单片机(全部) -

单片机应用系统设计

主讲人：吕国芳

教学计划：

本课程计划学时：32学时（2学分） ——1.5学分课堂教学（上课6周），0.5学分试验（4次试验）

考核办法：

平时成绩 占 1/4 实验成绩 占 1/4 期终测验成绩 占 2/4

参考书：

1. 何立民： 《MCS-51系列单片机应用系统设计——系统配置与接口技术》，

北京航空航天大学出版社

2. 宋宏远、杨天怡：《MCS51/96系列单片微型计算机原理及应用》，

重庆大学出版社

3. 孙涵芳、徐爱卿：《MCS51/96系列单片机原理及应用》，

北京航空航天大学出版社

1

目 录

第一章． 绪 论 1

§1-1 单片机的定义、结构特点 ...................................................................................................................... 1

1． 2． 3． 1． 2． 3． 4． 1． 2．

单片机的定义 ............................................................................................................................ 1 单片机的特点 ............................................................................................................................ 1 单片机结构上的特点 ............................................................................................................ 1

4位单片机 ................................................................................................................................... 2 8位单片机 ................................................................................................................................... 2 16位单片机 ................................................................................................................................ 2 32位单片机 ................................................................................................................................ 2

§1-2 单片机的主要品种及分类 ...................................................................................................................... 2

§1-3 单片机的应用 .......................................................................................................................................... 3

单片机应用 ................................................................................................................................. 3 多机应用 ....................................................................................................................................... 3

第二章 MCS-51单片机的结构和原理 5

§2-1 MCS-51系列单片机简介 ....................................................................................................................... 5 §2-2 MCS-51系列单片机的结构原理 ........................................................................................................... 5 一．

MCS-51系列单片机的基本组成 ........................................................................................ 5

二． MCS-51系列单片机的内部结构 .................................................................................... 6

§2-3 MCS-51系列单片机的引脚及其片外总线结构 .................................................................................. 12

一． 管脚功能 ..................................................................................................................................... 12 二． 片外三总线结构 ..................................................................................................................... 12

§2-4 MCS-51系列单片机的工作方式 ......................................................................................................... 13

一． 复位方式 ..................................................................................................................................... 13 二． 程序执行方式 .......................................................................................................................... 13 三． 单步执行方式 .......................................................................................................................... 13

2

四． 掉电和节电方式 ..................................................................................................................... 13 五． 编程和校验方式 ..................................................................................................................... 16

§2-5 MCS-51单片机的时序 ........................................................................................................................... 17

一． 机器周期、状态和指令周期 .......................................................................................... 17 二． MCS-51指令的取指/执行时序 ...................................................................................... 17 三． 访问外部ROM和外部RAM的时序 ......................................................................... 17

第三章 MCS-51单片机的指令系统

19

§3-1 指令的格式及标识 .................................................................................................................................... 19

一． 指令的格式 ............................................................................................................................... 19 二． 指令中的符号标识 ............................................................................................................... 20 三． 关于注释 ..................................................................................................................................... 20

§3-2 寻址方式 ..................................................................................................................................................... 20

一． 寄存器寻址 ............................................................................................................................... 21 二． 直接寻址 ..................................................................................................................................... 21 三． 立即寻址 ..................................................................................................................................... 22 四． 寄存器间接寻址 ..................................................................................................................... 22 五． 变址寻址 ..................................................................................................................................... 22 六． 相对寻址 ..................................................................................................................................... 23 七． 位寻址 .......................................................................................................................................... 23

§3-3 MCS-51指令系统的分类 ........................................................................................................................... 24

一． 数据传送类指令 ..................................................................................................................... 24 二． 算术操作类指令 ..................................................................................................................... 27 三． 逻辑操作类指令 ..................................................................................................................... 31 四． 控制程序转移类指令 .......................................................................................................... 32 五． 布尔变量操作类指令 .......................................................................................................... 35

3

第四章 MCS-51单片机的应用程序设计

38

第五章 MCS-51单片机内部定时/计数器及其应用 39

§5-1 定时/计数器的结构及工作原理 ................................................................................................................ 39 §5-2 定时/计数器的方式和控制寄存器 ............................................................................................................ 40

一． 定时器方式字寄存器——TMOD .................................................................................. 40 二． 定时器控制寄存器TCON ................................................................................................ 40

§5-3 定时/计数器的工作方式 ............................................................................................................................ 41 一．

方式0 ............................................................................................................................................... 41

二． 方式1 ........................................................................................................................................... 41 三． 方式2 ........................................................................................................................................... 41 四． 方式3 ........................................................................................................................................... 42

§5-4 定时/计数器的应用举例 ............................................................................................................................ 42

一． 初始化定时/计数器的步骤 .............................................................................................. 42 二． 方式0、方式1应用 ........................................................................................................... 42 三． 方式2应用 ............................................................................................................................... 43 四． 门控位作用 ............................................................................................................................... 44

第六章 MCS-51单片机的系统扩展 45

§6-1 MCS-51单片机最小应用系统 ............................................................................................................... 45

一．

8051/8751最小应用系统 .................................................................................................. 45

二． 8031最小应用系统 .............................................................................................................. 45

§6-2 MCS-51单片机的外部扩展性能 ........................................................................................................... 46

一． MCS-51单片机的片外总线结构 .................................................................................. 46 二． MCS-51单片机的系统扩展能力 .................................................................................. 46

§6-3 程序存储器的扩展 .................................................................................................................................. 46

一． 外部程序存储器扩展概要 ............................................................................................... 46

二．

典型EPROM扩展电路 ......................................................................................................... 47

§6-4 数据存储器的扩展 .................................................................................................................................. 51

一． 数据存储器扩展概要 .......................................................................................................... 51

4

二． 常用数据存储器扩展电路 ............................................................................................... 52

§6-5 MCS-51 I/O口扩展 ................................................................................................................................. 55

一． 简单I/O口的扩展 ................................................................................................................ 55 二． 可编程I/O口的扩展 ........................................................................................................... 56

第七章 MCS-51 系统的串行接口

60

§7-1 串行通讯概述 ............................................................................................................................................. 60

一． 串行通讯的两种基本方式 ............................................................................................... 60 二． 波特率 .......................................................................................................................................... 61 三． 数据传送的方向 ..................................................................................................................... 61

§7-2 MCS-51单片机的串行接口 ....................................................................................................................... 62

一． 串行口的构成 .......................................................................................................................... 62

二．

串行口控制寄存器SCON .................................................................................................... 63

三． 串行口的工作方式 ............................................................................................................... 64

§7-3 MCS-51单片机串行口的应用 ................................................................................................................. 67

一． MCS-51单片机串行通讯的波特率 ............................................................................ 67 二． 串行口方式0用作扩展并行I/O口 ........................................................................... 68 三． 方式1与点对点的异步通讯 .......................................................................................... 70 四． 方式2、方式3与多机通讯 ........................................................................................... 71

§7-4 相互通道接口标准及其选择 ..................................................................................................................... 78

一． 相互通道的典型结构 .......................................................................................................... 78 二． 关于RS-232C、RS-422、RS-423和RS-449标准接口 ................................... 78

第八章：MCS-51单片机的中断系统

79

§8-1 中断系统及管理 ......................................................................................................................................... 80

一、 中断源 .......................................................................................................................................... 80 二、 中断请求标志 .......................................................................................................................... 80 三、 中断允许控制 .......................................................................................................................... 81

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