統中，采用單片機作為分布式系統的前端采集模塊，系統具有運行可靠，數據采集方便靈活，成本低廉等一系列優點。單片機技術概述單片機技術概述1.2.3單片機應用案例單片機技術概述1.2.4單片機的分類單片機的總類很多，主要有INTEL系列MOTOLORA系列PHLIPS系列等其中INTEL公司的8051是比較流行的單片機系列，因此，我們講述INTEL公司的8051系列，8051系列