微機原理與應(yīng)用ppt課件.ppt

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1、張鵬輝2008.9微機原理與應(yīng)用課程簡介學時數(shù):48學時學分:3學分總成績=期末考試(80%)+平時(20%)平時成績=期中+作業(yè)+隨堂測驗+點名+答疑課程特點:硬件和軟件緊密結(jié)合,不同于以往的電路,需要仔細體會和適應(yīng);具有很強的實用性,重視實驗和主動實踐;需要大量記憶;必須參閱參考書和認真獨立完成作業(yè).第1章MCS-51單片機的組成及結(jié)構(gòu)1.1微型計算機與單片機1.1.1單片機現(xiàn)代的計算機基本是基于馮·諾依曼計算機的模型和原理發(fā)展起來的,馮·諾依曼計算機具有如下基本特點:計算機由運算器、控制器、數(shù)據(jù)（程序）存儲器和輸入／輸出設(shè)備四大部分組成；采用存

2、儲程序的方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個存儲器中，指令一樣可以送到運算器中運算，即由指令組成的程序是可以修改的；數(shù)據(jù)以二進制碼表示；指令由操作碼和地址碼組成；指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放，由指令計數(shù)器（即程序計數(shù)器PC）指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，也可按運算結(jié)果或外界條件而改變；機器以運算器為中心，輸入/輸出設(shè)備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運算器。幾個概念：計算機：由運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備組成的具有計算能力的系統(tǒng)；微型計算機：運算器和控制器(中央處理單元,CPU)集成在一個芯片上的計算機；單片機：在一個半導體芯片上集成了運

3、算器、控制器、存儲器、輸入/輸出接口的計算機。單片機簡單、容易學習，在整體掌握MCS-51單片機的開發(fā)應(yīng)用后，很容易擴展到其它系列的單片機的學習和使用。微型計算機的主要指標：（1）字長：指微處理器內(nèi)部一次可以并行處理的二進制代碼的位數(shù)。字長越長精度越高，處理速度越快。（2）存儲容量：指計算機內(nèi)部能存儲二進制代碼的多少。8位二進制（8bit）代碼稱為1個字節(jié)（1Byte）,16bit稱為1個字（word）。（3）指令執(zhí)行時間：指計算機執(zhí)行一條指令所需的平均時間。越短越好，一方面取決于時鐘頻率，另一方面取決于指令系統(tǒng)的設(shè)計、CPU體系結(jié)構(gòu)。（4）系統(tǒng)總線

4、：指連接計算機內(nèi)部各功能部件的公共數(shù)據(jù)通道，其性能表現(xiàn)為數(shù)據(jù)傳輸寬度和工作時鐘。（5）外部設(shè)備配置：如顯示、網(wǎng)絡(luò)、通信等設(shè)備。（6）系統(tǒng)軟件配置：系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件。單片機的主要特點：（1）受集成度限制，片內(nèi)存儲容量比較小。一般ROM為4/8k字節(jié)，最大64k字節(jié)，RAM為128/256字節(jié)。（2）可靠性好。芯片本身按工業(yè)測控環(huán)境設(shè)計，抗工業(yè)干擾能力強；程序固化在ROM中，不易損壞。（3）易擴展。片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件，芯片外部有許多供闊展用的三個總線和輸入輸出引腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。（4）控制功能強。單片機指令系統(tǒng)中均有豐富

5、的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。邏輯控制能力優(yōu)于運算能力，稱為微控制器。（5）一般單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置用戶調(diào)試好的應(yīng)用程序。（6）性價比好。單片機是一種簡單的計算機，成本低，常用在儀器儀表、工業(yè)測控、消費電子、大型系統(tǒng)中部件，是簡單系統(tǒng)設(shè)計中常使用的一種機型。1.1.2單片機的開發(fā)與開發(fā)工具1．開發(fā)的定義：從提出任務(wù)到定型生產(chǎn)、投入使用的過程稱為開發(fā)。這包括對總體方案的論證、硬件系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試、軟件系統(tǒng)的編程與調(diào)試，最后直到目標樣機的調(diào)試成功和現(xiàn)場投入使用等。2．開發(fā)的特點：軟件和硬件不可分割，即在應(yīng)用系

6、統(tǒng)的硬件設(shè)計時，同時生成軟件設(shè)計框圖和實現(xiàn)方法；或者考慮到編程的組態(tài)、易維護等原因反過來修改硬件設(shè)計。3．開發(fā)手段：硬件調(diào)試：編制出簡單的單元調(diào)試程序使系統(tǒng)運行，用示波器、萬用表也可使用邏輯分析儀測試電路。軟件調(diào)試目前多用KEIL51軟件，它集編輯、編譯、仿真為一體，支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計，界面友好，易學易用，是目前對單片機進行調(diào)試最好的軟件之一。4．開發(fā)工具：設(shè)計一種通用的調(diào)試程序工具，把開發(fā)系統(tǒng)的CPU和RAM暫時出借給用戶控制板（控制系統(tǒng)），利用開發(fā)系統(tǒng)進行調(diào)試，然后把調(diào)試好的程序固化到EPROM中。（1）把8031芯片和EEP

7、ROM拔掉，通過仿真頭插上虛擬單片機（開發(fā)系統(tǒng)）。（2）開發(fā)系統(tǒng)的功能有：硬件電路的檢查與診斷；用戶程序的輸入與修改；程序的運行調(diào)試：單步、斷點和連續(xù)等；程序能固化到EPROM中等。1.1.3MCS-51的應(yīng)用特性1．溫度范圍：民品0℃～70℃，工業(yè)級為-40℃～85℃，而軍品級為-55℃～125℃。2．有多種產(chǎn)品型號可供選擇：從學習MCS-51系列單片機來講，初學者只需以8031為例，然后逐步深入。1）選用增強型如80X52系列的芯片。例如89C52，片內(nèi)有8K字節(jié)的E2PROM；89C55芯片中有3個16位定時計數(shù)器，片內(nèi)有20K字節(jié)的E2PRO

8、M并具有兩級程序保密系統(tǒng)。2）SST89X564XX器件帶有72/40KByte的片內(nèi)FlashEEROM，