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  • 单片机原理及应用学习笔记(一)

    万次阅读 多人点赞 2018-08-10 17:28:26
    **在学习51之前,最先接接触到的是Arduino,这个东西上手确实十分的简单,可以做出来一些小玩意,但是它的性能终究是不够强大,对于一些比较厉害的作品,用Arduino就显得心有余而力不足了,所以现在开始学习51和stm...

    *在学习51之前,最先接接触到的是Arduino,这个东西上手确实十分的简单,可以做出来一些小玩意,但是它的性能终究是不够强大,对于一些比较厉害的作品,用Arduino就显得心有余而力不足了,所以现在开始学习51和stm32。51的学习在大学本科阶段,在学校课堂上学到的基本上是一些理论知识,这些东西也确实有一定的必要,毕竟掌握了都是自己的。所以说我准备对这些理论的知识进行一个整理。好,废话不多说,现在切入正题。
    对于一般的大学教材,前面两章基本上都是对单片机的一些基本的介绍,主要就是一些对单片机硬件结构认识过程,这个主要是让我们有个总体的认识,开始适应单片机的学习。这些东西就忽略了吧。就从51系列单片机的指令系统开始吧。这里使用汇编语言编写程序的。(以上都是废话,自动忽略)*

    51系列单片机的指令系统

    一:单片机指令系统的概述
    (1)总共111条指令
    (单字节指令49条,双字节指令45条,三字节指令17条)
    (一个机器周期、12个时钟震荡周期指令64条,两个机器周期、24个时钟震荡周期指令45条、乘除两条指令位4个机器周期)
    (12MHZ晶振:机器周期位1us)
    (2)51指令不区分大小写
    (3)指令格式:操作码+操作数

    二:单片机的寻址方式
    (1)寄存器寻址方式:MOV A,Rn
    (2)直接寻址方式:MOV A,40H
    (寻址范围:第一:内部RAM的128个单元、第二:特殊功能寄存器SFR,除了以单元形式外还能用寄存器符号形式:即MOV A,80H==MOV A,P0)
    (3)寄存器间接寻址:(寄存器中放的是操作数地址、寄存器前面加标志符@)例如:MOV R1,#40H MOV A ,@R1
    (寻址范围:第一:访问内部RAM、第二:片外数据存储器的64k字节的间接寻址、第三:片外的数据存储器的低256字节、第四:堆栈区)
    (4)立即寻址方式:(操作数在指令中直接给出,需在操作数前面加上#,如果首位是A-F,前面还加0)例如:MOV A,#40H MOV A,#0FFH
    (5)基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式:(以DPTR\PC作为基址寄存器,以累加器A作为变址寄存器)
    (6)位寻址方式:例如:MOV A,40H 把40H的值送到进位位C
    (寻址范围:第一:内部RAM位寻址区、第二:特殊功能寄存器中的可寻址位)
    (7)相对寻址方式:(目的地址=转移指令所在地址+转移指令字节数+rel(带符号的8位二进制数的补码数))

    三:51系列单片机的指令系统及一般说明
    (1)分类介绍:
    数据传送类(28条)
    算数操作类(24条)
    逻辑运算类(25条)
    控制转移类(17条)
    位操作类 (17条)
    (2)指令中符号的意义:
    Rn当前寄存器区8个工作寄存器
    Ri当前选中的寄存器区中可做间接寻址寄存器的2个寄存器
    Direct 直接地址,即8位内部数据存储单元或者特殊功能寄存器地址
    #data包含指令中的8位立即数
    #data包含指令中的16位立即数
    rel相对转移指令中的偏移量,8位带符号的补码数
    DPTR数据指针,可用作16位的数据地址寄存器
    bit内部RAM或者SFR中直接寻址位
    C(Cy)进位标志位或者位处理机制中的累加器
    addr11 11位目的地址
    addr16 16位目的地址
    @间接寻址寄存器
    (x)x中的内容
    ((X))由X寻址的单元中的内容
    ---->箭头右边内容被箭头左边所替代

    (持续更新中!!!)

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  • 单片机原理及应用》复习提纲

    万次阅读 多人点赞 2015-12-14 10:42:02
    单片机原理及应用》复习提纲 单片机应用系统的典型结构图   单片机应用系统核心硬件技术包括: 1.时序 2.中断 3.地址译码   单片机应用系统核心软件技术包括: 1.寻址...
    《单片机原理及应用》复习提纲

    单片机应用系统的典型结构图

     

    单片机应用系统核心硬件技术包括:

    1.时序

    2.中断

    3.地址译码

     

    单片机应用系统核心软件技术包括:

    1.寻址方式、指令系统

    2.典型程序结构

    3.中断程序设计


    《单片机原理及应用》复习提纲

    (2015年)

    一.概述

    掌握:1.单片机的基本概念、特点、单片机与通用微机的主要区别、应用领域

    总线的概念,微型计算机的基本工作过程

    (1)基本概念:

       单片机是将CPU、存储器、I/O接口电路等微型机的主要部件集成在一块芯片上的计算机,简称单片机(Microcontroller)。

    (2)特点:

             可靠性高;使用方便、灵活,便于用户开发;易于面向工业控制;易于构成嵌入式系统。

    (3)单片机与通用微机的主要区别

             单片机是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。

    (4)应用领域

             <1>单片机在智能仪表和测量仪器中的应用

             <2>单片机在机电/光机电一体化产品中的应用

             <3>单片机在计算机网络及通信产品中的应用

             <4>单片机在消费类电子产品中的应用

    (5)总线的概念

             用来传送信息的一组导线,为CPU和其它部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道

             地址总线:用于传送地址信息。

             数据总线:用于传送数据信息。

             控制总线:用于传送控制信息。

    (6)微型计算机的基本工作过程

      <1>在进入运行前,要将事先编好的程序装入存储器中。

       <2>读取指令:在CPU的控制下,由内部程序计数器(PC)形成指令存储地址,并从该地址中读取指令后送到指令寄存器(IR)中保存

       <3>执行指令:在CPU的控制下,由指令译码器(ID)对指令译码,产生各种定时和控制信号,并执行该指令所规定的操作。

     

    2.定点小数的表示方法

            小数点通常有两种表示方法:定点表示法和浮点表示法。

            在定点表示法中,小数点的位置是固定不变的,它是事先约  
    定好的,不必用符号表示。通常,将小数点固定在数值部分的最高位之前或最低值之后, 前者将数表示为纯小数,后者将数表示为纯整数

     

    3.BCD码的两种存储格式(压缩和非压缩形式)

            1)压缩BCD码用4位二进制数表示1位十进制数,一个字节表示2位十进制数。

          例如10010111B表示十进制数97。

            2)非压缩BCD码用8位二进制数表示1位十进制数,高4位总是0000。

        例如,00001001B表示十进制数9。 

     

    4.ASCII的作用和特点:

            0-9的ASCII:30H-39H

            A,B,C,D,E,F的ASCII:41H-46H

     

      5.二进制、十进制、十六进制之间的转换方法(熟练掌握整数的转换方法)

      6.负数的3种表示方法:原码、反码和补码

      7.补码和真值的计算方法(熟练掌握,整数)

      8.单字节HEXàBCD; 单字节BCDàHEX的转换方法HEXàASCII; ASCII àHEX的转换方法

     

    二.内部结构(以AT89C51、AT89C52为背景机型)

    引脚部分:

    理解ALE,/PESN,/EA,/WR,/RD 的作用

    1.ALE:地址锁存使能输出(Address Latch Enable),下跳沿时锁存

    2./PESN:程序存储器读选通信号(Progrom Store Enable),访问代码空间

    3.外部ROM访问允许

     EA=0:访问片外程序存储器

     EA=1:访问片内程序存储器,

            当PC值大于0FFFH后,转向访问片外程序存储器。

    4./WR:访问数据空间,写外部数据存储器控制信号

    5./RD:访问数据空间,读外部数据存储器控制信号

    CPU部分:

    了解CPU的基本组成部件

    运算器(ALU,A,B, PSW(CY,AC,OV,P))

    ALU:算术逻辑部件

         组成:加法器和其他电路

         主要功能:算术运算和逻辑运算

    A:累加器,存放操作数或中间运算结果的寄存器

    B:寄存器,一般用于乘、除法指令

    PSW:程序状态字寄存器

     CY(PSW.7)——进位标志:

    在进行加或减运算时,如果操作结果最高位有进位或借位时,CY由硬件置“1”,否则清“0”。

      AC(PSW.6)——半进位标志:

    在进行加或减运算时,如果操作结果的低半字节向高半字节产生进位或借位时,将由硬件置“1”,否则清“0”。

      OV(PSW.2) ——溢出标志:

    在有符号数加减运算中,若有异常结果,OV硬件置1,否则硬件清0。

      P(PSW.0) ——奇偶标志位

    该位始终跟踪累加器A中含“1”个数的奇偶性。

    如果A中有奇数个“1”,则P置“1”,否则置“0”。满足偶校验原则。

     

    控制器 (IR,ID,PC,SP,DPTR)

    IR:中断允许控制寄存器

    ID:中断优先级控制寄存器

    PC:程序计数器(Program Counter)

    SP:堆栈指针(Stack Pointer)

    DPTR:数据指针寄存器(Data Pointer)

     

         理解PC,SP,DPTR,PSW的作用,以及PSW中各位的含义和使用方法

     

    时序部分:

    了解时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期之间的关系

      1个机器周期

     =6个状态周期(时钟周期)

     =12个振荡周期

     =完成一个基本指令所需时间

      指令周期:完成一个指令所需时间

     

    重点掌握机器周期的计算方法

      12*晶振周期

     

    时钟电路硬件连线

     

    时钟部分:

    了解给单片机提供时钟的必要性;掌握提供时钟的基本方法

     

    复位部分:

    了解给单片机复位的必要性,掌握复位的基本方法和电路(上电复位、按键复位)

    1.复位条件:RST引脚端出现持续时间不短于 2个机器周期的高电平。

    2.

    上电复位                       按键复位                     复合复位

     

    掌握和理解单片机复位后的初始状态。

    SP=07H

    P1~P3=0FFH

    IP=XXX00000B

    IE=0XX00000B

    PCON=0XX00000B

    SBUF(串行口数据缓冲寄存器)=XXH

    其他=00H

     

     

    复位电路硬件连线

           

    片内RAM部分和SFR区:

    了解片内128Byte(256Byte)RAM的分区情况和使用特点

    1.分区情况

    (1) 低128字节的区域

          ①工作寄存器区(00H~1FH)

         ②可位寻址区(20H~2FH)

          ③用户RAM区(30H~7FH)

    (2)高128字节区域

              SFR区:承担着51单片机片上资源的管理工作

    2.使用特点

         ①区和③区只能按字节进行数据存取操作,②区则可按字节和位两种方式存取操作。

         每个存储单元都有一个字节地址,但只有其中21个单元可以使用,并有相应寄存器名称。


    掌握4组寄存器的选择方法和0组寄存器所对应的地址范围

      当前工作寄存器组取决于PSW的设置

    CPU复位后RS1和 RS0默认值为0,即默认第0组为当前工作寄存器组。

    (RS1,RS0)=(0,0):寄存器0组

    (RS1,RS0)=(0,1):寄存器1组

    (RS1,RS0)=(1,0):寄存器2组

    (RS1,RS0)=(1,1):寄存器3组

     

    了解可位寻址区的分布区域:

    20H-2FH,部分SFR

     

    堆栈部分:

    掌握堆栈的基本的概念、作用和数据存储方法

      1.概念:MCS-51单片机的堆栈,是在片内RAM中开辟的一个专用区,用来暂时存放数据或存放返回地址,并按照“后进先出”(LIFO)的原则进行操作。

      2.作用:进栈时,SP首先自动加1,将数据压入SP所指示的地址单元中;

             出栈时,将SP所指示的地址单元中的数据弹出,然后SP自动减1

      3.数据存储方法:先进后出

                     指定内部数据存储器地址07H~7FH中的一部分连续存储区作为堆栈。

     

    片上IO口部分:

    了解P0-P3口的功能和使用特点P1:通用输入输出口

    P0:通用输入输出口

            地址总线低8位输出口,

            数据总线口

     

    P2:通用输入输出口

            地址总线高8位输出口

     

    P3:通用输入输出口

     

            /RD、/WR:外部数据存储器读写控制

            /INT0、/INT1:外部中断信号输入引脚

           T0、T1:计数信号输入引脚

           RXD、TXD:串行通信口接收、发送引脚

     

     

     

     

    三总线实现方法

    P2P0合起来构成16位地址总线(P2高8位,P0低8位

    P0口为数据总线(P0口分时实现数据和地址的传输,一般通过373锁存器来实现)

    P3口一部分及几个特殊控制引脚构成不完整的控制总线

     

    重点理解准双向口的概念,准双向口使用注意事项,读预备操作的意义

    1.概念:P1、2、3有固定的内部上拉电阻,所以有时称它们为准双向口;只有高低电平状态,没有高阻状态

    2.注意事项:P1、P2、P3口无需外接上拉电阻(已有内部上拉电阻);做输入用的时候要有向锁存器写1的这个预备操作

    3.预备操作意义:输入时,为正确读出P1.n引脚电平,需设法在读引脚前先使场效应管截止,即向锁存器写一

    读锁存器、读引脚、“读-修改-写”指令

          

    1.读锁存器:ANL P1,A

    2.读引脚:MOV P1,#0FFH

             MOV A,P1

    3.读改写:

           

           


    三.指令系统

    寻址方式部分:理解7种寻址方式、特点及适用范围

    寻址方式:寻找操作数地址或指令地址的方式。

       寻址方式类型: 

       1.立即寻址

         特点:操作数可以从指令中直接取得,速度快。

         用途:用于对寄存器或存储单元进行初始赋值。

       2.直接寻址

         特点:在指令中直接给出操作数的字节地址或位地址。

         适用范围:只能在下述三种地址空间内寻址。

                   (1)特殊功能寄存器(SFR);

                   (2)内部数据存储器RAM的低128个字节;

                   (3)位地址空间。

       3.寄存器寻址

         特点:指令短,速度快

         适用范围:

             (1)工作寄存器区中的R0-R7 

             (2)A(累加器)、B(仅限于乘除法指令)、DPTR、C(布尔处理器)

       4.寄存器间接寻址

         特点:指令简洁,便于对连续存放的数据进行处理

         适用范围(特定寄存器):

                 R0,R1:用于访问片上RAM空间

                 DPTR:用于访问外部数据空间

                 SP:用于访问堆栈空间 

       5.变址寻址

         特点:操作数的有效地址为基址寄存器与变址寄存器内容之和;基址寄存器:PC(或DPTR),变址寄存器:A 

         适用范围:用于查表指令,读取存放于程序空间中的常数表,如函数表,字模表等。

       6.相对寻址

         适用范围:用于确定下一条执行指令的入口地址 ,在指令中给出程序跳转的偏移量rel,用于转移指令中。

       7.位寻址

         特点:直接操作单元中的某一个位,方便了程序设计,提高了程序的可读性。

         适用范围:

             (1)片内RAM区支持位寻址方式的单元,即20H-2FH。

             (2)SFR中支持位寻址方式的寄存器。

     

    指令部分:

    1. 理解全部指令的功能,正确掌握其使用方法P46~P62

        掌握MOV、MOVC、MOVX指令的使用特点

        掌握ADD,AADC,SUBB,DA,INC,DEC指令的特点

    掌握PUSH、POP、LCALL、ACALL、RET、RETI指令

    掌握控制转移类指令的应用:DJNZ,CJNE;JC/JNC; JB/JNB/JBC

           掌握逻辑操作类指令的应用:CPL,ANL,ORL,XRL,RR/RRC, RL/RLC

    2.掌握估算指令长度的方法

          指令长度估算方法:

             指令基本长度为1 字节;

             逢立即数(8bits)长度加1;

             逢立即数(16bits)长度加2;

             逢直接寻址方式,指令长度加1。

     

    3. 掌握相对转移指令中偏移量的计算方法

     

     

    四.汇编语言程序设计

    掌握基本伪指令的使用:ORG、END、EQU、DATA、DB、DW、BIT

    掌握基本程序结构的设计方法

    1. 分支程序:二分支、三分支

              散转程序(重点掌握转移指令表方式)

    2. 循环程序 :循环变量、循环条件

    3. 子程序:掌握基本调用方法和参数传递方法

    入口参数、出口参数传递方法:

    1). 利用A

    2). 利用寄存器,或存储单元

    3). 利用堆栈

    4. 查表程序:掌握表格的定义方法和两种查表方法

    两种查表方法:

    MOVC  A,  @A + DPTR ;对应于DPTR 查表方式

    MOVC  A,  @A + PC    ;对应于PC 查表方式

     

    掌握以下应用程序的设计方法:

    运算程序:加法(含多字节十六进制数、BCD码数)

    减法(含多字节十六进制数、BCD码数)

    针对数据块的操作:

    清零、初始化、移动(复制)、求和、求最大值、求最小值、找寻特殊字符

    延时程序的设计和分析

    码制转换:HEX与ASCII之间的转化,单字节HEX与BCD码之间的转化

     

    五.中断系统

    了解:

    微机与外设之间的数据传送方式,各种传送方式的特点

    与中断相关的SFR和中断标志

    CPU对外部中断信号的基本要求

    掌握重要概念:

    中断、 中断申请、中断优先、中断响应、中断服务和中断返回

    中断源,中断申请方式(电平、边沿)

    中断响应:

    响应时间(一般3-8机器周期,或更长)

    响应中断的条件(基本条件和阻止CPU立即响应中断的3种情况)

    中断屏蔽和中断优先

    中断服务:

    重要的中断入口矢量地址:0003H/0013H,000BH/001BH,0023H                      

    现场保护

    重点掌握:外部中断0/1的应用和中断服务程序的设计

     

     

    六.定时/计数器

    了解:

    定时/计数信号的来源及对计数信号的要求

          中断源:发出中断请求的设备和电路

          中断信号形式:电平信号或边沿信号

     

    重要的SFR、其作用和相关标志位的作用(TMOD,TCON,TH0,TL0, TH1,TL1)

    定时器或计数器初值:TH0.TL0;TH1,TL1

    T2定时计数器的特点和使用方法

    T2(仅52系列有)

    它的特点是具有可编程性,即计数位数、启动方式、计数信号来源均可以通过程序进行控制。

    可编程性体现在3个方面:

         位数、启动方式、定时/计数方式

     

     

    重点掌握

    方式1,2的使用方法(包括定时和计数)

    1.计数信号源要求高电平或低电平的持续时间不能短于一个机器周期

      定时方式:对机器周期计数,

                        计数信号频率=fOSC/12

      计数方式:对外部脉冲信号计数 ,

                        来源于引脚T0(P3.4)、T1(P3.5)

                        信号频率不可高于 fOSC/24。

    2.(1)软件启动方式(内部控制):

         GATE=0时, TRx=1 启动定时或计数

     (2)门控方式(外部触发):

         GATE=1时,TRx=1且 /INTx引脚(P3.3 或 P3.5)为高电平,才能启动定时或计数

     

    TMOD的设置和初值的计算方法

    1.(1)定时方式: 

         方式1(16bits):(65536-X)×cycle=定时时间

         方式2(8bits):  (256-X)×cycle=定时时间

         其中,cycle指代机器周期(μs)

      (2)计数方式:

         方式1(16bits):65536-X=计数值

         方式2(8bits):  256-X=计数值

    2.TMOD=00H:2^13-N=32TH0+TL0

      TMOD=01H:2^16-N=256TH1+TL1

     

    不同占空比的脉冲波形产生方法(包括查询方式和中断方式的程序设计)

     

    理解:门控启动控制方法和脉冲宽度测量的基本原理和编程实现。

     

    七.存储器和并口的扩展

    掌握:

    半导体存储器的分类、各类存储器的特点

    存储器分类

      1.存储器的类型

        (1)按工作时与CPU联系密切程度分类

           主存和辅存,或者称作内存和外存.主存直接和CPU交换信息,容量小,速度快。辅存则存放暂时不执行的程序和数据,只在需要时与主存进行批量数据交换,通常容量大,但存取速度慢;

        (2)按存储元件材料分类

           半导体存储器、磁存储器及光存储器;

        (3)按存储器读写工作方式分类

           只读存储器(ROM)

           随机存储器(RAM)

           可现场改写的非易失性存储器(NVM)

     

    三总线的构成方法

    1.P2P0合起来构成16位地址总线(P2高8位,P0低8位

     P0口为数据总线(P0口分时实现数据和地址的传输,一般通过373锁存器来实现)

     P3口一部分及几个特殊控制引脚构成不完整的控制总线

    2.地址总线(Adress Bus, AB)

      A0-A15

     数据总线(Data Bus, DB)

      D0-D7

     控制总线(Control Bus,CB)

      /PSEN       访问代码空间

      /WR, /RD   访问数据空间和IO空间

     

    并行IO口的总线扩展方法(利用TTL器件的扩展方法)

     

    掌握:

    2764、6264,62256的基本接口方法

    书P167

     

    线选法、译码法(利用简单逻辑电路译码或译码器译码)硬件实现

    1.线选法:直接利用单根地址线作为片选信号

          

        2.译码法:多根地址线经过译码器、简单逻辑电路、可编程逻辑阵列处理后产生片选信号

    地址译码法又有部分译码和全译码两种方式

        

     

    存储器扩展的硬件连线(三总线信号连接)

     

     

    存储空间的分配、存储芯片地址范围的计算

     

    理解:

    2764, 6264, 373,273,244,245,138,139芯片的读写信号及控制信号

     

     

    访问片外程序和数据存储器的读写时序

     

    八.键盘和显示器

    了解:

       按键的基本输入过程,按键响应程序的基本功能

       1.响应程序

       独立式按键:

       矩阵式键盘:

      

       2.基本功能

           (1)按键检测:如何识别有键按下;

           (2)去抖动:识别被按键与释放键时必须避开抖动状态,只有处在稳定接通或断开状态时,才能保证识别正确无误;

          (3)键码产生:为了从键的行列坐标编码得到反映键功能的键码,一般在程序存储器中建立了一个键盘编码表,通过查表获得键码。

           (4)防串键:防串键是为了解决多个键同时按下或者前一键没有释放而又有新键按下时产生的问题;

      

       消除按键抖动的必要性和方法

    1.必要性:

       监测有无键按下

       保证可靠性:采取软件消抖

       不管按键过程持续多长时间,仅执行一次按键功能程序。

       输出确定的键号(键值)

    2.方法:

           (1)程序扫描方式:当CPU空闲时,扫描键盘,判断有无键按下。

           (2)定时扫描方式:利用CPU的定时器,每隔一定时间扫描一次键盘。

           (3)中断方式:有键按下时产生中断,由中断服务程序来处理。

     

    LED的基本结构,主要电参数的含义和限流电阻的计算方法

    1.基本结构:

          常用的LED显示器为8段(或7段,8段比7段多了一个小数点“dp”段)。有共阳极和共阴极两种。

    2.主要电参数含义:

          VF:正向压降 

          IF:正向工作电流

    3.限流电阻计算方法:

         

     

    静态LED显示和动态LED显示的基本特点

    1.静态LED显示:

         持续驱动LED显示器的共公端。在显示器工作过程中,系统为每个显示器的公共端都一个有效电平。

         软件编程简单,但占用I/O口线多,功耗大。

    2.动态LED显示:

      单片机定时扫描显示器,采用分时驱动的方法,轮流控制各个显示器的COM端,使各个显示管轮流点亮。该驱动方式利用了人的视觉暂留现象。

      动态扫描驱动方式中,显示管分时工作,每次只有一个LED管显示。

      在轮流点亮扫描过程中,每位显示管的点亮时间是极为短暂的(约1ms)。

      硬件连线少,功耗低;

       软件复杂,需要不停地扫描。

       显示亮度既与导通电流有关,也与点亮时间和间隔有关。

     

    掌握:

    独立式按键和行列式键盘的硬件接口方法

    &独立式按键的应用程序设计方法

     

    行列式键盘扫描和键值读取的基本原理和方法

    程序扫描法原理:

    ①行线(P1.0 — P1.3)同时输出低电平,

      读列线(P1.4 — P1.7)的状态,若全为1, 则无键按下;

      若不全为1, 则有键按下。

    ②在有键按下的情况下,进一步判断是哪个键按下。

      使P1.0 —P1.3依次输出低电平, 读出P1.4 — P1.7的状态。

     

    静态LED显示器的接口和程序设计方法  

     

     

     

    软件代码实现:

    MOV  P1, #0C0H 送字模

    MOV  P2, #0F9H

     

     

     

     

     

     

     

    动态LED显示器的接口方法和软件设计方法

     

    九.A/D和D/A接口

    了解:

    A/D和D/A器件的主要技术指标和选取原则

    A/D器件:

    1.转换精度:

         (1)分辨率:能区分输入电压的最小值=满量程/2^n

         (2)转换误差:实际输出数字量与理论输出数字量的差别,常用最低有效位的倍数表示,如相对误差≦±LSB/2

    2.转换时间:从转换信号到来开始,从输出端得到稳定的数字信号进过时间

    D/A器件:

    1.分辨率:最小非零输出电压/最大输出电压

    2.建立时间:当输入数据从零变化到满量程时,输出模拟信号达到满量程刻度值(或指定与满量程相对误差)所需要时间

    3.转换精度:最大静态转换误差

    4.线性度(非线性误差):理想输入或输出特性偏差/满刻度输出(FSR:full scale range)*100%

    5.温度系数:满量程刻度输出时,温度每升高1ºC,输出变化/满量程*100%

    6.电源抑制比:满量程电压变化/电压变化*100%

    7.输入形式:二进制码/BCD码/特殊形式码;并行输入/串行输入

    8.输出形式:电流输出/电压输出;单路输出/多路输出

    选取原则:

    精度、速度、

    输入/输出方式、

    成本、

    环境参数、

    资源情况(资料、购买的便利性)

     

    采样频率选取原则

    实际情况:

    :采样频率,输入信号vi最高频率分量频率

     

    不同种类A/D器件的主要特点(逐次比较型,双积分型、并行)

    逐次比较型:位数越少,时钟频率越高,转换所需时间越短;转换速度快,精度高

    双积分型:模拟输入电压在固定时间内向电容充电(正向积分),固定积分时间对应于n个时钟脉冲充电的速率与输入电压成正比。当固定时间一到,控制逻辑将模拟开关切换到标准电压端,由于标准电压与输入电压极性相反,电容器开始放电(反向积分),放电期间计数器计数脉冲多少反映了放电时间的长短,从而决定了模拟输入电压的大小;强抗工频能力

    并行比较型:用电阻链将参考电压分压;不用附加采样保持电路,转换速度最快,随分辨率提高,元件数目几何级数增加

     

    掌握:

    ADC0809和DAC0832与51单片机的基本硬件接口连线方法

    ADC0809:

     

    ADC的端口地址是 0XXXXXXXXXXXXXXB也就是7FFFH了

    DAC0832

    单缓冲:

    双缓冲:

     

    理解:

    ADC0809的工作时序,以及启动控制和数据传送方法

    工作时序 

    启动控制

    数据传送方法:无条件数据传送,查询方式,中断方式

     

    掌握:端口地址的概念和端口地址分配(计算)方法

     

    掌握:

    ADC0809基本应用程序设计方法(延时法,查询法,中断法)

    延时法:

    查询法:

    MAIN: MOV   R1,#30H      ;置数据区首址,采样数据缓冲区的首地址

            MOV   DPTR,#0FEF8H   ;指向IN0,利用P2.0=0 选通AD ,                                         ;采用锁存地址总线的方式选择通道0。

            MOV   R7,#08H      ;置通道数

    LOOP:MOVX  @DPTR, A   ;启动A/D转换

             MOV   R6, #05H      ;软件延时,延时时间不短于10us

    DALY:   NOP         

             DJNZ  R6,  DALY 

    WAIT:JB   P3.2,  WAIT      ;查询是否转换结束                                        ;ADC0809 的 EOC经反相器后与P3.2相连

           MOVX  A,  @DPTR     ;读取转换结果

           MOV   @R1,       ;存取数据

            INC   DPTR             ;指向下一个通道

             INC   R1         ;指向下一个单元

            DJNZ  R7, LOOP      ;巡回检测8个通道

             RET

    中断法:

     主程序:

                   ORG    0000H  

                   LJMP   MAIN  

                   ORG   0013H                    ; INT1中断入口地址

                    LJMP   INT1    

                   ORG   0030H  

    MAIM:      MOV  R0,#60H      ;置数据存储区首址

                    MOV   R2,#08H      ;置八路数据采集初值

                   SETB   IT1      ;设置边延触发中断

                    SETB   EA

                 SETB  EX1      ;开放外部中断1

                    MOV   DPTR,#7FF8H   ;指向0809通道0,使用P2.7选通AD

    RD:        MOVX  @DPTR,A   ;启动A/D转换

    HE:            MOV   A,R2      ;八路巡回检测数送A

                   JNZ   HE      ;等待中断,八路未完继续

                  SJMP $         ;!!!

    INT1:        ……    ; 保护现场

     

                  MOVX  A,@DPTR   ;读取A/D转换结果

                   MOV  @R0,A       ;向指定单元存数

                   INC   DPTR      ;输入通道数加1

                   INC   R0      ;存储单元地址加1

                   MOVX   @DPTR, A   ;启动新通道A/D转换

                   DEC   R2      ;待检通道数减1

                  

                 ……     恢复现场

     

                 RETI         ;中断返回

     

    ADC0809多通道巡回采集软件设计方法

           ORG 0000H

           LJMP MAIN

           ORG 0003H

           LJMP INT0

           ORG 0000H

    MAIN:  MOV SP,#40H

           SETB ET0

           SETB IT0

           SETB EA

           MOV R7,#8

           MOV R6,#50

           MOV R0,#20H

           MOV DPTR,#7FF8H

    STOP:  SJMP $

    INT0:  MOVX A,@DPTR

           MOV @R0,A

           INC DPTR

           INC R0

           DJNZ R7,STOP

           MOV R7,#8

           DJNZ R6,STOP

           ACALL DELAY

           RETI

           END

     

    利用DAC0832产生单极性波形的程序设计方法

    1.单极性三角波发生器

                ORG   2000H

    START:     MOV   DPTR,#07FFFH

             MOV   A,#00H

    UP:         MOVX   @DPTR,A      ;三角波上升边

             INC    A

             JNZ    UP

    DOWN:       DEC    A      ;A=0时再减1又为FFH

             MOVX   @DPTR,A

             JNZ    DOWN         ;三角波下降边

             SJMP   UP

    2.单极性锯齿波发生器

    DACS:  MOV       DPTR,#7FFFH;0832 I/O地址

           MOV       A,#00H   ;开始输出0V

    DACL:  MOVX   @DPTR,A   ;D/A转换

           INC       A      ;升压

           ACALL   DELAY      ;延时100ms/256:决定锯齿波的周期

           AJMP       DACL      ;连续输出

    DELAY:…         ;延时子程序

     

    十.串行通讯

    了解:

    MSC-51单片机串行接口工作模式的特点和应用场合

    1.基本特征

      (1)一个串行I/O端口,通过引脚RXD(P3.0)和TXD(P3.1)与外设进行全双工的串行异步通信。P3.0是串行数据接收端RXD,P3.1是串行数据发送端TXD。

      (2)4种工作方式

      (3)2个控制寄存器,用来设置工作方式、发送接收状态、特征位、波特率等。

      (4)一个数据寄存器SBUF作为接收发送的数据缓冲,两个数据缓冲器(SBUF)在物理上相互独立,在逻辑上却占用同一字节地址99H

      (5)应用特点

        两个中断标志,RI用于接收,TI用于发送。

        发送/接收前都必须对RI/TI清零,

        一帧数据发送/接收后,RI/TI自动置1,如要再发送/接收,必须用软件清零。

        方式0和1:数据发送/接收完成后,置位RI/TI,请求中断。

        方式2和3:数据接收完成后,视SM2和RB8的状态确定RI和是否请求中断。

     

    RS-232C标准的基本内容和特点

    1.RS232C是美国电子工业协会1962年公布,1969年修订的通用标准串行接口标准。

    2.信号线

      25芯,22根信号线,常用9根线。

      最简方式3根线

               RXD:数据接收线

               TXD:数据发送线

               GND:地线

      例如PC机上的串口COM1、COM2

    3.电平制

      采用负逻辑,对应电平如下:

      1 :-3V ~ -15V

      +3V ~ +15V

     

    SPI,I2C总线的特点和总线构成。

    SPI:Serial  peripheral  interface,由Motorola公司提出。

              波特率可达到 50Mbps。

         三线制 ,全双工,同步串行总线,速度比I2C总线快。

              三线指:SCK:时钟线

                 MOSI (master  output  slave  input): 从设备接收线

                 MISO (master  input  slave  output): 从设备发送线

    I2C:Inter-Integrated Circuit,由Philips公司,80年代提出的同步串行总线。

             波特率: 0 - 400kbps。

             双线制,半双工。

             双线指:时钟线SCL和数据线SDA

     

     

    掌握:  

    串行通讯的基本特点,帧格式、波特率的概念及其计算方法(要求熟练)

    1.基本特点:(帧格式)

    异步串行通信的特点:数据的传送以“Frame”为一个基本单位;

                                             数据的传送可以是不连续的。

    同步通信时A、B双方使用同一时钟信号驱动。

    异步通信时A、B双方使用各自的时钟信号驱动,但时钟信号的频率相同。

    2.波特率

         单位:bps(bit per second)

         定义:每秒钟传送的二进制位数。在计算机系统中也称为波特率。

         数据位宽Td= 1 / Baudrate

     

    两种校验方法(奇偶校验、校验和检验)的基本原理

    1.奇偶校验法:

      比对收、发双方的校验位是否一致。

      有奇校验和偶校验两种。

      校验过程是针对单个字节的。

      只能检查部分错误,当一个字节中同时有偶数个bit出错时,无效。

      当发送数据量较大时,发送的校验信息量也会较大。

    2.校验和方法:

      比对收、发双方的checkSUM是否相同。

      校验是针对一个数据块的。(特列情况是一个字节)

      可以发现一个字节中多个bit同时出错的问题。

      校验信息量小,通常采取1或2个字节就可。   

     

    双机通讯的硬件连线方法(单片机-单片机,单片机-PC机)

     

    数据收发程序编程(查询方式)

    预用51单片机的UART传送数据,要求采用偶校验方法,波特率为9600bps,试选择UART的工作方式,并写出初始化代码。(fosc=6MHz)

     

    多机通信的基本思想

    系统中主机、从机均采用9位UART模式,利用TB8区分地址帧和数据帧

    地址帧:TB8 = 1,

    数据帧:TB8 = 0,

    利用特性:SM2 = 1时, 接收方的UART要求 RB8 = 1 ,

              才能激活RI,才能触发串口中断。

    主机首先发“地址帧”,即地址码,也是要呼叫的从机ID号,

       此时置 TB8 = 1 。

    全体从机都会接收地址帧,并与自己的地址号(ID)比较,

       若主机呼叫自己便回应,

       并置SM2 = 0(切换到双机通信模式),准备接收数据。

    主机若收到从机回应,便开始发送数据,此时置 TB8 = 0 ,连续发送数据,

       直到数据发送完毕。

     主从机一次通信结束后,主从机重置自己的 SM2 = 1。

       主机可以再次呼叫其它从机,并开始新的数据传送过程。

     

    十一.C8051F310单片机的重要新特性及其在实验3、4、5中的应用

    参见C8051F310新特性讲解.pdf

    1)理解Init_Device()配置函数的构成和作用。

    2) 端口的使用方法

    3)定时器的使用方法

    4)WDT的作用和正确使用

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    第一章 单片机概述(1KB=1024B、1B=8b)

    单片机(嵌入式控制器、微控制器):在一片硅导体上,集成了“中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、中断系统、定时器\计数器
    并行IO、串行IO、时钟电路及总线”
    ,应用于测控领域单片微型计算机

    单片机分为专用型通用型

    单片机特点:
    (1)简单方便,易于掌握普及
    (2)功能齐全,应用可靠
    (3)发展迅速,前景广阔
    (4)嵌入容易,用途广泛

    8051内核单片机:人们常用8051(80C51,“C”表示CMOS工艺)来称呼具有8051内核且使用8051指令系统的单片机。

    AT89S5x系列单片机:s表示含有串行下载的Flash存储器。

    AT89C51 AT89S51
    工作频率 24MHz 33MHz

    AT89S51集成有双数据指针DPTR、看门狗定时器(WDT)、增加了5个特殊功能寄存器、具有低功耗空闲工作方式和掉电工作方式。
    AT89C51可用AT89S51直接替换。

    AT89S51 AT89S52
    Flash存储器 4KB 8KB
    RAM 128B 256B
    中断源 5 6
    定时器/计数器 2 3

    嵌入式DSP处理器(数字信号处理器):擅长数字信号处理运算(数字滤波、FFT、频谱分析等)。
    嵌入式微处理器(EMPU):基础为通用计算机CPU,能运行实时多任务操作系统。

    第二章 AT89S52片内硬件结构

    AT89S52硬件组成:

    (1)8位CPU(包括运算器和控制器)
    (2)数据存储器(256B RAM)——可外扩最多64KB数据存储器
    (3)程序存储器(8KB Flash ROM)——可外扩最多至64KB程序存储器(片内+片外<=64KB)
    (4)4*8可编程并行口(P1、P2、P3、P0)
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    (5)3*16定时器/计数器(T0、T1、T2)——四种工作方式
    (6)全双工通用异步收发串行口(UART)——四种工作方式
    (7)中断系统 ——6中断源,6中断向量,2个优先权
    (8)特殊功能寄存器(SFR)32个 ——位于RAM 80H~FFH,用于CPU进行管理、控制、监视。
    (9)看门狗定时器(WDT)——可引起单片机复位

    电源引脚:Vcc、Vss

    时钟引脚:

    XTAL1 ——当使用外部独立时钟振荡器时,接独立时钟振荡器输出信号。
    XTAL2 ——当使用外部独立时钟振荡器时,悬空。
    (当使用内部时钟振荡器时,两个引脚接石英晶体和微调电容)

    控制引脚:

    (1)RST(RESET) ——复位信号输入端,高电平有效(高电平持续时间大于2个机器周期生效)。
    (2)EA/Vpp ——外部程序储存器访问允许控制端
    EA=0,根据PC值自动转向片内外程序代码。(0000H~1FFFH片内、2000H-FFFFH片外)
    EA=1,只读取片外程序存储器程序代码,地址0000H~FFFFH。

    并行I/O口引脚

    P1~P3:内部具有上拉电阻,皆可直接作为通用I/O口使用,并且可驱动4个LS型TTL负载。
    P0:漏极开路8位并行双向I/O口,每个引脚可驱动8个TTL负载,向P0口写入1,成为高阻态输入口。

    程序计数器PC(程序指针)是控制器中最基本的寄存器,不可被用户访问(读写),PC指向欲读取地址。
    PC计数宽度,决定了程序存储器的地址范围。p=2^PC;

    中断程序入口地址

    中断源 入口地址
    外部中断0 0003H
    定时器/计数器T0 000BH
    外部中断1 0013H
    定时器/计数器T1 001BH
    串行口 0023H
    定时器/计数器T2 002BH

    复位或者刚上电时,寄存器SP=07H,P0~P3=FFH,其他寄存器=00H

    1机器周期=12时钟周期 1时钟周期=1/f f:振荡器频率

    展开全文
  • “十一五”国家级规划教材《单片机原理及应用》(张毅刚编著,高等教育出版社)各章后习题参考解答
  • 单片机系统电路原理图设计

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    开发单片机最小系统,并且在开发利用中学会晶振电路,以及复位电路的工作原理和使用方法,会单片机最小系统的一些原理和应用,再者学会89s52单片机的四个接口的功能和用途,并且利用单片机的最小系统来控制led灯,实现我们想要的花样变法。在制板期间学会电烙铁的使用方法,并且很好的实现知识与实践的结合,使得各元件能够在电路板上平均分布,使产品既美观又实用。其次要学会利用软件将编写程序加载到89s52单片机中,并且要经过调试来实现程序的运行。根据单片机最小系统的连接说明图,完成单片机最小系统的焊接以及调试。掌握keil 单片机相关软件的使用。理解小系统的工作原理,掌握实际运用单片机小系统。
    1…主电路 :
    主电路
    8首先个LEDl灯采用共阳极的接法,其正极共同接+5v电压vcc,其中有一个LED灯led9作为电源电路的指示灯,LED9亮说明电源电路正常工作并输出+5v电压,不亮说明电源电路不是正常工作接,LED9也是采取共阳极的接法,阳极接+5v电压 ,阴极通过接一个负载电阻R9接地。
    电源电路采取桥式全波整流电路,经过整流,滤波,稳压输出+5v直流电压。输出+5v电压接9个LED的阳极,也与80C52的vcc40引脚和访问程序存储控制31引脚相接。
    80C52的P2口有两种用途:通用I/O接口或高8位地址总线。而P2口的工作状态选择,是受内部模拟开关信号控制。
    地址总线状态(A8~A15),当取指令或访问外部存储器结束后,模拟开关打向左边,使输出驱动器与锁存器Q端相连。引脚上将恢复原来的数据。本电路图是使用P2口的一般I/O双输入输出作用。 P2口作为准双向通道I/O接口使用时,接口输出端的内部皆有等效的上拉电阻(约为20—40KΩ),由于上拉电阻较大,当输出高电平时若需要接拉电流负载应该接220Ω—1kΩ的电阻至+5v作为上拉电阻,输出低电平时,P2口均可接受50A的灌电流。LED1阳极接+5v电压,阴极接拉电流负载R1,并接P2.0引脚,LED2阳极接+5v电压,阴极接拉电流负载R2,并接P2.1引脚,LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8的接法与P2.0相同。
    2.晶振电路与\复位电路:
    复位及时钟电路图
    复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。AT89系列单片机为高电平复位,通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC,再连接一个电阻到GND,由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位,随后回归到低电平进入正常工作状态,
    按键复位就是在复位电容上并联一个开关,当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平,而且由于电容的充电,会保持一段时间的高电平来使单片机复位。MCS52使用12MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路.
    AT89s52使用12MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路,所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可,复位电路的电容采用的是33pf的电容,两个电容与12mhz的相并联,再接在18、19脚上组成电路的时钟振荡电路,时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后,才能成为单片机的时钟脉冲信号
    3.电源电路:
    电源电路
    单片机要有一个好的运行状态,电源一定要稳定,如果手中没有,就自己制作一个。
    元件清单:变压器一个,无极性电容两个,有极性电容两个,7805一个,4007四个。
    按照电路图将电路连接在电路板上,完毕后测试输出电压,如果值在4.95-5.05上就可以了,如果输出不对,检测7805两侧输出电压,要确保输出电压大于9v.
    变压器变压输出,把高电压变成低电压,输出的电压值是正弦图形。整流桥进过整流后的电压是波浪一样的图形,就是把正弦地负半周转到正半周,c1整流后输出一个衰减的波浪图形,因为c1充足了电,7805是稳压模块,输出一个恒定的5v电压,c3和c2滤出杂散波无公频,7805的输出端不能高于它的输入端,所以加上一个二极管进行保护。
    创新单片机综合开发实训装置QY-DPJ12
    QY-DPJ12创新单片机综合开发实训装置采用模块平放结构,单片机采用爱特梅尔的AT89S52。该单片机内部设有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三个16位定时器,两个数据指针,片内集成了一个看门狗电路。64KRAM扩展空间、64KROM扩展空间;32个IO口,6个向量中断源;033MHz的工作频率,三级程序加密功能;工作电压4.0V5.5V。使用DIP40封装便于更换芯片及仿真。并设计有在系统下载设计接口,通过USB下载器可以方便地进行编程,无需把单片机从电路上取下。
    该模块上还放有串行通信接口,该接口已经加入升压电路,可以直接与计算机通信,飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序下载。复位电路上加有手动复位按扭,可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路,直接给固定电平就可以发出声响。

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