1、单片机原理及其系统设计授课人：邢春香北航机电工程系课程安排专业选修课讲课（30学时）讨论（2学时课下）共16次课4个学时（2次）的实验。考察方式：考查（2次作业（220）大作业（60）最终交作业的时间：2011年6月28日(新主楼A407)大作业不能有雷同，如有雷同两份0分课件、作业要求和相关软件可以通过邮箱下载：密码：mcu706本课程的目的及意义掌握51单片机的基本结构与工作原理 学会设计一个典型的51单片机应用系统 了解51单片机应用系统的开发过程及手段 参考书目张迎新等.单片机初级教程.北京航空航天大学出版社.2000.6张俊谟.单片机中级教程.北京航空航天大学出版社.2000.6何立
2、民.单片机高级级教程.北京航空航天大学出版社.2000.8马忠梅.单片机的C语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社.1998.10（还有新版本）夏继强等.单片机实验与实践教程（二）第二版.北京航空航天大学出版社 2006.5 课程内容1.绪论（1学时）2.80c51系列单片机的结构原理（6学时1学时讨论实验1）3.80c51指令系统（6学时1学时讨论实验2）4.应用系统设计基础（10学时1学时讨论课）5.系统配置与接口技术（6学时）学习方法：注重基本原理，基本时序，基本实例，多动手多实践，加强实验，多思考，开阔思路 第一章 绪 论1.1 什么是单片机1.2 单片机的应用领域1.3 单片机的发
3、展史1.4 单片机的选用1.5 单片机应用系统1.6 单片机应用系统的开发过程电子计算机的组成计算机系统硬件软件主机外设系统软件应用软件运算器控制器主存储器输入设备输出设备外存储器1.1什么是单片机计算机的工作过程1.输入，将程序和数据输入内存2.运算：1)启动 2)取指令，从内存中取一条指令 3)取操作数，根据指令取数 4)运算操作 重复2）3）4）步，直至运算结束3.输出4.结束1.1什么是单片机单片机在一个芯片上集成了中央处理器(CPU)、随机存贮器（RAM）、程序存贮器（ROM或EPROM）、定时/计数器以及一些I/O接口的计算机。如：INTEL公司的8051单片机集成了：8位的CPU
4、；振荡器；4k字节ROM；128字节RAM；两个16位定时/计数器1.1什么是单片机1.2 单片机的应用领域单片机适用于具有体积小、功耗低、控制功能强的场合：日常生活中的电气产品 计算机外围设备智能仪器仪表工业测控中通讯行业 现在几乎没有单片机不存在的领域。1.3 单片机的发展史第一阶段：探索阶段。MCS-48系列：美国INTEL公司1976后陆续开发的8位单片机（第一阶段1976-1978）第二阶段：完善阶段。MCS-51系列：美国INTEL公司1980后推出的高档8位单片机，与其兼容的系列产品国内用户最多。（第二阶段：1978年）Z8系列：ZILOG公司的8位单片机MC68系列：MOTOR
5、OLA公司1979年推出的8位单片机第三阶段：向微控制器发展的阶段在原有8051内核的基础上，加强了外围电路功能。第四阶段：单片机的全面发展阶段。各种高速、低功耗、大寻址范围、运算能力强的8位、16位、32位通用型及各种小型廉价的专用型，功能全面的片上系统。单片机的发展趋势低功耗管理更宽的工作电压范围高性能化混合信号集成串行扩展技术小体积、低价格ISP及基于ISP的开发环境1.4 单片机的选用单片机的性能程序存储器类型，程序存储器数据存储器的容量。计算速度接口能力功耗要求应用场合（商业级、工业级、军用级）开发的难易程度开发系统是否完备其他考虑批量产品还是一次性应用，是否需要升级芯片的供应情况，
6、发展动向1.5 单片机应用系统按照单片机系统的扩展和配置状况，单片机应用系统可以分为：最小系统、最小功耗系统、典型系统。最小应用系统：维持单片机运行的最简单配置所构成的系统（晶振，复位电路，电源，ROM等）。最小功耗系统：在能满足应用条件的前提下，设计中采用低功耗设计。如：采用CMOS工艺的单片机及其它低功耗芯片。典型应用系统 单片机要完成工业测、控功能所必须具备的硬件结构系统。D/A光电隔离光电隔离A/D光电隔离单片机I/O扩展EPROMRAMI/O显示器键盘通用外设程序存储器数据存储器I/O数字量检测模拟量检测开关量检测开关量控制伺服驱动控制测控增强基本部分外设增强1.6 单片机应用系统的
7、开发过程1、硬件电路设计、组装、调试硬件应结合软件方案一并考虑，器件的性能匹配问题，可靠性及抗干扰设计，外接电路多时要考虑其驱动能力。2、应用程序的设计、编制软件结构清晰，各功能程序实现模块化，子程序化，实现全面软件抗干扰设计，提高可靠性，在软件中设置自诊断程序等。3、应用程序的仿真调试系统在仿真器的支持下，对应用程序进行调试。在调试过程中不断修改、完善。4、应用程序的链接，固化、脱机运行。针对出现的问题，修改硬件、软件或总体设计方案。第二章 51系列单片机的结构原理2.1 概述2.2 存储器配置2.3 输入/输出端口2.4 定时/计数器 2.5 串行口 2.6 中断系统 2.7 振荡器，时钟
8、电路，MCU时序及复位电路 2.8 80C51的节电运行 2.1 概述51系列（80C51系列）的含义：指以80C51为核心发展起来的各类单片机型号系列的总称。这类微控制器都使用80c51的CPU内核及指令系统。发展：很多公司都在从事51系列的拓展开发，philips（NXP），宏晶科技，WINBOND公司，dallas，atmel，oki等。Atmel 89cXX系列 89C51,89C52,89C2051Dallas DS5000FP,DS5001FP,DS5000(T),DS2250(T)Intel公司和Philips公司联手制定80C51的zx改造计划，分别推出MCS251和80C51
9、XA单片机，内部总线为16位，外部寻址达16M。Cygnal C8051F020,040等。宏晶科技的STC系列51单片机。51单片机片内结构 BP0口P2口P1口P3口运算部件控制部件数据存储器RAM程序存储器ROM/EPROM特殊功能寄存器（SFR）中断系统定时/计数器串行口XTAL1XTAL2PSENEAALERESET8888VCCVSS51单片机片内基本资源一个中央处理器 128字节RAM（供用户自由使用）只读存储器（8031，8051，8751）ROM 80c31：片内无ROM，使用时必须扩展程序存储器 80c51：片内有4K字节掩膜ROM，用户不可以对其编程，用于大批量使用由厂家
10、固化。87c51：片内有4K字节EPROM，在用于程序量不大时，是较理想的选择但价格比80C31稍贵。32条I/O口线 2个定时/计数器 2个优先级的5个中断源 串行I/O口 片内振荡器及时钟 51单片机的管脚及片外总线结构VSS12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VDDALE/PROGP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0VSSXTAL1XTAL2RD、P3.7WR、P3.6T1、P3.
11、5T0、P3.4INT1、P3.3INT0、P3.2TXD、P3.1RXD、P3.0RST/VPDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENPSENEAALERESETALEP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0锁存器GA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0用户I/O控制总线（CB）地址总线（AB）VCC+5VD7D6D5D4D3D2D1D0数据总线（DB）
