1、单片机最小系统设计主讲教师： 祝玲基本交通灯系统有关本课程学习的几点建议有关本课程学习的几点建议 本课程是一门实践性、应用性很强的学科本课程是一门实践性、应用性很强的学科硬件硬件/ /软件同样重要、不可偏废软件同样重要、不可偏废 本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理实践理论实践的学习方法实践理论实践的学习方法单单片片机机LED指示灯指示灯复位电路复位电路时钟电路时钟电路电源电源返回返回初始化初始化东西方向绿灯亮东西方向绿灯亮30S，南北红灯亮，南北红灯亮东西方向绿灯灭，黄灯亮东西方向绿灯灭，黄灯亮3S，南北红灯亮，南北红灯亮南北方向绿灯亮南北方向绿灯
2、亮30S，东西红灯亮，东西红灯亮南北方向绿灯灭，黄灯亮南北方向绿灯灭，黄灯亮3S，东西红灯亮，东西红灯亮绪绪 论论 在工业、农业、军事、保安、在工业、农业、军事、保安、金融、金融、仪器仪器仪表、仪表、航空航天、航空航天、医疗、通讯、办公设备、医疗、通讯、办公设备、娱乐娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域休闲、健身、体育竞赛、服务领域, ,大量大量单片机单片机- -嵌入式嵌入式技术已经无处不在。正技术已经无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。迅速改变着人们传统的生产和生活方式。 请稍微留心一下我们的周围，看看身边到请稍微留心一下我们的周围，看看身边到底发生了什么变化？底发生了什么变化？单
3、片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域数字电路中由13片IC组成的数字钟数字电路中由数字电路中由1313片片ICIC组成的数字钟的数字钟数字电路中由13片IC组成的数字钟单片IC（单片机）电子钟单单片片机机单片机与嵌入式技术 重要吗？有用吗？遥远吗？ 问题的答案是不言而喻的。单片机基础单片机基础 单片机与嵌入式单片机与嵌入式：单片微机（单片微机（Single Chip Micro-computerSingle Chip Micro-computer）微控制器（微控制器（M Micro-icro-C Controller ontroller U UnitnitMCUMCU）嵌入式微控制器
4、（嵌入式微控制器（Embedded MicrocontrollerEmbedded Microcontroller） 单片机应用领域单片机应用领域：测控系统、测控系统、智能仪表智能仪表、智能接口、智能接口、办公自动化办公自动化、光机电一体化设备光机电一体化设备、通讯设备、通讯设备、网络设备网络设备、汽车、汽车电子、电子、消费类电子产品消费类电子产品、智能楼宇设备、智能楼宇设备 单片机的多元化发展单片机的多元化发展：IntelIntel MotorolaMotorola Philips Philips AtmelAtmel SiemensSiemens NSNS LGLG WinbondWinb
5、ond Microchip Microchip EPSONEPSON NECNEC CypressCypress DallasDallas OkiOki Fairchild Fairchild FujitsuFujitsu Hitachi Hitachi SAMSUNGSAMSUNG组成组成： CPUCPU( (进行运算、控制进行运算、控制) ) RAMRAM( (数据存储器数据存储器) ) I/OI/O口口( (串口、并口等串口、并口等) ) ROMROM( (程序存储器程序存储器) ) PCPC机机： 上述部件以芯片形式安装在上述部件以芯片形式安装在主板主板上。上。 单片机单片机：上述部件
6、被集成到：上述部件被集成到单芯片单芯片中。中。通用通用PCPC包括：包括：键盘、显示器、鼠标、硬键盘、显示器、鼠标、硬/ /软软/ /光驱、光驱、音箱、打印机、扫描仪音箱、打印机、扫描仪等外设等外设。单片机单片机则只是一片集成电路。（则只是一片集成电路。（100100、4848、4040、3232、2828、2020、1616、8 8条引脚）条引脚）。单片机与计算机之异同（1）功能功能：PCPC机：机： 数据运算、采集、处理、存储、传输；数据运算、采集、处理、存储、传输；单片机：单片机：控制（或受控于）外设。控制（或受控于）外设。通用计算机擅长于数据通用计算机擅长于数据运算运算、采集、处理、存
7、储、采集、处理、存储和传输；和传输；单片机的专长则是单片机的专长则是测控测控，往往，往往嵌入嵌入某个仪器某个仪器/ /设备设备/ /系统中，使其达到智能化的效果。系统中，使其达到智能化的效果。单片机与计算机之异同（2）应用特点：个人计算机（微机）：体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通用计通用计算机算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。单片机：体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无
8、处不在，属属专用计算机。专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。单片机与计算机之异同（3）MCS-51单片机基本特性8 8 位的位的 CPUCPU， 片内有振荡器和时钟电路片内有振荡器和时钟电路, ,工作频率为工作频率为 1 112MHz12MHz（AtmelAtmel 89Cxx 89Cxx为为0 024MHz24MHz）片内有片内有 128/256128/256字节字节 RAMRAM片内有片内有 0K/4K/8K0K/4K/8K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROM可
9、寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 数据存储器数据存储器RAMRAM可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROM片内片内 21/2621/26个个 特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFRSFR）4 4个个8 8位位 的并行的并行I/OI/O口口（PIOPIO）1 1个个 全双工串行口全双工串行口（SIO/UARTSIO/UART）2/32/3个个1616位位 定时器定时器/ /计数器计数器（TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER）可处理可处理 5/65/6个个中断源，中断源，两级两级中断优先级中断优先级内置内置1 1个个布尔处理器布尔处理器和和
10、1 1个个布尔累加器布尔累加器（CyCy）MCS-51MCS-51指令集含指令集含 111111条指令条指令MCS-51系列单片机配置一览表系列片内存储器（字节）定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM片内RAM无有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16注意：今后将会经常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU！ATEML8
11、9C系列(常用型)1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)（20条引脚DIP封装）1282151589C51(4K)/ 89C52(8K)（40条引脚DIP封装）128/2562/33215/6单片机的引脚定义从一片集成电路的角度去认识单片机认识单片机的引脚MCS-51MCS-51单片机单片机4040脚脚VccVcc, , GNDGND 2 2XTAL1XTAL1, , XTAL2XTAL2 2 2RESETRESET 1 1EAEA/Vpp/Vpp 1 1ALEALE/PROG /PROG 1 1PSENPSEN 1 1P0.0P0.0P0.7 P0.7 8 8 P1.0P1
12、.0P1.7 P1.7 8 8 P2.0P2.0P2.7 P2.7 8 8 P3.0P3.0P3.7 P3.7 8 8单片机的引脚（电源端）lVccVcc, GND, GND: : 正电源端与接地端（正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。的单片机表现出的功耗也不同。单片机的引脚（晶振端）lVccVcc, GND: , GND: 正电源端与接地端（正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压
13、，不同不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。的单片机表现出的功耗也不同。XTAL1, XTAL2: XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入片内振荡电路输入/ /输出端输出端单片机的引脚（晶振端）lVccVcc, GND:, GND:正电源端与接地端正电源端与接地端 (+5V/3.3V/2.7V)(+5V/3.3V/2.7V)lXTAL1, XTAL2: XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入片内振荡电路输入/ /输出端输出端151545pf45pfx2x21 112MHz12MHz（MCS-51MCS-51） 0 024MHz24MHz（Atmel-8
14、9CAtmel-89C）XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接入外部时钟，端接入外部时钟，此时应将此时应将 XTAL2XTAL2接地：接地：XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部时钟外部时钟通常通常外接外接一个晶振一个晶振两个电容两个电容单片机的引脚（复位端）lVccVcc, GND: , GND: 电源端电源端 （+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)lXTAL1, XTAL2: XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端片内振荡电路输入、输出端lRESET: RESET: 复位端（正脉冲有效，宽度复位端（正脉冲有
15、效，宽度 8 mS8 mS）单片机的引脚（复位端）+5V10uF10KVccRSTGND上电复位上电复位10uF10KVccRSTGND手动手动&上电复位上电复位1KlVccVcc, GND: , GND: 电源端电源端 （+5V/3.3V/2.7V)+5V/3.3V/2.7V)lXTAL1, XTAL2: XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端片内振荡电路输入、输出端lRESET: RESET: 复位端复位端 （正脉冲有效，宽度（正脉冲有效，宽度 8 mS8 mS）+5V单片机的引脚（EA端）lVccVcc, GND: , GND: 电源端电源端 （+5V/3.3V/2.7V)
16、+5V/3.3V/2.7V)lXTAL1, XTAL2: XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端片内振荡电路输入、输出端lRESET: RESET: 复位端复位端 （正脉冲有效，宽度（正脉冲有效，宽度 8 mS8 mS）lEA/VppEA/Vpp: : 寻址外部寻址外部ROMROM控制端控制端/ /编程电源输入端。编程电源输入端。 低有效低有效，片内，片内无无ROMROM时时必须必须接地接地； 片内片内有有ROMROM时时应当应当接高电平接高电平； 对片内对片内ROMROM编程时编程正电源加到此端。编程时编程正电源加到此端。从一个简单的测控应用实例说起动作选择按钮动作选择按钮红外线传感器红外线传感器89C2051单片机单片机复复位位按按钮钮电电源源指指示示灯灯从一个简单的测控应用实例说起从一个简单的测控应用实例说起任务一：任务一：控制一盏灯点亮控制一盏灯点亮任务二：任务二：红灯周期性地点亮红灯周期性地点亮/ /熄灭熄灭信号检测信号检测柔性开关柔性开关集群灯控集群灯控顺序控制顺序控制/ /多任务定时切换多任务定时切换自动生产流水线自动生产流水线任务三：任务三：红外防盗报警红外防盗报警实时控制实时控制简单测控实例原理图OVER !
