《单片机控制技术及应用》 教学资料参考包 前 为了配合《单片机控制技术及应用》课程的教学,体现教材的编写特色,更好地 为读者服务,编写了此教学资料。教学资料内容有三个部分: 第一部分是教学指南,包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建 议、教学时间分配。 第二部分是电子教案,采用 Powerpoint课件形式。教师可以根据不同的教 学要求按需选取和重新组合。 第三部分是习题答案,给岀了每道习题的详细解答过程。 限于编著者水平,教学资料中有错误或不妥之处,请读者给予批评指正。 编者 004年8月
《单片机控制技术及应用》 教学资料参考包 前 言 为了配合《单片机控制技术及应用》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地 为读者服务，编写了此教学资料。教学资料内容有三个部分： 第一部分是教学指南，包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建 议、教学时间分配。 第二部分是电子教案，采用 PowerPoint 课件形式。教师可以根据不同的教 学要求按需选取和重新组合。 第三部分是习题答案，给出了每道习题的详细解答过程。 限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，请读者给予批评指正。 编 者 2004 年 8 月
《单片机控制技术及应用》 教学指南 课程的性质与任务 本课程为高等职业教育机电类及电类相关专业的专业课教材。本课程应针对 职业教育的特点,注重对学生的职业能力的培养与教育。针对目前我国使用最广 泛的MCS-51系列单片机,本课程介绍了单片机的结构、工作原理、指令系统等, 将重点放在应用知识的介绍上,以指令系统、中断与定时、串行通信、系统扩展 测控接口、系统设计等为主线,突出典型性,突出实践性。在进行原理的介绍和 单片机系统知识的讲述中,注意内容的精选和提炼 通过本课程的学习,使学生掌握单片机的原理结构、工作原理、指令系统 编程技术、接口技术和实际应用技术。为学生将来在工作中,能够应用单片机技 术打下良好的基础。 二、教学提要、课程内容、教学要求 第1章概述 本章教学提要 教学重点:单片机的组成 常用术语; 数制与码制 单片机的硬件系统介绍; 教学难点:数制与码制 本章教学内容 1.1单片机的基础知识 单片机的系统结构为冯·诺依曼型结构,单片机的硬件系统由运算器、控制 器、存储器、输入设备和输出设备共五个部分组成 单片机的特点主要有:抗干扰能力强,工作温度范围宽;可靠性髙;控制功 能强,数值计算能力相对较差:指令系统比通用微机的指令系统简单,并具有许 多面向控制的指令;具有很高的性价比等
《单片机控制技术及应用》 教学指南 一、课程的性质与任务 本课程为高等职业教育机电类及电类相关专业的专业课教材。本课程应针对 职业教育的特点，注重对学生的职业能力的培养与教育。针对目前我国使用最广 泛的 MCS-51 系列单片机，本课程介绍了单片机的结构、工作原理、指令系统等， 将重点放在应用知识的介绍上，以指令系统、中断与定时、串行通信、系统扩展、 测控接口、系统设计等为主线，突出典型性，突出实践性。在进行原理的介绍和 单片机系统知识的讲述中，注意内容的精选和提炼。 通过本课程的学习，使学生掌握单片机的原理结构、工作原理、指令系统、 编程技术、接口技术和实际应用技术。为学生将来在工作中，能够应用单片机技 术打下良好的基础。 二、教学提要、课程内容、教学要求 第 1 章 概述 本章教学提要 教学重点：单片机的组成； 常用术语； 数制与码制； 单片机的硬件系统介绍； 教学难点：数制与码制 本章教学内容 1.1 单片机的基础知识 单片机的系统结构为冯·诺依曼型结构，单片机的硬件系统由运算器、控制 器、存储器、输入设备和输出设备共五个部分组成。 单片机的特点主要有：抗干扰能力强，工作温度范围宽；可靠性高；控制功 能强，数值计算能力相对较差；指令系统比通用微机的指令系统简单，并具有许 多面向控制的指令；具有很高的性价比等
单片机的应用领域很广,主要面向控制领域,能够实现系统的在线控制。 单片机发展到目前为止可分为三个阶段 在未来很长时间内,8位单片机仍是单片机的主流机型。从单片机发展的趋 势来说,主要向着大容量高性能、小容量低价格、外围电路内装化方向发展。 字长是指计算机的运算器能同时处理的二进制数据的位数 存储容量是指存储器能够存储信息的总字节数。 总线是信息传送的公共通道 堆栈是在RAM区中,按照先进后出的原则设置的专用存储区域 2数制与码制 我们最熟悉、使用最多的数制是十进制数,而计算机是用二进制数表示数据、 地址或控制命令的。 十进制数是用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字来表示的数。采用“逢 十进一”的计数规律。 进制数是以2为基数的计数体制,它用0、1两个数码,采用“逢二进一” 的计数规律。 八进制数是以8为基数的计数体制,它用0、1、2、3、4、5、6、7这八个 数码表示,采用“逢八进一的计数规律 十六进制数是以16为基数的计数体制,它用0、1、2、3、4、5、6、7、8 9、A、B、C、D、E、F这16个数码表示,采用“逢16进一”的计数规律 进制、八进制或十六进制数转换成十进制数,只要将此数按权展开,按十 进制数规律相加,结果就是要转换的十进制数 将十进制数向其他进制数转换,采用“除进制取余”的方法,直到商为“0 然后,从余数的未位起顺次收集余数,即余数的未位是第一位,余数的首位是最 后一位,即得转换后的数。 三位二进制数对应一位八进制数,四位二进制数对应一位十六进制数,所以, 、八、十六进制间的转换只要选对位数(三位或四位为一组),就能相互转换。 二进制加法的运算规则为:0+0=0、0+1=1、1+1=0(有进位1)。二进 制数的加法与十进制加法相同,方法是:数位对齐,按加法规则逐位相加。 进制减法的运算规则为:0-0=0、1-0=1、1-1=0、0-1=1(有借位)
单片机的应用领域很广，主要面向控制领域，能够实现系统的在线控制。 单片机发展到目前为止可分为三个阶段。 在未来很长时间内，8 位单片机仍是单片机的主流机型。从单片机发展的趋 势来说，主要向着大容量高性能、小容量低价格、外围电路内装化方向发展。 字长是指计算机的运算器能同时处理的二进制数据的位数。 存储容量是指存储器能够存储信息的总字节数。 总线是信息传送的公共通道。 堆栈是在 RAM 区中，按照先进后出的原则设置的专用存储区域。 1．2 数制与码制 我们最熟悉、使用最多的数制是十进制数，而计算机是用二进制数表示数据、 地址或控制命令的。 十进制数是用 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 十个数字来表示的数。采用“逢 十进一”的计数规律。 二进制数是以２为基数的计数体制，它用 0、1 两个数码，采用“逢二进一” 的计数规律。 八进制数是以 8 为基数的计数体制，它用 0、1、2、3、4、5、6、7 这八个 数码表示，采用“逢八进一”的计数规律。 十六进制数是以 16 为基数的计数体制，它用 0、1、2、3、4、5、6、7、8、 9、A、B、C、D、E、F 这 16 个数码表示，采用“逢 16 进一”的计数规律。 二进制、八进制或十六进制数转换成十进制数，只要将此数按权展开，按十 进制数规律相加，结果就是要转换的十进制数。 将十进制数向其他进制数转换，采用“除进制取余”的方法，直到商为“0”。 然后，从余数的未位起顺次收集余数，即余数的未位是第一位，余数的首位是最 后一位，即得转换后的数。 三位二进制数对应一位八进制数，四位二进制数对应一位十六进制数，所以， 二、八、十六进制间的转换只要选对位数（三位或四位为一组），就能相互转换。 二进制加法的运算规则为：0＋0＝0、0＋1＝1、1＋1＝0（有进位 1）。二进 制数的加法与十进制加法相同，方法是：数位对齐，按加法规则逐位相加。 二进制减法的运算规则为：0－0＝0、1－0＝1、1－1＝0、0－1＝1（有借位）
二进制减法与十进制减法相同,数位对齐,按减法规则逐位相减,不够减借位。 二进制乘法的运算规则为:0×0=0、0×1=0、1×0=0、1×1=1。此外,二进制 乘法与十进制乘法相同。 二进制除法是乘法的逆运算,与十进制除法类似 在计算机中,可以把符号位数值化,即正、负符号也用一位二进制数来表示 这就是“机器数”,通常符号位在该数的最高位,用“0”表示正,用“1”表示负 在计算机中,小数点的位置固定不变的数称为定点数 浮点数是指在数的表示中,小数点的位置是浮动的。 在符号位中用“0表示正,用“1表示负的二进制数称为原码。 反码是这样定义的:正数,反码=原码;负数,反码=原码的符号位不变,数 值位按位取反,即数值位的1变0,0变1。 补码是这样定义的:正数,补码=原码:负数,补码=反码加1。 1.3常用单片机系列介绍 数据总线是CPU、存储器与I/O接口之间的数据传送的通道 CPU对各功能部件的访问是按地址进行的,地址总线就是用来传送CPU发 出的地址信息,以访问被选择的存储器单元或IO接口,地址总线是单向三态的。 地址总线的位数决定了CPU访问存储单元的数量。 控制总线上传送的可以是CPU发出的控制信号,也可以是其他功能部件传 送给CPU的控制信号,因而控制总线是双向的。但对某一具体的控制信号,信 号传送方向则是固定的。 机器语言是机器能直接识别的二进制指令代码编写的集合。机器语言是由 “0和“1代码构成的字符串做机器码 汇编语言是在机器语言的基础上,用反映指令的特征和功能的助记符代替机 器指令,编程人员容易记忆和使用,指令与机器码一一对应。 高级语言是为方便用户,应使编程语言更接近于实际问题,即不需全面了解 机器,而是考虑要解决的问题,这就是面向问题的高级语言。 第二章单片机的基本结构
二进制减法与十进制减法相同，数位对齐，按减法规则逐位相减，不够减借位。 二进制乘法的运算规则为：0×0=0、0×1=0、1×0=0、1×1=1。此外，二进制 乘法与十进制乘法相同。 二进制除法是乘法的逆运算，与十进制除法类似。 在计算机中，可以把符号位数值化，即正、负符号也用一位二进制数来表示， 这就是“机器数”，通常符号位在该数的最高位，用“0”表示正，用“1”表示负。 在计算机中，小数点的位置固定不变的数称为定点数。 浮点数是指在数的表示中，小数点的位置是浮动的。 在符号位中用“0”表示正，用“1”表示负的二进制数称为原码。 反码是这样定义的：正数，反码=原码；负数，反码=原码的符号位不变，数 值位按位取反，即数值位的 1 变 0，0 变 1。 补码是这样定义的：正数，补码=原码；负数，补码=反码加 1。 1．3 常用单片机系列介绍 数据总线是 CPU、存储器与 I/O 接口之间的数据传送的通道。 CPU 对各功能部件的访问是按地址进行的，地址总线就是用来传送 CPU 发 出的地址信息，以访问被选择的存储器单元或 I/O 接口，地址总线是单向三态的。 地址总线的位数决定了 CPU 访问存储单元的数量。 控制总线上传送的可以是 CPU 发出的控制信号，也可以是其他功能部件传 送给 CPU 的控制信号，因而控制总线是双向的。但对某一具体的控制信号，信 号传送方向则是固定的。 机器语言是机器能直接识别的二进制指令代码编写的集合。机器语言是由 “0”和“1”代码构成的字符串做机器码。 汇编语言是在机器语言的基础上，用反映指令的特征和功能的助记符代替机 器指令，编程人员容易记忆和使用，指令与机器码一一对应。 高级语言是为方便用户，应使编程语言更接近于实际问题，即不需全面了解 机器，而是考虑要解决的问题，这就是面向问题的高级语言。 第二章 单片机的基本结构
本章教学提要 教学重点:单片机的引脚及引脚功能 单片机的存储器结构 单片机的工作方式 教学难点:单片机的引脚功能:单片机的存储器结构。 本章教学内容 2.1MCS-51单片机的性能及结构 MCS-51系列单片机无论是片内RM容量、I/0口功能、系统扩展能力、指令 系统、引脚等都基本相同。但在制造技术上、在片内程序存储器的配置上、在功 能上等可分为多种类型,这些分类可从单片机芯片型号上分辩出来。 单片机的中央处理器由运算器、控制器和控制逻辑组成,其中还包括中断系 统与部分特殊功能寄存器。 单片机的片内有ROM和RAM两类存储器,它们有各自独立的存储地址空间, 与一般微机的存储器配置方式不相同。 8051及8751片内均有4KB字节容量的程序存储器,地址0000开始,用于 存放程序和表格常数,8031片内无ROM,使用时要进行片外扩展。 8051/8031/8751片内数据存储器均为128B,地址为00H~7FH,用于存放运 算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等 单片机有四个8位并行接口,即P0~P3,它们是双向端口,可用于输入也 可用于输出,每个端口各有8条I/O口线。这四个端口有四个锁存器,同RAM 统一编址,因此,可以把I/0口当作一般特殊功能寄存器来寻址。 单片机为40引脚的集成芯片。 VCC(40脚)采用+5V电源,VSS(20脚)是电源地。 XTALI(19脚)和XTAL2(18脚)为单片机的两个时钟引脚,时钟可以由内 部方式和外部方式产生。 RST/PD(9脚)复位信号。 ALE/PROG(30脚)地址锁存信号 PSEN(29脚):片外程序存储器读选通信号
本章教学提要 教学重点：单片机的引脚及引脚功能 单片机的存储器结构 单片机的工作方式 教学难点：单片机的引脚功能；单片机的存储器结构。 本章教学内容 2.1 MCS-51 单片机的性能及结构 MCS-51 系列单片机无论是片内 RAM 容量、I/O 口功能、系统扩展能力、指令 系统、引脚等都基本相同。但在制造技术上、在片内程序存储器的配置上、在功 能上等可分为多种类型，这些分类可从单片机芯片型号上分辩出来。 单片机的中央处理器由运算器、控制器和控制逻辑组成，其中还包括中断系 统与部分特殊功能寄存器。 单片机的片内有 ROM 和 RAM 两类存储器，它们有各自独立的存储地址空间， 与一般微机的存储器配置方式不相同。 8051 及 8751 片内均有 4KB 字节容量的程序存储器，地址 0000H 开始，用于 存放程序和表格常数，8031 片内无 ROM，使用时要进行片外扩展。 8051/8031/8751 片内数据存储器均为 128B，地址为 00H～7FH，用于存放运 算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。 单片机有四个 8 位并行接口，即 P0～P3，它们是双向端口，可用于输入也 可用于输出，每个端口各有 8 条 I/O 口线。这四个端口有四个锁存器，同 RAM 统一编址，因此，可以把 I/O 口当作一般特殊功能寄存器来寻址。 单片机为 40 引脚的集成芯片。 VCC（40 脚）采用+5V 电源，VSS（20 脚）是电源地。 XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为单片机的两个时钟引脚，时钟可以由内 部方式和外部方式产生。 RST/VPD（9 脚）复位信号。 ALE/ PROG (30 脚）地址锁存信号。 PSEN （29 脚）：片外程序存储器读选通信号