1、南京信息工程大学电工电子实验教学中心单片机课程设计单片机课程设计南京信息工程大学电工电子实验教学中心主要内容： 典型单片机（ MCS-51, AT89S51, PIC, Motorola, AVR ）的性能，MCS-51内部结构、特点、工作方式、时序和最小应用系统。为学生后续学习单片机应用系统设计、利用单片机解决工程实际问题打下坚实的基础。重点在于基本概念、组成原理、特点及MCS-51的最小应用系统，难点在于时序、ISP下载技术。南京信息工程大学电工电子实验教学中心预备知识：元器件实物图预备知识：元器件实物图单片机芯片单片机芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051南京信
2、息工程大学电工电子实验教学中心通信芯片MAX232CPE 时钟芯片 DS1302南京信息工程大学电工电子实验教学中心EEPROM24C02温度传感器18B20AD变换器0832稳压片78L05南京信息工程大学电工电子实验教学中心晶 振电阻和排电阻南京信息工程大学电工电子实验教学中心瓷片小电容零压力插座万用焊接板仪器盒南京信息工程大学电工电子实验教学中心步进电机南京信息工程大学电工电子实验教学中心液晶字符显示屏液晶图形点阵显示屏南京信息工程大学电工电子实验教学中心拨动开关南京信息工程大学电工电子实验教学中心红外遥控用 发射接受一体管继电器南京信息工程大学电工电子实验教学中心南京信息工程大学电工电
3、子实验教学中心各类接插件南京信息工程大学电工电子实验教学中心遥控组件超声波发射接受头南京信息工程大学电工电子实验教学中心双路遥控组件南京信息工程大学电工电子实验教学中心长距离遥控器30004000M南京信息工程大学电工电子实验教学中心88二极管点阵 八段数码管南京信息工程大学电工电子实验教学中心超声波发射和接收一体化机南京信息工程大学电工电子实验教学中心能汉字显示的显示屏和实时时钟板南京信息工程大学电工电子实验教学中心电子万年历南京信息工程大学电工电子实验教学中心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EPRO
4、MIntel51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15Intel52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16ATEML89C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南京信息工程大学电工电子实验教学中心南京信息工程大学电工电子实验教学中心1.3.2 程序执行方式 程序执行方式是单片机基本工作
5、方式，可分为连续执行工作方式和单步执行工作方式。1连续执行工作方式 这是所有单片机都需要的一种方式。单片机复位后，PC值为0000H，因此单片机复位后立即转到0000H处执行程序。单片机按照程序事先编排的任务，自动连续地执行下去。2单步执行工作方式 这是用户调试程序的一种工作方式，在单片机开发系统上有一专用的单步按键（或软件调试环境）。按一次，单片机就执行一条指令（仅仅执行一条），这样就可以逐条检查程序，发现问题进行修改。 单步执行方式是利用单片机外部中断功能实现的。南京信息工程大学电工电子实验教学中心（1）电源控制寄存器PCON PCON各位的定义如下表所示。IDLIDL：空闲方式控制位，该
6、位为1时，单片机进入空闲待机工作方式。PDPD： 掉电方式控制位，为1时，单片机进入掉电工作方式。 上面的IDL、PD同时为1，则进入掉电工作方式，同时为0，则工作在正常运行状态。GF0, GF1GF0, GF1：通用标志位，描述中断是来自正常运行还是来自空闲方式，用户可通过指令设定它们的状态。SMODSMOD：为串行口波特率倍率控制位，用于串行通信。 南京信息工程大学电工电子实验教学中心（2）空闲工作方式 将IDL位置为1（用指令MOV PCON, #01H），则进入空闲工作方式，其内部控制电路如右图所示。此时，CPU进入空闲待机状态，中断系统、串行口、定时器/计数器，仍有时钟信号，仍继续工
7、作。 退出空闲状态有两种方法：一是中断退出，二是硬件复位退出。（3）掉电工作方式 将PD置为1（用指令MOV PCON, #02H），可使单片机进入掉电工作方式。此时振荡器停振，只有片内的RAM和SFR中的数据保持不变，而包括中断系统在内的全部电路都将处于停止工作状态。退出掉电工作方式，只能采用硬件复位的方法。 欲使8051从掉电方式退出后继续执行掉电前的程序，则必须在掉电前预先把SFR中的内容保存到片内RAM中，并在掉电方式退出后恢复SFR掉电前的内容。南京信息工程大学电工电子实验教学中心1.5 AT89S51的 ISP下载线原理及其应用下载线原理及其应用 南京信息工程大学电工电子实验教学中
8、心 ISP技术 ISP（In-System Programming） Lattice是是ISP（在线可编程）技术的发明者（在线可编程）技术的发明者(据说据说Lattice公司最早是由华人创办的），公司最早是由华人创办的），ISP技术极大的促进了技术极大的促进了PLD产品的发展。产品的发展。在系统编程在系统编程ISPISP（In-SystemProgramming）在系统可编）在系统可编程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，用户代码，而不需要从电路板上取下器件，已而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用经编程的器件也可以用ISP方式擦
9、除或再编程。方式擦除或再编程。ISP技术是未来发展方向。技术是未来发展方向。南京信息工程大学电工电子实验教学中心1、什么是ISP 随着电子技术的日益发展，芯片的规模越随着电子技术的日益发展，芯片的规模越来越大，封装日趋小型化，相应的对系统板级来越大，封装日趋小型化，相应的对系统板级调试困难也在加大。调试困难也在加大。回忆一下传统的编程方式，举设计单片机回忆一下传统的编程方式，举设计单片机系统为例，如果想要对单片机编程序，必须要系统为例，如果想要对单片机编程序，必须要把单片机先从电路板上取下来，然后放入专用把单片机先从电路板上取下来，然后放入专用的编程器进行编程，最后再次放入电路板进行的编程器进
10、行编程，最后再次放入电路板进行调试。调试。 南京信息工程大学电工电子实验教学中心 可以看出，这样的开发步骤有以下缺点：可以看出，这样的开发步骤有以下缺点： 1）频繁的拔插芯片，容易损坏芯片的引脚；）频繁的拔插芯片，容易损坏芯片的引脚； 2）如果频繁的调试程序，换程序，必须重）如果频繁的调试程序，换程序，必须重复拔插，大大降低了开发效率。复拔插，大大降低了开发效率。 isp技术彻底地改变了传统的开发模式，它只技术彻底地改变了传统的开发模式，它只要在电路板上留下个接口（如要在电路板上留下个接口（如ispdown的十芯的十芯插座），配合插座），配合ispdown的下载电缆，就可以不的下载电缆，就可以
11、不用拔出芯片，在电路板上就可以对芯片进行编用拔出芯片，在电路板上就可以对芯片进行编程，对比传统的开发系统，有以下优势：程，对比传统的开发系统，有以下优势：南京信息工程大学电工电子实验教学中心1）工程师在开发电子系统时彻底告别频繁拔插）工程师在开发电子系统时彻底告别频繁拔插芯片的噩梦，避免损坏芯片的引脚；芯片的噩梦，避免损坏芯片的引脚；2）ISP可以加速产品的上市并降低研发成本。可以加速产品的上市并降低研发成本。3）ISP技术帮助工程师缩短从设计、制造到现场技术帮助工程师缩短从设计、制造到现场调试、简化生产流程大大提高了工作效率。调试、简化生产流程大大提高了工作效率。4）在试验新品或学生试验等经
12、常需要用不同的）在试验新品或学生试验等经常需要用不同的程序调试芯片的场合中，在线编程技术尤为重程序调试芯片的场合中，在线编程技术尤为重要。要。5）采用）采用ISP设计是对市场定型产品进行现场升级设计是对市场定型产品进行现场升级和维护的最经济、最有效的方式。和维护的最经济、最有效的方式。南京信息工程大学电工电子实验教学中心2、ISP的工作原理ISP的工作原理的工作原理ISP的工作原理比较简单，一般通用做法是内的工作原理比较简单，一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的软件通过外部接口部的存储器可以由上位机的软件通过外部接口来进行改写。对于单片机来讲可以通过来进行改写。对于单片机来讲可以通过SPI
13、或或其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部存储器的改写，而无须再取下以实现芯片内部存储器的改写，而无须再取下芯片。芯片。ISP的优点的优点ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频
14、繁地插入取出芯片对芯片和电路板带时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。来的不便。南京信息工程大学电工电子实验教学中心与微机并口的连接方法南京信息工程大学电工电子实验教学中心成品实际的接线图示南京信息工程大学电工电子实验教学中心PCB板上的图示南京信息工程大学电工电子实验教学中心面包板搭接的示例1（何列244）南京信息工程大学电工电子实验教学中心面包板搭接的示例2（刘刚373）南京信息工程大学电工电子实验教学中心试验软件采用Easy pro2.0打开软件界面，并演示。南京信息工程大学电工电子实验教学中心成功后，进行PCB板图的设计南京信息工程大学电工电子实验教学中心线路板厂生产的成品南京信息工程大学电工电子实验教学中心实验板成品
