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1、单片机与接口技术主讲教师：张宏伟教材：单片机原理及应用技术单片机原理及应用技术主编：余发山主编：余发山手 机：13783911908 Email：单片机与接口技术l一、单片机的基本概念l二、单片机的应用领域l三、如何学好单片机l四、课程性质与任务l五、主要内容及课时安排l第一章 单片机技术及其发展l一、单片机的产生与发展l二、单片机产品及性能介绍一、单片机的基本概念u什么是单片机？u它与微型计算机有什么区别？u它有哪些应用领域？1、什么是单片机？微型计算机l由CPU、存储器、定时/计数器、并行输入/ 输出接口电路、中断控制器等大规模IC芯片安置在一个电路板上，加上键盘、显示器等 外设构成了微型
2、计算机的硬体部分。主要外设主板与CPU这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多板机主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU单硅晶片 CPU存储器控制电路定时器时钟电路I / O口单片机PLCC封装 塑料无引线载体单 片 机l单片机，即单片微型计算机（Single-chip computer ，SCM ），是将CPU、存储器（ RAM、ROM） 、I/O接口电路、定时器/计数 器、中断控制器等组成微型计算机的主要功能 部件，全部集成在一块芯片中，构成一个完整 的微型计算机。双列直插式封装（DIP） TQFP 微型计算机与单片机的区别微型计算机所有单元都组装 在一个IC芯片上MCS-5
3、1单片机微型计算机的组成框图 （由多个IC芯片组装在一个主电路板上）数据RAMCPU并行I/O程序ROM定时/计数器串型端口中断控制器扩展I/O端口系统总线（DB、AB、CB）单片机下一页上一页返回二、单片机的应用领域l单片机具有集成度高、功能强、速度快 、体积小、功耗低、使用方便、性能可 靠、价格低廉等特点，因此，在工业控 制、智能仪器仪表、数据采集和处理、 通信系统、汽车工业、国防工业、家用 电器等领域的应用日益广泛，单片机的 潜力越来越被人们所重视。 l（1）工业控制。l（2）智能仪表。如，温度仪，流量计等。l（3）机电一体化产品。如，软启动器等。l（4）家用电器，如，洗衣机、空调等。二
4、、单片机的应用领域单片机应用举例l超声波测厚l测汽车速度l工件定位l汽车称重l电子设计竞赛l飞思卡尔智能汽车大赛稳压电源软启动器扫雷游戏小车飞思卡尔智能汽车下一页上一页返回三、如何学好单片机l从哪种单片机学起？l需要哪些器材？l买什么书籍有用？l做些什么实验？ 如何学好单片机l1、要有兴趣！l2、懂一些数字电路；l3、选择合适的机型；8051书籍、资料、器材都较 多。PIC，AVR单片机等也可以。l4、掌握一定的基础知识。如：硬件结构、功能寄存 器、指令（汇编或C语言）等。l5、实践。包括实验和自己制作单片机作品。购置相 关单片机的芯片、元件、实验板，自行设计。l结合具体系统，设计外围电路。编
5、写程序 ，调试系 统。l设计一个最简单的单片机系统。完成硬件设 计、软件编程中的每一个环节。重点掌握设 计流程。完整的掌握单片机的硬件设计编程 、调试过程是每一个从事单片机开发的工程 师所必须跨出的第一步。l多看参考书。无论是初学入门，还是将来开 发，它都是很好的“工具”和“钥匙”。参 考书看的多可以开阔眼界和思路。l要多看、多思、多问，动手制作相关产品。下一页上一页返回四、课程性质与任务l1. 课程性质与特点l单片机技术在通信、家电、自动控制、仪器 仪表中得到广泛的应用。l单片机原理与接口技术课程是自动化、 电气、电科等专业重要的专业基础课程之一 。l本课程逻辑性强、理论与实践并重，软硬件
6、结合，内容丰富，知识面宽广。l2. 课程任务u通过本课程的学习，使学生掌握单片机的基本 工作原理；汇编语言程序设计，掌握接口电路 设计的基本方法；了解测试、调试单片机电路 的方法。使学生具有一定的单片机应用技能和 设计单片机应用系统的初步能力。l3. 相关课程u先修课程：电路原理、电子技术等。u后续课程：微型计算机控制技术下一页上一页返回五、本课主要内容及课时安排课堂教学36学时1 单片机技术及其发展 （3学时）l2 51单片机的基本结构及工作原理（6学时）l补充：单片机系统的设计开发 （3课时）l3 MCS-51单片机的指令系统及编程举例（9学时）l4 单片机的典型功能部件结构及原理 （9学
7、时） l5 MCS-51单片机的系统扩展技术 （3学时） l6 单片机的典型外围接口技术 （3学时）l考核：l期末成绩：平时成绩+期末考试l平时成绩：占30%（考勤、作业、实验）l期末考试：占70%。 下一页上一页返回第一章 单片机技术及其发展l主要内容u单片机的基本概念、发展、应用领域及 常用单片机l学习目标和要求u掌握单片机的基本概念，了解单片机的 发展及应用领域，熟悉常用单片机产品。一、单片机产生与发展l（一）探索阶段：始于1974年。u任务：探索计算机的单芯片集成技术。u代表：Intel MCS-48 系列单片机。u特点：CPU功能不强，I/O数量少，存储容量小 ，应用于比较简单的场合
8、l（二）完善阶段： 1978- l任务：完善单片机的体系结构，充分体现嵌入式应 用的特点。 l代表：MCS-51单片机l特点： u（1）面向对象、突出控制功能。u（2）寻址范围规范为16位寻址空间。u（3）特殊功能寄存器（SFR）的集中管理模式。u（4）设置位地址空间，提供位寻址及位操作功 能。u（5）指令系统突出控制功能。u（6）规范的总线结构。l（三）微控制器形成阶段u特点：在片内增强了满足测控对象要求的电路 ，从而形成了不同于传统单片机特点的微控制器 （Micro-controller Unit，MCU ） 。u微控制器集成有A/D、D/A转换器，高速IO口， 脉宽调制器（PWM）等。国
9、内由于已约定俗成，仍称为单片机。 u用这类单片机设计一个智能化的产品，可以进 一步简化外围电路，降低开发成本。l（四）微控制器百花齐放阶段u特点：电气商、半导体商的普遍投入。 百花齐放、技术创新，以满足日益增长的 广泛需求。二、单片机技术的发展方向l第四代单片机的特点代表展示了单片机的发展方向 。l1CPU功能增强l2存储器的发展（容量、工艺、程序保密） l3ISP（In System Programmable）及基于ISP的开发环 境l4单片机中的软件嵌入 l5I/O口的改进（驱动能力、串行接口、网络功能 ）l6集成更多的外围电路（A/D、D/A、PWM等）l7引脚的多功能l8全盘CMOS化
10、（高速、低功耗）l9专用型单片机加快发展三、单片机的分类l按应用领域分。可分为家电类、工控类、通 信类、个人信息终端（PDA）等。l按通用性分。可分为通用型和专用型两大类 。l按总线结构分。可分为总线型与非总线型。 l按位数分类。有4位、8位、16位和32位单 片机等。四、常用单片机简介lIntel的8051系列lMotorola的M68HC系列l飞思卡尔（Freescale）S12 系列lMicrochip公司的PIC单片机系列lAtmel公司的AT90（AVR）系列单片机l美国德州仪器（TI）公司的MSP430系列单片机l荷兰Philips的80C51系列l台湾Winbond（华邦）的W7
11、8系列l日本爱普生公司的Epson单片机等。l目前比较流行的单片机有：lMicrochip的PIC单片机u指令少，功耗低、速度快；uPIC16F873（A）、PIC16F877 (A) lAtmel的AVR单片机u高性能、高速度、低功耗。uAT90S2313(简装型)、AT90S8515等。 l TI MSP430u超低功耗，熔丝烧断加密，内部资源多。u广泛应用于电池供电的仪表l Intel的8051MCS-51单片机系列lMCS-51是Intel生产的一个单片机系列名称。lMCS-51单片机可分为2个子系列和3种类型。l2个子系列为：51子系列和52子系列。u51子系列是基本型，如8031、
12、8051、 8751。u52子系列是增强型，如8032、8052、 8752。MCS-51系列单片机配置一览表系列片内存储器（字节）定时器 计数器并行 I/O串 行 I/O中 断 源片内ROM片内 RAM无有ROM有EPROMIntel MCS-51 子系列8031 80C318051 80C51 (4K字节 )8751 87C51 (4K字节 )128 字 节2x164x8位15Intel MCS-52 子系列8032 80C328052 80C52 (8K字节 )8752 87C52 (8K字节 )256 字 节3x164x8位16l采用CHMOS工艺（互补金属氧化物的 HMOS）的8XC
13、51系列，其基本结构和 功能与基本型相同。由于采用CHMOS工艺，具有高速度和低功耗的特点。l在产品型号中凡带有字母“C”的即为 CHMOS芯片。80C51系列单片机l80C51系列单片机产品繁多，主流地位 已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：l ATMEL公司融入Flash存储器技术的 AT89系列。lPhilips公司的80C51、80C552系列等；Atmel 产品lAT89系列（MSC-51单片机）uAT89C51、 AT89C52（已停产）uAT89S51、AT89S52，替代89C51/C52 。uAT89C2051（20脚），廉价型l AT90系列（AVR单片机）
14、u90S1200-12PI/SI l AT91系列（ARM单片机）uAT91SAM7A1 89S51相对于89C51增加了新功能： l新增很多功能，性能提升，价格不变；lISP在线编程功能 （改写单片机存储器内的 程序不需要把芯片从工作环境中脱离）；l最高工作频率为33MHz ；l内部集成看门狗计时器；l全新的加密算法 ；l向下完全兼容51全部字系列产品。 区别几个概念：l1、MCS-51系列单片机 l2、8051单片机 u8051是早期的最典型的代表作，常泛指 MCS-51系列单片机，l3、AT89S51、 AT89S52单片机u51单片机的一种 ，支持ISP功能 。五、单片机系统的扩展和配置l单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的 应用系统称为最小系统。l当应用于较复杂的系统时，单片机本体上的集成 功能元件满足不了要求，就需要进行系统扩展核 配置。l（1）系统扩展 u 指单片机内部的基本单元不能满足系统要求时，在片 外扩展相应的电路或器件。 l（2）系统配置 u 指为了满足系统功能要求而配置的各种接口电路作业 p20l1什么叫单片机？单片机与通用微机有什么异同？l2. 何谓单片机系统的扩展和配置？
