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电子设计大赛系列培训电子设计大赛系列培训-单片机和单片机和C语言语言(1)1第第1讲讲 单片机入门单片机入门本章主要内容：本章主要内容：1、学单片机需要什么基础、学单片机需要什么基础2、什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习、什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习单片机。单片机。3、学单片机需要的一些预备知识、学单片机需要的一些预备知识4、51单片机基础知识。单片机基础知识。5、如何用单片机学习板在短时间内掌握、如何用单片机学习板在短时间内掌握51单片机和单片机和C语言编程。语言编程。6、KEIL工程建立详细介绍及工程建立详细介绍及KEIL软件使用方法软件使用方法7、从控制实验板上的一个发光二极管开始、从控制实验板上的一个发光二极管开始判断输入，控制输出判断输入，控制输出21、与以前所学的知识关联很少；、与以前所学的知识关联很少；2、只需要掌握很基本的数电模电知识，如、只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；与、或、非逻辑关系等；3、对各种器件的概念基本上是从、对各种器件的概念基本上是从0开始；开始；4、如果要用、如果要用C语言编程，需具备简单的语言编程，需具备简单的C语语言基础；言基础；一、学单片机需要什么基础？一、学单片机需要什么基础？3 什么是单片机？什么是单片机？单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、存储器、I/O接口电路，从而构成了接口电路，从而构成了单芯片单芯片微型计算机，即单片机微型计算机，即单片机。Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单片机：系列单片机：集成集成 8位位CPU、4K字字节节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、1个个全双工串行口、全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址计数器。寻址范围范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。，并有控制功能较强的布尔处理器。二、什么是单片机、单片机能做二、什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习单片机。什么、怎么开始学习单片机。4 单片机能做什么单片机能做什么n凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现，再根据具体实际情况选以用单片机来实现，再根据具体实际情况选择不同性能的单片机，如：择不同性能的单片机，如：atmel,stc,pic,avr,凌阳，凌阳，arm等等5 怎么开始学习？怎么开始学习？1、实践第一。、实践第一。2、补充必要的理论知识，即缺什么补什么。、补充必要的理论知识，即缺什么补什么。3、做实际小制作积累经验，比如调试、编程。、做实际小制作积累经验，比如调试、编程。（可在网络上搜集题目，也可自己有什么想（可在网络上搜集题目，也可自己有什么想法大胆的去试验）法大胆的去试验）6三、预备知识三、预备知识1、电平特性电平特性2、2进制与进制与16进制的表示及转换进制的表示及转换3、二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算4、8051单片机介绍单片机介绍5、C51基础知识基础知识71、关于电平特性、关于电平特性（1）数字电路中只有两种电平：高和低）数字电路中只有两种电平：高和低（2）（本课程中）定义单片机为）（本课程中）定义单片机为TTL电平：电平：高高+5V 低低 0V（3）RS232电平：计算机的串口电平：计算机的串口 高高-12V 低低+12V 所以计算机与单片机之间通讯时需要加电所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片平转换芯片max232。82、二进制数字电路中的两种电平特性数字电路中的两种电平特性0 0 6 1101 171112 10810003 11910014 1001010105 10111 10119十六进制十六进制 （1）十进制中的）十进制中的0-15分别表示为十六进制的分别表示为十六进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F （2）熟练掌握二进制与十六进制之间的转熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。换。规律：一般把四个二进制数放在一起转换成规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一个十六进制数，转换后直接组合在一起即一个十六进制数，转换后直接组合在一起即可。可。10如：0001B-1-1H(汇编),0 x1(C语言)B表示为二进制，H为十六进制 1001B-9H,0 x9 1010B-AH,0 xa 0010 1100-2CH,0 x2c11 各种进位制的对应关系各种进位制的对应关系 12 3、二进制数的逻辑运算、二进制数的逻辑运算 （1）“与与”运算运算 “与与”运运算算是是实实现现“必必须须都都有有,否否则则就就没没有有”这这种种逻逻辑辑关关系系的的一一种种运运算算。运运算算符符为为“”,其运算规则如下其运算规则如下:00=0,01=10=0,11=1 13 （2）“或或”运算运算 “或或”运算是实现运算是实现“只要其中之一有只要其中之一有,就有就有”这种逻辑关系的一种运算这种逻辑关系的一种运算,其运算其运算符为符为“+”。“或或”运算规则如下运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=114 （3）“非非”运算运算 “非非”运运算算是是实实现现“求求反反”这这种种逻逻辑辑的的一一种种运运算算，如如变变量量A的的“非非”运运算算记记作作 。其运算规则如下其运算规则如下:A15 （4）“异或异或”运算运算 “异或异或”运算是实现运算是实现“必须不同必须不同,否则否则就没有就没有”这种逻辑的一种运算这种逻辑的一种运算,运算符为运算符为“”。其运算规则是。其运算规则是:16四、四、80C5180C51系列介绍系列介绍 Intel的的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；等；ATMEL的：的：89C51、89C52、89C2051等；等；Philips、华邦、邦、Dallas、STC 等公司的等公司的许多多产品品。80C51是是MCS-51系系列列中中的的一一个个典典型型品品种种；其其它它厂厂商商以以8051为基基核核开开发出出的的CMOS工工艺单片片机机产品品统称称为80C51系系列列。当当前前常常用用的的80C51系列系列单片机主要片机主要产品有：品有：1780C5180C51的引脚封装的引脚封装总线型总线型非总线型非总线型1819 总线（总线（BUS）是计算机各部件之间传送信）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。内部之间的连线。外部总线是指外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。与其它部件之间的连线。外部总线有三种外部总线有三种:数据总线数据总线DB（Data Bus）,地址总线地址总线 AB（Address Bus）和）和控制总线控制总线 CB（Control Bus）。）。20CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：口：四个四个8位并行位并行I/O口，既可用作输入，也口，既可用作输入，也可用作输出；可用作输出；T/C：两个定时两个定时/计数器，既可以工作在定时模计数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在计数模式；式，也可以工作在计数模式；21 五个中断源的中断控制系统；五个中断源的中断控制系统；一个全双工一个全双工UART（通用异步接收发送器）（通用异步接收发送器）的串行的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。机型号及性能。22五、C51知识 C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。目前，使用能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为语言进行程序设计已经成为软件开发的一个主流。软件开发的一个主流。23C C5151的数据类型的数据类型基本数据类型基本数据类型类型类型符号符号关键字关键字数的表示范围数的表示范围所占位数所占位数整整型型字字符符型型实实型型有有无无(signed)int16-3276832767(signed)short16-3276832767(signed)long32-2147483648214748364716unsigned int0655353204294967295unsigned long intunsigned short int16065535有有float323.4e-383.4e38有有double641.7e-3081.7e308有有char8-128127无无unsigned char8025524C C语言中的基本数据类型语言中的基本数据类型类型类型符号符号关键字关键字数的表示范围数的表示范围所占位数所占位数整整型型字字符符型型实实型型有有无无(signed)int16-3276832767(signed)short16-3276832767(signed)long32-2147483648214748364716unsigned int0655353204294967295unsigned long intunsigned short int16065535有有float323.4e-383.4e38有有double641.7e-3081.7e308有有char8-128127无无unsigned char8025525C C5151的数据类型扩充定义的数据类型扩充定义sfr:sfr:特殊功能寄存器特殊功能寄存器声明声明sfr16:sfr16:sfrsfr的的1616位数据声明位数据声明sbit:sbit:特殊功能位声明特殊功能位声明bitbit:位变量声明位变量声明例：例：sfr SCON=0X98;sfr SCON=0X98;sfr16 T2=0 xCC;sfr16 T2=0 xCC;sbit OV=PSW2;sbit OV=PSW2;26例：例：数据类型数据类型 变量名变量名char var1;char var1;bit flags;bit flags;unsigned char vextor10;unsigned char vextor10;int wwww;int wwww;注意：变量名不能用注意：变量名不能用C C语言中的关键字表示。语言中的关键字表示。C-51C-51数据的存储类型数据的存储类型27C-51C-51的头文件的头文件通常有通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.hstdio.h stdlib.h absacc.h常用有常用有:reg51.h reg52.hreg51.h reg52.h （定义特殊功能寄存器和位寄存器）；（定义特殊功能寄存器和位寄存器）；math.h math.h （定义常用数学运算）；（定义常用数学运算）；28与与C C语言基本相同：语言基本相同：+-*/+-*/（加（加 减减 乘乘 除）除）=（位右移（位右移 位左移）位左移）&|&|(按位与按位与 按位或按位或)(按位异或按位异或 按位取反按位取反)C-51的运算符的运算符29 C-51C-51的基本语句的基本语句 与标准与标准C C语言基本相同：语言基本相同：if if 选择语句选择语句 while while 循环语句循环语句 for for 循环语句循环语句 switch/case switch/case 多分支选择语句多分支选择语句 do-while do-while 循环语句循环语句 30中断服务程序中断服务程序函数名（）函数名（）interrupt interrupt n n using using m m 函数内部实现函数内部实现.I/OI/O口定义口定义sbit beep=P23;sbit beep=P23;31单片机主要掌握以下几点单片机主要掌握以下几点最小系统能够运行起来的必要条件。最小系统能够运行起来的必要条件。1.1.电源电源 2.2.晶振晶振3.3.复位电路复位电路对单片机任意对单片机任意I/OI/O口的随意操作口的随意操作 1.1.输出控制电平高低输出控制电平高低2.2.输出检测电平高低。输出检测电平高低。定时器：重点掌握最常用的方式定时器：重点掌握最常用的方式2 2中断：外部中断、定时器中断、串口中断中断：外部中断、定时器中断、串口中断串口通信：单片机之间、单片机与计算机间串口通信：单片机之间、单片机与计算机间32单片机工作的基本时序单片机工作的基本时序机器周期和指令周期机器周期和指令周期 （1 1）振荡周期振荡周期:也称时钟周期也称时钟周期,是指为单片机提是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，供时钟脉冲信号的振荡源的周期，TXTX实验板上为实验板上为11.0592MHZ11.0592MHZ。（2 2）状态周期状态周期:每个状态周期为时钟周期的每个状态周期为时钟周期的 2 2 倍倍,是振荡周期经二分频后得到的。是振荡周期经二分频后得到的。（3 3）机器周期机器周期:一个机器周期包含一个机器周期包含 6 6 个状态周期个状态周期S1S1 S6,S6,也就是也就是 12 12 个时钟周期。个时钟周期。在一个机器周期内在一个机器周期内,CPUCPU可以完成一个独立的操作。可以完成一个独立的操作。（4 4）指令周期指令周期:它是指它是指CPUCPU完成一条操作所需的全完成一条操作所需的全部时间。部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。期组成。MCS-51 MCS-51 系统中系统中,有单周期指令、双周期指有单周期指令、双周期指令和四周期指令。令和四周期指令。33Main 函数函数格式：格式：void main()特点：无返回值，无参。特点：无返回值，无参。任何一个任何一个C程序程序有且仅有一个有且仅有一个main函数，函数，它是整个程序开始执行的它是整个程序开始执行的入口入口。例：例：void main()总程序从这里开始执行总程序从这里开始执行;其他语句；其他语句；六、六、KEIL的使用的使用34课后练习对照对照51单片机学习板原理图写程序；单片机学习板原理图写程序；用位操作和总线操作两种方法完成以下题目；用位操作和总线操作两种方法完成以下题目；1.熟练建立熟练建立KEIL工程；工程；2.点亮第一个发光管；点亮第一个发光管；3.点亮最后一个发光管；点亮最后一个发光管；4.点亮点亮1、3、5、7；5.点亮二、四、五、六；点亮二、四、五、六；6.尝试让第一个发光管闪烁；尝试让第一个发光管闪烁；7.尝试设计出流水灯程序。尝试设计出流水灯程序。35点亮发光二极管：n#includensbit D1=P37;nvoid main()nnwhile(1)nD1=1;n36点亮发光二极管：n#includensbit D1=P37;nvoid main()nnwhile(1)nD1=0;n37发光二极管闪烁：n#includensbit D1=P37;nunsigned int a;nvoid main()nnwhile(1)nna=50000;nD1=0;nwhile(a-);na=50000;nD1=1;nwhile(a-);nn38课后练习1.第一个发光管以间隔第一个发光管以间隔200ms闪烁闪烁2.8个发光管由上至下间隔个发光管由上至下间隔1s流动，其中每个管亮流动，其中每个管亮500ms,灭灭500ms,亮时蜂鸣器响，灭时关闭蜂鸣器，一直重复下去。亮时蜂鸣器响，灭时关闭蜂鸣器，一直重复下去。3.8个发光管来回流动，第个管亮个发光管来回流动，第个管亮100ms,流动时让蜂鸣器发出流动时让蜂鸣器发出“滴滴滴滴”声。声。4.用用8个发光管演示出个发光管演示出8位二进制数累加过程。位二进制数累加过程。5.8个发光管间隔个发光管间隔200ms由上至下，再由下至上，再重复一次，由上至下，再由下至上，再重复一次，然后全部熄灭再以然后全部熄灭再以300ms间隔全部闪烁间隔全部闪烁5次。重复此过程。次。重复此过程。6.间隔间隔300ms第一次一个管亮流动一次，第二次两个管亮流动，第一次一个管亮流动一次，第二次两个管亮流动，依次到依次到8个管亮，然后重复整个过程。个管亮，然后重复整个过程。7.间隔间隔300ms先奇数亮再偶数亮，循环三次；一个灯上下循环先奇数亮再偶数亮，循环三次；一个灯上下循环三次；两个分别从两边往中间流动三次；再从中间往两边流三次；两个分别从两边往中间流动三次；再从中间往两边流动三次；动三次；8个全部闪烁个全部闪烁3次；关闭发光管，程序停止。次；关闭发光管，程序停止。39
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