《单片机应用技术》理论教学课题.doc
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1、单片机应用技术理论教学课题课题一 进位计数制及其转换1课题二 AT89S51的内部结构5课题三 AT89S51外部引脚及工作方式14课题四 51单片机指令格式及寻址方式19课题五 AT89S51的指令系统25课题六 51单片机汇编程序设计34课题七 51单片机中断技术及外部中断39课题八 51单片机定时/计数功能44课题九 AT89S51的串行口通信功能49课题十 中断优先及看门狗功能的使用54课题一 进位计数制及其转换本课题的目标学习完本课题后,您将能够:1. 清楚二进制数和十六进制数的计数特点。2. 清楚十进制、二进制、十六进制的转换方法。本课题的要求本课题教学完成后,初学者必须做到:1
2、正确理解二进制数和十六进制数的计数原理与特点。2 正确掌握十进制数、二进制数、十六进制数间的转换方法。3 牢记十进制、二进制、十六进制转换对照表。本次课讲解内容1 十进制数2 二进制数3 十六进制数4 数制间的转换5 进制数对照表讲解进程参考学时序号内容提要讲解时间第一学时1明确本次课程目标及讲解内容3分钟2十进制数6分钟3二进制数10分钟4十六进制10分钟5二进制、十六进制转十进制10分钟休息第二学时1十进制转二进制8分钟2十进制转十六进制8分钟3二进制转十六进制8分钟4十六进制转二进制8分钟5进制数对照表6分钟6课题内容总结,明确本课题的要求5分钟本课题学生笔记一 十进制数 (D) 人类日
3、常生活中使用的计数制。共10个数码符号(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)基数 10(分析二进制数,该数为十进制)权,以10为底的幂次方特点,逢10进1二 二进制数 (B)计算机及数码产品中使用的计数制。共2个数码符号(0,1)基数 2(分析二进制数,该数为十进制)权,以2为底的幂次方特点,逢2进1表示方法:(1010110)2 或 1010110B三 十六进制 (H)本质上是二进制的一种缩写,方便使用和计数。共16个数码符号(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F)基数 16(分析十六进制数,该数为十进制)权,以16为底的幂次方特点,逢16进1表示方法:(1A2
4、B)16 或 1A2BH四 数制间的转换1二进制、十六进制转十进制方法: 权展开式例:将二进制数1010110B 转换成十进制数。例:将十六进制数1A2BH转换成十进制数。2十进制转二进制方法: 除以2倒取余例:将十进制数86转换成二进制数。3十进制转十六进制方法: 除以16倒取余例:将十进制数6699转换成十六进制数。4 二进制转十六进制方法: 四位合一法例:将二进制数1010110B转换成十六进制数。5 十六进制转二进制方法: 一位分四法例:将十六进制数据1A2BH转换成二进制数。五 进制数对照表二进制数( B )十六进制数( H )十进制数( D )二进制数( B )十六进制数( H )
5、十进制数( D )0000001000880001111001990010221010A100011331011B110100441100C120101551101D130110661110E140111771111F15课题二 AT89S51的内部结构本课题的目标学习完本课题后,您将能够:1. 认识AT89S51单片机,了解其特点、功能和使用优势。2. 清楚AT89S51单片机的重要组成部分及其CPU特点。3. 清楚AT89S51单片机中六大专用寄存器作用及特点。4. 清楚AT89S51单片机的存储器结构。5. 清楚AT89S51单片机的堆栈空间及堆栈的作用。6. 清楚AT89S51单片机I
6、/O端口的特点。本课题的要求本课题教学完成后,初学者必须做到:1 掌握单片机的含义,单片机基本结构组成及用途。2 正确理解位、字节、字长、存储元、存储单元、存储单元地址的含义。3 牢记专用寄存器PC、A、B、PSW、SP、DPTR特点及作用。4 牢记状态字寄存器PSW中各个位标识符号及各位作用。5 牢记内部RAM的结构及地址分区,内部ROM的地址范围及作用。6 正确认识堆栈空间及堆栈的工作原理和作用。本次课讲解内容1单片机的含义、组成2单片机应用技术中重要术语3AT89S51单片机的CPU结构4AT89S51单片机六大专用寄存器讲解进程参考学时序号内容提要讲解时间第一学时1明确本次课程目标及讲
7、解内容5分钟2回顾理论,导入课题5分钟3单片机的含义5分钟4单片机的组成5分钟5几个重要术语的讲解15分钟6AT89S51的CPU特点及组成10分钟休息第二学时1程序计数器PC5分钟2累加器A5分钟3通用寄存器B3分钟4程序状态字PSW15分钟5堆栈指针SP8分钟6数据指针DPTR6分钟7本次课题的要点总结5分钟8明确本课题的要求3分钟本课题学生笔记一单片机的含义、组成1单片机的含义 由单片集成电路芯片构成的微型计算机简称单片机,特别适用与控制领域,故又称为微控制器(MCU)。2AT89S51单片机的组成 中央处理器CPU、存储器、I/O接口电路、特殊功能模块四部分组成。二单片机应用技术中重要
8、术语1位 在单片机应用中表示一个二进制信息的单位,1位即标志1个二进制信息0或1,单位:BIT(比特)。2字节 规定8位二进制数据长度为1个字节,即 1字节 = 8位。3字长 单片机一次能处理数据的位数称为字长,AT89S51的CPU一次最多能处理8位二进制的数据信息,所以AT89S51为8位机,字长为8位。4存储元 存储元是存储器中的对象,表示存储1位二进制信息的物理单元。5存储单元 存储单元是存储器中的对象,一个存储单元含有若干个存储元。如果一个存储单元含有8个存储元,即该存储单元长度是8位。6存储单元地址 在存储器中每个存储单元都使用一个地址来表示,该地址往往也是二进制信息,长度由该存储
9、器中存储单元的数量决定。三AT89S51单片机的CPU结构特点:字长为8位的中央处理器;由运算器、控制器、专用寄存器组三大模块组成。运算器:完成各种运算,提供丰富的指令系统和极快的指令执行速度。控制器:完成取指令并译码后执行指令,控制各种部件的协调工作。专用寄存器组:任何CPU不可缺少的部件,AT89S51专用寄存器组包括PC、A、B、PSW、SP、DPTR等。四AT89S51单片机六大专用寄存器1程序计数器PC(Program Counter) 特点:16位、能自动加1、复位后内容为0000H; 作用:存放下一条需要执行指令的内存地址;2累加器A(Accumulator) 特点:8位、可位寻
10、址、复位后内容为00H; 作用:专门用来存放操作数或运算结果;3通用寄存器B(General Purpose Register) 特点:8位、可位寻址、复位后内容为00H; 作用:专门为乘法和除法设置的寄存器;4程序状态字PSW(Program Status Word) 特点:8位、可位寻址、复位后内容为00H; 作用:存放指令执行后的有关状态; PSW寄存器CYACF0RS1RS0OVP进位位CY辅助进位位AC用户标志位F0工作寄存器选择位RS1和RS0溢出位OV奇偶标志位P5 堆栈指针SP(Stack Point) 特点:8位、能自动加1减1、复位后内容为07H;作用:专门用来存放堆栈的栈
11、顶地址。6 数据指针DPTR(Data Pointor)特点:16位、由两个8位寄存器拼装而成DPH(高8位)、DPL(低8位)、复位后内容为0000H;作用:存放16位数值数据或地址数据;本次课讲解内容1单片机中的存储器2AT89S51单片机的ROM存储器3AT89S51单片机的RAM存储器4AT89S51单片机中的堆栈5AT89S51单片机的I/O端口讲解进程参考学时序号内容提要讲解时间第一学时1明确本次课程目标及讲解内容5分钟2回顾理论,导入课题6分钟3单片机中的存储器10分钟4S51单片机的ROM存储器8分钟5S51单片机的RAM存储器15分钟休息第二学时1S51单片机的RAM存储器1
12、0分钟2S51单片机中的堆栈15分钟3S51单片机的I/O端口10分钟4本课题要点总结7分钟5明确本课题的要求5分钟本课题学生笔记一单片机中的存储器1. 只读存储器ROM程序执行中,二进制信息只能读出而不允许写入的存储器,掉电后数据不丢失。因此ROM存储器用来存放用户编写的程序(用户通过一定的工具将程序固化到ROM中)。2随机存储器RAM 单片机工作中,二进制信息能随时读出写入的存储器,掉电后数据丢失。因此RAM存储器用来存放运行中的交互数据(用户通过编写的程序来使用RAM各个存储单元)。二AT89S51单片机的ROM存储器在单片机中ROM中存放的是用户程序,因此ROM在单片机中称为程序存储器
13、。1片内: AT89S51内部带有4KB的FLASH ROM存储器,地址范围0000H0FFFH,利用编程器可擦除写入1000次以上。2片外: AT89S51外部可扩展ROM最大为64K,地址范围0000HFFFFH,内外地址重叠区通过EA引脚区分。(0:外部,1:内部)AT89S51内部ROM 存储器0000H0FFFHEA31EA引脚接地,单片机将从内部ROM中的0000H开始取程序并执行程序三AT89S51单片机的RAM存储器在单片机中RAM主要存放运行中的数据,因此RAM在单片机中称为数据存储器。1片内: AT89S51内部RAM存储单元地址范围00HFFH,其中高128个单元80HF
14、FH称特殊功能寄存器区,不能被用户任意使用。低128个单元00H7FH为用户编程任意使用; 2片外: AT89S51外部可扩展RAM最大为64K,地址范围0000HFFFFH,内外地址靠单片机指令来区分。3内部RAM结构在低128个存储单元中,00H1FH共32个存储单元称为工作寄存器区,8个连续单元为一组,共分4组。每组存储单元低到高的对应工作寄存器符号为R0R7。对应为哪组靠PSW寄存器中RS1、RS0的信息组合区分。在低128个存储单元中,20H2FH共16个存储单元称为位寻址区,按低对低,高对高原则,每一位都有一个位地址,地址范围00HFFH。位地址与单元地址通过操作码区分。在低128
15、个存储单元中,30H7FH共80个存储单元称为通用区。在高128个存储单元中,AT89S51的寄存器组分布其中,特殊功能寄存器分布其中,保留区分布其中。AT89S51特殊功能寄存器区80HFFH内部RAM 存储器00H7FH128字节内部RAM 工作寄存器区R0R7可位寻址区通用寄存器区30H7FH80个字节 20H2FH16个字节 00H1FH32个字节 四AT89S51单片机中的堆栈在AT89S51的数据存储器(RAM)中开辟具有特殊存储功能的空间。堆栈空间原则上可以设在内部RAM的任意区域。保存数据时通过堆栈指针SP来指示栈顶地址位置。堆栈指针默认地址是内部RAM的07H。堆栈空间大小:
16、由栈顶到栈底的地址单元构成。堆栈操作:进栈与出栈(PUSH 、POP、地址保护、地址恢复)。堆栈特点:后进先出原则。堆栈指针:SP,默认值是7FH,永远指向栈顶地址,SP能自动加1减1。五AT89S51单片机的I/O端口1并行I/O端口 AT89S51有四个8位的并行I/O端口,对应的端口寄存器符号为P0、P1、P2、P3;,分布在片RAM内高128单元中,同时对应着芯片的端口引脚。2串行I/0端口 AT89S51有一个全双工的可编程串行I/O端口。课题三 AT89S51外部引脚及工作方式本课题的目标学习完本课题后,您将能够:1 认识实物AT89S51单片机芯片,了解其封装形式。2 清楚AT8
17、9S51双列直插式芯片引脚分类、特点、功能。3 清楚AT89S51单片机工作中几个时间概念的含义。4 清楚AT89S51单片机几种工作方式及作用。本课题的要求本课题教学完成后,初学者必须做到:1 能够在单位时间内按顺序标出双列直插式全部引脚的符号。2 牢记P0、P2、P3口的第二功能标识符并简述其功能。3 牢记单片机工作中四个时间周期的含义及相互关系。4 牢记AT89S51单片机复位后,内部主要寄存器的初始状态。本课题讲解内容1AT89S51单片机芯片的封装形式2双列直插式AT89S51的引脚3AT89S51单片机工作中的四个周期4AT89S51单片机的工作方式讲解进程参考学时序号内容提要讲解
18、时间第一学时1明确本次课程目标及讲解内容2分钟2回顾理论,导入课题3分钟3AT89S51单片机的封装形式5分钟4AT89S51引脚分类5分钟5AT89S51的电源、控制引脚10分钟6AT89S51的端口引脚10分钟7AT89S51的P3口引脚功能10分钟8学生笔记总结,提出学习要求5分钟休息第二学时1晶振周期、时钟周期的含义8分钟2机器周期、指令周期的含义10分钟3AT89S51的复位工作方式10分钟4AT89S51的执行工作方式5分钟5AT89S51的节电、编程工作方式5分钟6本课题总结,明确本课题的要求5分钟本课题学生笔记一AT89S51单片机芯片的封装形式1 双列直插式封装2 方形封装二
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