[信息与通信]《单片机微机原理与接口技术》

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1、微机原理与接口技术主讲：朱洪涛*课程地位：1、微机，特别是单片机应用技术，是机电一体化六 大关键技术之一；2、机械学院机电学院的转变中所扮演的角色；3、对本课程对机类学生电类学生的影响。课程说明：微机原理与接口技术课程，是全国高校工科 ，特别是电类与机电类专业的必修课程，许多学校同 时将该课程列为研究生入学考试课程。实践中，本课程教学安排上有二种不同方案，二 者有诸多相通之处，但偏重点完全不同，希望学习过 程及将来参加其它考试时特别予以关注：a)主要讲授8088/8086微型计算机系统原理及其接口技术；b)主要讲授单片微型计算机原理及其接口技术。 适用教材： 单片机初级教程-单片机基础(2)参

2、考书目： 单片微型计算机原理与接口技术 陈光东编 华中理工大学出版社单片机中级教程-原理与应用 何立民主编、张俊谟著北京航空航天大学出版社单片机原理与应用 李晓荃主编、魏立东等著 电子工业出版社计划学时：55学时 (其中讲课46学时，实验6学时，习题学时)前导课程：数学、电工电子学、计算机语言类等课程后续教学环节：1、微机原理与接口技术课程设计2、机电一体化相关方向的 毕业设计学 习 网 站21IC中国电电子网HTTP:/ WWW.21IC.COM爱爱思电电子 HTTP:/WWW.NJ-ICES.COM/大虾电虾电 子网HTTP:/ WWW.DAXIA.COM单单片机学习习网HTTP:/www

3、.MCUSTUDY.COM飞飞翔电电子技术术 HTTP:/WWW.MCUOK.COM/紫薇单单片机HTTP:/WWW.ZWMCU.COM/IC在线线网HTTP:/WWW.E-IC.COM.CN/深圳赛赛格HTTP:/WWW.SEGEM.COM.CN/力源信息HTTP:/WWW.ICBASE.COM/DAQCHINA工业业控制网http:/ 片机HTTP:/WWW.QFMCU.COM/华华信单单片机http:/ 单片机编程软件Wave6000W（伟福软件） （http:/www.wave- Office Visio 2003电子线路CAD软 件Protel 99 SE实验工具：DVCCDVCC系

4、列 单片机实验装置 系列 单片机实验装置 第一章 绪论1.1 计算机的发展历程1.1.1 按构成计算机的逻辑元件的类型来分类：第一代电子计算机1946年，电子管计算机ENIAC问世，主要用于科学计算 ，包含18800个电子管，功耗150KW，30吨重，占地150M2 第二代电子计算机1958年，晶体管计算机问世，开始用于工业控制 第三代电子计算机1960s年代中期，集成电路计算机问世 第四代电子计算机1970s年代初期，大规模集成电路计算机问世50年来，计算机的性价比提高：速度提高千万倍、存储容量提高千万倍、体积缩小千万倍、 软件性能提高百万倍、价格降低为万分之几1.11.1. .2 2 按计

5、算机的规模、性能、用途和价格分类： 按计算机的规模、性能、用途和价格分类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机1.11.1. .3 3 计算机技术的二个重要发展方向： 计算机技术的二个重要发展方向：巨功能：巨功能：功能不断强大，以增强运算能力(位宽、运算次数)、主频、存储容量及数据通讯 能力、显示能力、接口能力等为主。微型化：微型化：体积不断缩小，以增强控制能力、嵌入式应用、超低功耗、低成本、高可靠等 为主。1.11.1. .4 4 微型机家族： 微型机家族：微处理器微处理器(CPU)(CPU)Centre Porcess Unit，是小型或微型计算机的

6、核心，负责数据的运算与控制。微型计算机微型计算机除微处理器外，还需有存储器、输入输出接口(如键盘、显示器、打印机)等外围 电路与之协同工作的一个完整的系统。微型计算机系统微型计算机系统统称系统机，以功能的通用性与完整性，及应用的开放性为突出特征。PC机：典型的系统机。(Personal Computer)单片微型计算机单片微型计算机简称单片机，以满足一定要求的基本功能或少量的特殊功能部件，包括CPU、 RAM、ROM、定时/计数器、及各种I/O接口电路集成于一片芯片上为突出特征。片上系统片上系统(SOC)(SOC)正在发展之中的片上完整系统。1.11.1. .5 5 微型机的发展历程 微型机的

7、发展历程1971年，Intel公司推出4004微处理器。(4位机)1974年，Intel公司推出8080微处理器。(8位机)同时期产品：Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80、Intel公司的 8080A、8085A1978年，Intel公司推出8086微处理器。(16位机)同时期产品：Motorola的M68000、Zilog的Z8000、Intel的8088(8位版 的8086) 1979年，IBM公司进入微型计算机市场。1983年，Intel公司的80286 1985年以来，Intel公司的80386、80486、Pentium、Pentium II、Pentium I

8、II、Pentium IV 1.21.2 单片机 单片机 1.2.11.2.1 单片机的不同称谓 单片机的不同称谓单片机单片机(SCM)(SCM)Single Chip Microcomputer，常用，但不够准确MCUMCUMicrocontroller Unit，比单片机更准确一些，但不够流行嵌入式微处理器嵌入式微处理器Enbedded Microprocesser嵌入式微控制器嵌入式微控制器Enbedded Microcontroller，时髦，准确，正在流行1.2.21.2.2 单片机的发展 单片机的发展19761976年年，Intel公司推出MCS-48系列单片机。特点：8位CPU、

9、并行I/O口、8位定时器、片内小容量的RAM、ROM、寻址 空间小于4KB、简单的中断处理机制、无串行口19801980年年，Intel公司推出MCS-51系列单片机。特点：外部总线规范化(16位地址总线，寻址空间64KB；8位数据总线；增加 串行总线；控制总线)，8位CPU、并行I/O口、16位定时器、片内RAM、ROM容 量增大、多级中断处理机制、位操作功能、片内特殊功能寄存器SFR(建立了外围 功能电路的SFR集中管理模式)19821982年年，Intel公司推出MCS-96系列单片机。特点：16位CPU、增加8路10位A/D、PWM型D/A等同期间，不同厂家同步推出了相应的单片机机型：

10、Motorola公司的M6800系列Zilog公司的Z8系列Rockwell公司的6500系列19901990年年，Intel公司公开了8051内核。特点：8051兼容型单片机，形成了百花齐放的局面，成为单 片机的发展方向。1、增加片内功能(如存储容量与方式、WDT、程序保密系统、A/D、D/A、电压 比较器、LED/LCD/VFD显示器驱动、I2C/CAN/USB总线)2、提升性能(CMOS化、提高运行频率、RISC结构运行、低功耗、宽电压、程序 串行下载ISP、增大寻址空间)3、降低成本(紧凑型)、低价格代表：ATMEL公司的 89c51、89c2051Philips公司的8Xc51WEN

11、BOND公司的W78c511.2.3 1.2.3 单片机的主要应用领域单片机的主要应用领域由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了 无孔不入的地步。单片机应用的主要领域有：1） 智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化 控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣 机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各 种视听设备等。2） 办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设 备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、 考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。3） 汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控 制系统、自动驾驶

12、系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等 都离不开单片机。4） 商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称 、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储 安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等 都采用了单片机控制。5） 工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控 制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC 等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。6） 智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表 的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控 等。7） 智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片 属专

13、用型单片机。8） 航空航天系统：飞机、飞船、空间站，及其跟踪、监测、 生命保障系统等，无一不是人类科技高度集中的产品，大量采用 的智能传感器、控制装置中，单片机扮演着重要的角色。9） 国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言 而喻。单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效 益。更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统 传统的设计思想和设计方法。 以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过 软件方法来实现。 以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能 化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微

14、控 技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。1.31.3本教程的特点本教程的特点 取典型机型，学习单片机基本理论 硬件与软件学习并举 理论教学与实验教学相结合 以培养获得从事系统开发的能力为目标习题：一、为什么说计算机技术的发展是人类20世纪最伟 大的发明？二、什么是单片机？它在计算机家族中的地位如何？三、计算机的发展趋势是什么？四、单片机的发展趋势是什么？五、在你身边的什么地方能找到单片机的身影？第二章 计算机基础知识2.1 数制与编码2.1.1 数制成语：半斤八两 - 时：分：秒 1、数制的基与权基：数制使用的数码的个数权：数制每一位所具有的值1）十进制 (Decimal)有

15、0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个基数码权：1000，100，10，1例：435D=4102+3101+51002 2）二进制）二进制 (Binary)(Binary)有 有0 0，1 1共二个基数码共二个基数码权： 权：88，4 4，2 2，1 1例：例：1011B=121011B=123 3+02+022 2+12+121 1+12+120 0=11D=11D3 3）十六进制（）十六进制（HexaHexa-decimal )-decimal )有有0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，9 9，a a，b b，c c，d d，e e，f f 共十六个基数码 共十六个基数码权： 权：40964096，256256，,16,16，1 1例：例：3eH=3163eH=3161 1+1416+14160 0=62D=0011,1110B=62D=0011,1110B012345670000000100100011010001010110011189 ABCDEF10001001101010111100110111101111在计算机内部计算/存储/逻辑运算中