一单片微型计算机概述

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1、1,制作：庄培栋,第一章 单片微型计算机概述,2,内容简介：Total-28pages,课程要求： 学习单片机目的和要求 ： 本课程的主要内容和特点： 单片机的概念、分类、特点及发展 请看作业：,版权页,3,课程要求：,授课45学时，实验36学时 考试占80，平时成绩和出勤占20。闭卷考试,参考书目： 1、MCS-51系列单片机使用接口技术 主编：李华 北京航空航天大学出版社 2、MCS-51系列单片机原理及应用 主编： 孙涵芳 徐爱卿 北京航空航天大学出版社 3、单片微型机原理及应用 主编： 徐淑华 程退安 姚万生 哈尔滨工业大学出版社,返回本章首页,4,学习单片机目的和要求 ：,单片机具有

2、体积小、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。,一、家用：洗衣机、复读机、电冰箱、空调、电风扇、微波炉；,二、日常生活：电子称、便携式心率监护仪、遥控汽车、按摩椅、IC卡电话；,三、工业控制：温度湿度压力控制器、电机控制器、浓度控制显示器、数据采集系统、IC卡金融系统等等。,现代化家庭：是以拥有智能化设备的数量来衡量。,通过本课程的学习，使我们掌握单片机的基本工作原理，具备单片机的初步应用能力，为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的基础

3、。,返回本章首页,5,本课程的主要内容和特点（一） ：,一、虽然16位、32位单片机已经出现并有相当的发展，但由于8位单片机生产量最大，派生品种多，物美价廉可以满足大多数用户的要求，故在目前及今后相当长的时期内占主导地位。,二、本课程将全面讨论8位单片机的工业标准Intel公司的MCS-51系列单片机内核（8051）的硬件结构、组成原理和指令系统，详细介绍该系列产品的系统扩展和应用，实用程序及其设计方法等方面的知识。,三、软硬件结合是本课程的一个特点。构成单片机应用系统时,只有硬件知识不行,还必须具有用汇编语言编制源程序的能力。实践性较强是本课程的另一个特点。学习过程中必须通过实践环节(尤其是

4、实验课)的配合来加深和提高对课程内容的理解。,6,本课程的主要内容和特点（二） ：,四、 重点和难点 重点：硬件结构、指令系统、系统扩展和应用。 难点：硬件结构。,五、 本课程的知识范围及与相关课程的关系： 本课程的先修课程为模拟电路与数字电路、汇编语言、计算机组成原理、微机原理。 模拟电路与数字电路是学习单片机及其应用系统的基础。,返回本章首页,7,1.1单片机的概念、分类、特点及发展,一、概念 二、分类 三、特点 四、常见单片机生产厂家 五、单片机的发展过程演示（分为四个阶段） 六、单片机的发展趋势 七、单片机的应用,主要内容: 前言：单片机开发流程,返回本章首页,8,单片机开发流程 ：,

5、1、硬件准备：计算机一台、编程器一只、单片机一片，实验板一块，再准备一台仿真机。,2、软件准备：Intel、伟福或万利或启东开发仿真软件。,开发流程：,总体分析,电路设计,画电路板,编程仿真,烧写程序,设计结束,总体分析：对客户提出的要求进行分析，选择适当的单片机进行设计。,返回本节页,9,PROTEL99SE SCH原理图设计：,返回标题,10,PROTEL99SE PCB 印制板设计：,返回标题,11,仿真机：Easy Pack仿真器,12,仿真软件：,返回标题,13,编程器：,返回标题,14,电子设计产品,返回标题,15,一、概念：,单片机（Single Chip Microcontro

6、ller或MCU）：单片微型计算机简称单片机，它是指在一块硅片上集成了中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器以及串行通信接口和各种I/O接口，也就是集成在一块芯片上的计算机。,返回本节页,16,二、分类：,1按用途：专用机和通用机 2按流行系列：Intel公司MCS-48/51/96,返回本节页,17,专用机： TMS320数字信号处理（DSP）、频率合成调谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。 通用机: INTEL8031/8051/8751 AT89C51/AT89C52/AT89S8252 P89C51RD2/P87LPC768 MC6801/

7、Z8611,1按用途：专用机和通用机,返回标题,18,MCS-48：8位单片机， 64个字节RAM、1KROM、27根口线、1个8位定时/计数器、2个中断源、无串口，寻址范围小于4K、指令系统不精简。（1976年） MCS-51：8位单片机，128个字节RAM、4KROM、32根口线、2个16位定时/计数器、5个中断源、有串口，寻址范围64K、指令系统精简。（1980年） MCS-96：16位单片机，多累加器，流水线的结构。,2按流行系列：Intel公司MCS-48/51/96,19,MCS-51系列单片机：,注：80C31/89C52表示此单片机是CHMOS型单片机。 52子系列是51子系列

8、的增强型。,返回标题,20,器件类型简介：,TTL（晶体管-晶体管-逻辑电路） LS TTL（低功耗肖特基TTL） ALS TTL（先进低功耗肖特基TTL） MOS（金属氧化物半导体） CMOS（互补型金属氧化物半导体场效应晶体管） HMOS（高速MOS） CHMOS（高速CMOS）,返回简介,21,三、特点：,（1）体积小、成本低、易产品化（几十块钱几百块钱） （2）可靠性好，适应温度范围宽。 民用级： O- +70 工业级： -40- +85 军用级： -65- +125 （3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 （4）可以很方便地实现多机和分布式控制。,返回本节页,22,

9、四、常见单片机生产厂家 ：,Intel（美国英特尔）、Atmel （美国爱特美尔）、Motorola（美国摩托罗拉）、RCA（美国无线电）、Rockwell（美国洛克威尔）、Epson （美国爱普生）、Zilog（美国齐洛格）、TI（美国德克萨司仪器仪表公司）、NS（美国国家半导体）、Fairchild(美国仙童)National（日本松下）、NEC（日本电气）、HITACHI（日本日立） 、Phlips(荷兰菲利浦公司) 、Winbond(台湾华邦),返回本节页,23,五、单片机的发展过程演示（分为四个阶段）,TMS1000 单片机初级阶段 德克萨斯仪器公司 4位单片机(1974-1976)

10、,第一阶段特点： （1）1位或4位单片机，结构简单，只能用于简单控制。,MCS-48 低性能单片机阶段 Intel 公司 8位单片机 (1976-1978),第二阶段特点： （1）8位单片机，但是不足之处是无串口,中断处理简单。 （2）片内RAM和ROM容量较小，且寻址范围不大于4K。 （3）8位定时/计数器。,MCS-51 高性能单片机阶段 Intel 公司 8位单片机 (1978-现在),第三阶段特点： （1）8位单片机. （2）片内RAM和ROM增大,寻址可达64K字节。 （3）增加串口和16位定时/计数器,有的还有A/D转换器。,MCS-96 Intel 公司 16或32位单片机 (1

11、982-现在),第四阶段特点： （1）16位或32位单片机。 （2）片内RAM和ROM增大更达，寻址可达1.6M字节. （3）中断处理8级，处理速度更快，主频达到20MHz。,返回本节页,24,六、单片机的发展趋势（一）：,高性能、大容量、低功耗、低电压、超微型化，外围电路内装化等方面发展多品种。 （1）CPU的功能增强（双CPU、增加数据总线的宽度、流水线的作业结构、串行总线结构），内部资源的增多（三线SPI，两线I2C总线，A/D，D/A转换），多功能互用引脚，寻址范围增大1.6M字节。 （2）抗电磁干扰能力(EMI)，强电产品对EMI要求较为严格，一旦电器工作不正常会产生发热和燃烧等严重

12、事故。例家用电器产品常处于强电环境，一方面会受自身产生的电磁辐射的干扰，另一方面电路中可能产生尖峰和低谷等杂波，性能不好的MCU往往不能正常工作。 （3）I/O口的个数，家用电器产品最重要的是要对外界的信息进行判断，采集外界信号，对外部的器件进行控制。 （4）增加A/D、D/A特性，绝大多数产品需要采集外部模拟信号转换成数字信号或把数字信号传送出去来控制外围器件，集成 A/D、D/A转换器的MCU更加方便。,25,六、单片机的发展趋势（二）：,（5）增加电流驱动能力，即是输出口的最大输出电流达到20mA，这样可以减少外部驱动芯片，有的单片机能直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD

13、（荧光显示器）。（一般液晶的驱动电流是20mA）。 （6）增加PWM（脉冲宽度调制器）、高速输入输出(HSI/HSO)、看门狗定时器(WATCHCDOG)等。 （7）更高的指令集效率，更快的运算速度，尽可能低的操作电压、功耗和频率，小封装购买产品时应考虑的因素。“低频器件比高频器件更便宜，同时低频器件产生的噪音也较小，这样整个电路板的设计可更为便宜和高效。而降低使用的电压，既可以延长电池使用时间，又可以减少热消耗。”,返回本节页,26,七、单片机的应用（一）,单片机的应用范围很广，在下述的各个领域中得到了广泛的应用。 1工业方面：各种测控系统，数据采集系统，工业机器人，智能化仪器，机、电一体化

14、产品。 2智能仪器仪表方面：单片机应用在智能仪器、仪表方面，不仅使传统的仪器仪表发生根本的变革，也给传统的仪器、仪表行业改造带来了曙光。 3通讯方面：调制解调器、程控交换技术。 4民用方面：电子玩具、录象机、激光唱机。 5导弹与控制方面：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装备、航天飞机导航系统。,27,七、单片机的应用（二）,6各种计算机外部设备及电器方面：打印机、硬盘驱动器、彩色与黑白复印机，磁带机等。 7多机分布式系统：可用单片机构成分布式侧控系统，它使单片机应用进入了一个新的水平。 由上所述，单片机从家用电器、智能仪器仪表、工业控制直到火箭导航尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作用。,返回本节页,28,作业：,1、什么是单片机，单片机的分类如何？ 2、常见的单片机生产厂家有哪些？ 3、单片机的发展过程如何？ 4、单片机开发流程如何？,要求： 写在作业本上，交到各班学委！,返回作业,29,版权页：,返回版权页,软件名称：MCS-51单片机应用设计 作 者：庄培栋 版本信息：V1.0.0 开发时间：2003-2-15 E-MAIL： zhuangpeidong,要求： 本课件仅供学生学习使用，任何个人、网站不得以赢利为目的使用、转载，违者必究！,