第一章 单片机概述课件

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1、单片机原理及应用,主 讲：武 桐,一、课程简介,授课对象：自动化、通信、测控、电气、 纺工等专业四年制本科生； 课程性质：专业类必修课,与其它课程的联系：, 先修课程：数字电子技术、微机原理及应用, 后续课程：微机接口技术、ARM嵌入式系统,学时安排, 共56学时: 讲课40学时 实验16学时,讲课211周, 实验 地点：金花校区嵌入式实验室 时间：另行通知,二、课程任务及要求,学什么？,学习89C51系列单片机的硬件基本结构、存储器组织、中断系统、定时器/计数器、串行及并行接口，指令系统以及汇编语言程序设计，并通过实例了解单片机应用系统设计和研制的一般方法与步骤。, 原理：普遍的或基本的规律

2、, 应用：以应用为目的、注重实践,（英语）,（17 章）,为什么学？, 重要性 / 实用性, 考试通过 电子竞赛 考研 毕业设计 实际工作中应用,怎么学？, 课前预习, 上课认真听讲, 及时完成作业, 认真做实验、写好实验报告,不推荐记笔记 多做实验, 教材及主要参考书 教材： 单片机原理及接口技术， 温宗周，中国电力出版社，2009, 参考书： 很多 单片微型计算机原理与接口技术， 高锋，科技出版社 单片机原理及接口技术（第3版）， 李朝清，北京航空航天大学出版社，2005 标准80C51单片机基础教程原理篇 李学海，北京航空航天出版社,平时成绩（考勤、作业、提问）：15% 实验： 15%

3、考试成绩：70%,三、分数评定, 要求及说明事项：,作业：要求按时完成并上交，不许抄袭他人作业。,实验：要求在上实验课前做好预习，写好预习实验 报告,实验后交实验报告,第1章 微机基础知识,一、单片机的由来,单片微型计算机的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。单片机的出现将计算机系统一分为二，形成了嵌入式计算机系统和通用计算机系统两大分支。,计算机是高速度、自动地进行算术和逻辑运算的电子设备，它具有记忆、判断和运算能力，能仿效人类的思维活动，代替人的部分脑力劳动，并能对生产过程实施某种控制等，它的发明和应用标志着人类文明进入了一个新的历史阶段。,20世纪末、21世纪初，计算机专业领域集中精力发

4、展通用计算机系统的软硬件技术，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统则迅速扩展计算机基于高速海量的数据文件处理能力。,那么是什么原因使得现代计算机技术形成两大分支呢？,通用计算机系统 技术要求: 高速、海量的数值计算。 发展方向:总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大,嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单片化道路。它使得传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。,技术要求：对象的智能化控制能力。 发展方向：与对象系统密切相关的嵌入

5、性能、 控制能力与控制的可靠性。,嵌入式计算机系统 （嵌入式系统）,因此由于嵌入式系统与通用计算机系统的技术要求与技术发展方向完全不同，它们的分道扬镳也就无法避免。同时也正是因为计算机系统发展有了专业化的分工，从而也形成了20世纪末，计算机高速发展的局面。,二、微处理器、微型计算机和单片机,微处理器(Microprocessor),是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。 又称中央处理单元CPU（Central Processing Unit）。,CPU,控制器,运算器,微型计算机（Microcomputer,简称微机 C）是具有完整运算及控制功能的计算机。,包括四大部分,微处理器(CPU)

6、：,存储器：,输出设备：,输入设备：,键盘、鼠标、扫描仪,运算器、控制器,内存、外存,显示器、打印机,存储器,运算器,输 入 设 备,输 出 设 备,CPU,控制器,控制总线,数据总线,计算机体系结构,单片微型计算机 (Single-Chip Microcomputer) (Microcontroller),是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机。,微处理器：进行运算、控制 RAM：数据存储 ROM：程序存储 I/O接口 定时器、时钟电路,单片微型计算机,这样一块芯片具有一台计算机的属性。,单片机与微机比较,提供基本的计算机系统，用户

7、可根据需要增加相应的过程通道，组成各自的计算机控制系统。,单板机,可直接用于控制系统中，一般还具有简单的开发 功能，可用来作为学习机。 由多片大规模集成电路元件组成，这些芯片都布 置在一块印刷电路板上，所以从结构上看，单板 机实 际上是一个单板、多片的微型计算机小系统。,三、单片机的基本组成,中央处理器（CPU）,存储器,I/O接口,运算器,控制器,程序存储器ROM,数据存储器RAM,掩膜ROM,EPROM,Flash ROM,串行I/O口,并行I/O口,定时器/计数器,单 片 机 结 构,单片机的发展历史可分为四个阶段(划分不唯一)： 第一阶段（19711976）：单片机初级阶段 因工艺限制

8、，单片机采用双片的形式，4位单片机，其结构简单、功能单一。 第二阶段（19761978）：单片机的探索阶段 这种单片机片内集成有8位CPU、并行I/O口、8位定时/计数器，RAM和ROM，不足之处是无串行口，中断处理较简单，片内RAM和ROM容量较小。代表机型：Intel MCS-48系列。,四、单片机的历史发展与主要产品,第三阶段（19781982）：单片机的完善阶段 普遍带有串、并行I/O口，多级中断系统，16位定时/计数器。RAM和ROM容量大且可寻址范围达64K，片内带有A/D转换器。 代表机型：Intel MCS-51系列、Motorola的 6801、Zilog公司的Z8。 由于这

9、类单片机的性能价格比高，所以仍被 广泛采用，是目前应用数量较多的单片机。,第四阶段（1982现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段 集成度高达120000管子/片，主振为12MHz，片内RAM为232B，ROM为8KB，中断处理为8级，片内带有多通道10位A/D转换器及高速输入/输出部件（HIS/HSO）实时处理能力很强。 代表机型：Interl MCS-96 32位单片机除了具有更高的集成度外，主振已达20MHz,其性能也比8位、16位单片机更加优越。,单片机主要产品简介,Intel公司的系列单片机可分为MCS-51、MCS-96两个系列。Intel的单片机每一类芯片

10、的ROM根据型号一般有片内掩膜ROM、片内EPROM和外接EPROM三种方式。,1、 Intel公司系列单片机,8C,8：8位机,C：半导体CMOS工艺,3：片内无程序存储器,5：片内有程序存储器,1：片内程序存储器4KB,2：片内程序存储器8KB,0：掩膜ROM,7：EPROM,9：Flash ROM,PHILIPS公司生产与MCS-51兼容的80C5l系列单片机，片内具有IIC总线，A/D转换器、定时监视器等丰富的外围设备。通过IIC总线对系统进行扩展，使单片机系统结构更简单，体积更小。,2、PHILIPS公司系列单片机,3、 Motorola公司系列单片机,Motorola公司的单片机包

11、括通用型单片机MC68HC11系列，专用型单片机如MC68HC05 /MC68HC04系列，性价比较高但无法外接存储。,5、 Microchip公司的单片机,6、 Zilog公司的单片机,4、ATMEL51系列单片机,ATMEL公司生产的CMOS型51单片机，具有MCS-51内核，用Flash ROM作为程序存储器，具有价格低、编程方便的特点。型号有AT89C51 、AT89C52、AT89S51等。,（1） 高集成度、高可靠性 将各功能部件集成在一块芯片上，集成度高；内部布线短，其抗工业噪音性能；程序指令固化，不易破坏，可靠性高。 （2） 控制功能强 为满足控制要求，指令系统均有极丰富的条件

12、，非常适用于专门的控制功能。,1、单片机的特点,五、单片机的特点、用途和发展趋势,（3） 低电压、低功耗 为满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V，而工作电流仅为数百微安。 （4）优异的性能价格比 为了提高速度和运行效率，单片机已使用RISC流水线和DSP等技术。寻址能力和存取能力大大提高，同时各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。,（1） 在测控系统中的应用 用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。 （2） 在智能化仪器仪表中的应用 应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。 （3） 在机电一体化中的应用 与传统机械产品结合使机械产品结构简化，控制智能化，形成新一代的机电一体化产品。,2、单片机的应用,（4） 在智能接口中的应用 工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。 （5） 在人类生活中的应用 单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生活的诸多场合，使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。,趋势：大容量、低能耗、高性能化、外围电路 内装化等。 （1）大容量化 （2）高性能化 （3）小容量低廉化 （4）外围电路内装化 （5）低耗化,3、单片机的发展趋势,