单片机控制LED设计.ppt

《单片机控制LED设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机控制LED设计.ppt（68页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1,情境一 单片机控制led灯点亮,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成 任务二 单片机工作条件 任务三 单片机输入/输出端口 子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件 任务二 仿真软件Proteus 子情境三 单片机开发设计流程 子情境四 点亮一盏led,2,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,一、任务目标 掌握单片机的内部结构及单片机的外部引脚及其功能，并且了解单片机的发展概况及单片机的常见类型等相关知识。,3,二、任务分析 51系列单片机包括许多类型，它们的内部结构基本相同。89C51/89C52是目前应用比较广泛的51系列兼容单片机中的代表产品，

2、因此本任务主要以89C51为目标机型，介绍单片机的内部结构、各组成部分的功能及外部引脚。在后续章节中将通过具体的设计实例进一步介绍。,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,4,图1-1 单片机内部结构框图,三、相关知识 1单片机的内部结构 51系列单片机主要包括CPU、程序存储器、数据存储器以及接口电路等各组成部分。,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,5,单片机的内部结构: 1个8位的CPU。 时钟电路。 程序存储器。 数据存储器。 定时器/计数器。 4个并行口。 1个全双工串行口。 5个中断源。,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,6,2单片机的引脚 （1）电源：40号引脚

3、VCC是芯片电源，接+5V。20号引脚VSS为电源接地端。 （2）时钟引脚：XTAL2（18号脚）采用内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接地。XTAL1（19号脚）采用内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接外部时钟源。 （3）控制引脚 ALE/为地址锁存允许信号，用来把低8位地址锁存到外部地址锁存器。ALE引脚以不变的1/6振荡频率周期性地发出正脉冲信号，可用做对外输出的时钟信号。 （4）I/O口线 P0口（3239号脚）为双向输入/输出端口。 P1口（18号脚）为准双向输入/输出端口。 P2口（2128号脚）为准双向输入/输出端口。 P3口（10

4、17号脚）为准双向输入/输出端口。,图1-2 AT89C51单片机引脚图,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,7,3单片机发展概况 单片机的发展历史不长，自1976年9月，Intel公司推出MCS-48八位单片机后，已有上百家生产厂商加入单片机的生产和研发行列，生产出几百个系列上万个品种的单片机。除51系列单片机（MCS-51及其兼容机）以外，其他一些公司如ROKWELL公司、NEC公司、Motorola公司以及德州仪器公司等都推出一些各具特色的单片机。51系列单片机曾在世界单片机市场占有50%以上的份额，多年来国内也一直以51系列单片机作为教学的主要机型，因此本书以51系列单片机作为目

5、标机型学习单片机原理及应用。,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,8,4单片机的特点 单片机的引脚多为复用引脚。 单片机内部集成有小容量的存储器。 单片机的程序存储器和数据存储器严格分工。 单片机的有很强的位处理功能，可以满足工业控制的需要。,子情境一 单片机结构 任务一 单片机组成,9,一、任务目标 理解单片机的工作条件，掌握单片机的时钟电路和复位电路的设计。 二、任务分析 单片机的电源部分，只要将51系列单片机的第40脚接+5V电源，第20脚接地即可。注意电压过高或过低都会引起单片机CPU不能正常工作。 时钟电路分为内部方式和外部方式两种电路，复位电路又可以分为上电复位和外部按键复位

6、两种方式。,第1节 单片机结构 任务二 单片机工作条件,10,三、相关知识 1时钟电路 内部方式时钟电路 外部时钟方式,图1-3 内部时钟电路 图1-4 外部时钟电路,子情境一 单片机结构 任务二 单片机工作条件,11,2复位电路,图1-5 51系列单片机上电复位电路 图1-6 51系列单片机外部按键复位电路,子情境一 单片机结构 任务二 单片机工作条件,12,四、任务实施,图1-7 51系列单片机基本工作条件接线图,子情境一 单片机结构 任务二 单片机工作条件,13,一、任务目标 掌握单片机的并行I/O端口的结构及其应用。 二、任务分析 51系列单片机有4个8位的并行输入/输出端口，即P0，

7、P1口，P2口和P3口。各个端口的功能有所不同，其结构也略有差异。在本任务中，将分别学习各个端口的结构、功能及其应用。,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,14,三、相关知识 1P0口,图1-8 P0口的位结构图,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,15,2P1口,图1-9 P1口的位结构图,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,16,3P2口,图1-10 P2口的位结构图,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,17,4P3口,图1-11 P3口的位结构图,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,18,四、任务实施,图1-

8、12 输入/输出应用实例仿真运行图,子情境一 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口,19,1掌握单片机基本工作条件，用面包板搭建单片机基本工作电路。 2设计简单的输入/输出电路，要求：一个开关作为输入设备，8个发光二极管作为输出设备。,子情境一 单片机结构 思考题,20,一、任务目标 掌握Keil软件在单片机仿真中的应用，为开发、调试单片机应用系统做准备。 二、任务分析 Keil C51软件集成了文件编辑处理、编译连接、项目管理、窗口、工具引用和软件仿真调试等多种功能，是非常强大的C51开发工具，在Keil C51的仿真功能中，提供了两种仿真模式：软件模拟仿真和目标板调试。下面将通过一个实

9、际项目的创建、编译及调试来学习Keil软件的使用。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,21,三、任务实施 1启动Vision Vision2是一个标准的Windows应用程序，双击Keil Vision2图标即可启动，也可以选择“开始”“程序”Keil Vision2”命令来启动运行。其主界面如图1-28所示。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,22,图1-28 Vision2初次启动后的界面,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,23,2创建一个项目并选择单片机 选择“Project

10、”（项目）“New Project”（新建项目）命令，如图1-29所示，将弹出“Greate New Project”（新建项目）对话框，如图1-30所示,图1-29 “Project”菜单,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,24,图1-30 建立项目文件,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,25,随后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，如图1-31所示。在该对话框中显示了Vision2的器件数据库，从中可以根据使用的单片机来选择。,图1-31 选择单片机型号,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil

11、C51仿真软件,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,26,3创建一个新的源程序文件，并把这个源文件添加到项目中 单击工具栏中的新建文件图标（或选择“File”（文件）“New”（新建）命令），文件操作窗口即可出现新建文件。保存该空白文件，单击工具栏中的保存图标（或选择“File”（文件）“Save”（保存）命令），弹出如图1-32所示的“Save as”（保存为）对话框，在“文件名”文本框中输入欲保存的文件名，保存时注意加上正确的后缀名。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,27,图1-32 保存源程序文件,子情境二 单片

12、机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,28,单击Target 1前面的+号，然后在Source Group 1上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，如图1-33所示。,图1-33 添加文件到项目中,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,29,选择“Add Files to Group Source Group 1”（添加文件到项目）命令，弹出如图1-34所示的对话框。选中LED.ASM文件（注意选择文件类型），然后单击“Add”（添加）按钮，即可添加LED.ASM到项目中。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,3

13、0,图1-34 选择源程序文件,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,31,4输入源程序:此时就可以输入源程序了，如图1-35所示。,图1-35 输入源程序,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,32,5设置目标硬件的工具选项 程序编写完成后，还要对项目进行进一步的设置，以满足要求。 “Target”选项卡 如图1-36所示，其中“Xtal”后面的 数值是晶振频率值，默认值是所选目标CPU的最高可用频率值，该值与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。,第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil

14、 C51仿真软件,33,图1-36 “Target”选项卡,第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件,34, “Output”选项卡 如图1-37所示，其中有多个选项，此处选择“Create HEX File”复选框用于生成可执行代码文件，该文件可以用编程器写入单片机芯片，文件的扩展名为.HEX，默认情况下该项未被选中，如果要写芯片做硬件实验，就必须选中该项。其余选项均取默认值，不做任何修改。,第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件,35,图1-37 “Output”选项卡,第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿

15、真软件,36, “Debug”选项卡 如图1-38所示，该选项卡用于设置调试器，Keil提供了软件仿真和硬件仿真两种方式。如果没有相应的硬件调试器，应选择左边的“Use Simulator”单选钮，其余设置一般不必更改。,图1-38 “Debug”选项卡,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,37,6编译项目并创建HEX文件 设置好项目参数后，即可进行编译、连接。选择“Project”（项目）“Build target”（连接工程）命令，对当前工程进行连接。如果当前文件已修改，将先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码；如果选择“Rebuild All t

16、arget files”（重新编译所有文件后再连接）将会对当前工程中的所有文件重新进行编译然后再连接，确保最终生产的目标代码是最新的，而选择“Translate”（编译）命令则仅对当前文件进行编译，不进行连接。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,38,以上操作也可以通过工具栏中的图标直接进行。如图1-39所示，从左到右的图标分别是：编译、编译连接、全部重建、停止编译和对工程进行设置。,图1-39 工具栏中的编译工具,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,39,对源程序修改之后再次编译，最终要得到如图1-40所示的结果，提示

17、0个错误，0个警告，该文件即可被编程器读入并写到AT89C51芯片中。同时还可看到，该程序的内部RAM的使用量（data=8.0），外部RAM的使用量（xdata=0），代码量（code=13）等一些信息。,图1-40 编译成功后的输出信息,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,40,7程序调试 进入调试状态后，“Debug”菜单中原来不能使用的命令现在已可以使用了，窗口中还多出一个用于运行和调试的工具栏，如图1-41所示。“Debug”菜单中的大部分命令可以在此找到对应的快捷按钮，从左到右的图标依次是复位、运行、暂停、单步、过程单步、执行完当前子程序、运行到

18、当前行、下一状态、打开跟踪、观察跟踪、反汇编窗口、观察窗口、代码作用范围分析、1串行窗口、内存窗口、性能分析和工具按钮。,图1-41 Debug工具栏,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,41,下面介绍调试时的一些常用方法。 （1）合理使用全速执行和单步执行 （2）合理使用断点 （3）合理利用观察窗口分析程序 存储器窗口:存储器窗口能显示各种存储区的内容。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务一 keil C51仿真软件,图1-42 存储器窗口,42,一、任务目标 掌握Proteus在单片机仿真中的应用，为开发、调试单片机应用系统做准备。 二、任务分析

19、 Proteus由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是电子系统仿真平台，ARES是布线编辑软件。在不需要硬件设备投入的情况下，Proteus可以建立完整的模拟电子、数字电子及单片机应用的学习设计开发环境。这里主要介绍Proteus ISIS在仿真单片机应用系统中的应用。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,43,三、任务实施 1编辑单片机应用系统原理图 （1）创建新设计文件 启动Proteus软件，进入Proteus ISIS 编辑环境后，选择“File”“New Design”命令，弹出如图1-43所示的新设计模板选择对话框。,子情境二 单片机开发

20、设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,44,图1-43 新设计模板选择,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,45,（2）保存新设计 选择“File”“Save Design”命令，选择合适的文件夹和文件名（例如LED），保存新设计。保存后，新设计文件名将显示在Proteus窗口的标题栏，如图1-44所示。也可以先画原理图，然后再保存新设计文件。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,46,图1-44 创建设计文件LED,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,47,（3）提取元件 Pro

21、teus ISIS堤供了强大的搜索元件的功能。选择“Library”“Pick Device/Symbol”命令，出现如图1-45所示的搜索元件对话框。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,48,图1-45 元件搜索对话框,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,49,根据元件预览区域的显示，双击你所需要的元件，则所选元件出现在原理图编辑环境的元件列表区中，如图1-46所示。用同样的方法找出原理图中需要的所有元件。,图1-46 提取元件,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,50,（4）放置元件 在

22、元件列表中用鼠标单击选中原理图中相关的元件后，在编辑区域单击鼠标左键放置元件。,图1-47 放置元件,第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务三 仿真软件Proteus,51,（5）编辑元件 放置好元件后，用鼠标右键单击选中元件，再单击鼠标左键出现元件编辑对话框,如图1-48所示，可对元件的参考编号、电阻值等参数进行设置。,图1-48 编辑元件对话框,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,52,（6）连线、绘制原理图,图1-49 LED原理图,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,53,（7）电路仿真 Proteus可以对纯硬件电

23、路仿真运行，以检查硬件电路是否正确，此时无需加载软件。只要在原理图编辑完成以后，选择“Debug”“Execute”命令即可进行电路仿真运行。,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,54,图1-50 硬件仿真,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,55,2程序编制及加载 （1）编写程序并编译 用任务一中所介绍的伟福仿真器编辑源程序，并编译生成两个可执行目标文件，分别为LED.BIN及LED.HEX。 （2）加载程序 在原理图中的单片机芯片上单击鼠标右键选中该芯片，再单击鼠标左键将出现编辑元件对话框,子情境二 单片机开发设计常用工具

24、软件 任务二 仿真软件Proteus,56,图1-51 加载程序,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,57,3系统软、硬件仿真 将软件加载到单片机芯片上以后，选择“Debug”“Execute”命令对整个系统进行软、硬件全面仿真运行。当发光二极管满足其导通条件时，将改变颜色指示其导通发光.,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,58,图1-52 系统仿真,子情境二 单片机开发设计常用工具软件 任务二 仿真软件Proteus,59,图1-65 输入/输出电路,子情境三 单片机开发设计流程,60,3软件设计 根据输入/输出应用系统的

25、要求，编制好如下源程序： ORG 0000H START：JB P3.0, z1 ；输入为高电平则转 Z2：MOV P1,#55H ；输出55H信号，使二极管间隔点亮 SJMP START Z1：MOV P1,#00H ；输出全0信号，使二极管全部点亮 SJMP START END,子情境三 单片机开发设计流程,61,4仿真运行 软硬件均设计好后，可以用Proteus进行仿真，具体方法与步骤参照第2节任务三。也可以将伟福仿真器与设计好的硬件相连接，仿真运行，具体方法与步骤参照第2节任务一。观察运行结果，修改调试至结果正确为止。 5软件下载 仿真运行成功后，利用SUPERPRO将设计调试好的程序

26、下载至目标单片机。,子情境三 单片机开发设计流程,62,6脱机运行 程序下载成功后，将单片机芯片插入电路中的单片机插座，脱机运行，如图1-66所示。,图1-66 单片机输入/输出应用实例图,子情境三 单片机开发设计流程,63,要求熟练掌握单片机开发设计的整个流程。设计制作一个小型单片机应用系统，要求画出原理电路，制作出硬件电路，编制程序，仿真运行、调试修改，并将程序写入单片机芯片，最后脱机运行。 单片机应用系统要求：系统输入为一个开关，开关有接通和断开两种状态，接通时输入信号为“0”，断开为“1”；输出为8个发光二极管。若输入为“0”，要求发光二极管循环发光；若输入为“1”，要求发光二极管闪烁

27、发光。,子情境三 单片机开发设计流程 思考与练习,64,子情境四 单片机点亮一盏灯,一 任务目标 了解单片机的基本设计思路，和单片机的最小系统。 二 任务分析 利用单片机的一个输入/输出口来控制一盏发光二极管点亮。,65,一.硬件设计 使用单片机的p1口来驱动一盏led，p1.1口接一盏led，限流电阻300欧姆，发光二极管的阳极接高电平，故p1.0口低电平驱动其点亮。,子情境四 单片机点亮一盏灯,66,子情境四 单片机点亮一盏灯,67,二.程序设计 本任务中给单片机的p1.0口一个低电平信号即可完成控制。 指令如下： mov p1,#11111110B 由于只要点亮一盏led，故只需给p1.0低电平信号，其他引脚均为高电平。,子情境四 单片机点亮一盏灯,68,用keilc和protues进行软件和硬件仿真,子情境四 单片机点亮一盏灯 思考题,