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1、课程简介,本课程以MCS-51单片机为背景，围绕“基础”、“主线”和“应用技术”开展教学。1.以MCS-51单片机结构、指令系统、系统设计与汇编语言编程等作为基础；2.将单片机系统扩展和应用系统设计作为贯穿课程的主线；3.将单片机的应用技术作为课程的重点。,学习目标,1.正确理解单片机的基本概念、基本原理，重在方法和应用技术，而不拘泥于某一种单片机；2.掌握单片机程序设计和接口应用的基本方法；3.培养综合运用单片机的软、硬件技术，分析和解决典型实际问题的能力，为相关领域的单片机应用和开发奠定基础。,本章重点,1.掌握单片机的基本概念及其与通用微型计算机的差别；2.了解单片机的发展概况、发展趋势
2、及单片机在不同发展阶段的特点；3.理解单片机的特点，了解单片机的主要应用领域和主要机型；4.明确单片机原理与应用课程的学习方法和主要内容。,单片机应用的广泛性,2000年，一般美国家庭中的单片机应用数量达到226个；自动化办公室内有42个；典型的汽车电子系统中装有35个；目前单片机的产量正以每年27%的速度递增；2001年，全球单片机产量已经高达70亿片；中国大陆的单片机年需求量约为6亿片； 一台微机系统中约嵌入了10片；一辆BMW-7宝马轿车中嵌入63片。,“凡是能想到的地方，单片机都可以用得上。”,1.1 单片微型计算机,1946年2月15日，第一台电子数字计算机ENIAC问世。,微型计算
3、机组成结构框图,电子管,晶体管,单板机SBC,微机的应用形态分类单板机,硬件：CPU、ROM和RAM、I/O接口及简单I/O设备；软件：ROM中的监控程序。特点：I/O设备简单，软件资源少。用于教学及简单的测控系统。,微机的应用形态分类单片机,8031AH,4004微处理器,AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051,单片机图片,单片机的概念,单片机全称为单片微型计算机。SCMSingle Chip MicrocomputerMCUMicrocontroller UnitECUEmbedded Controller Unit单片机将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片
4、上，通常片内都含有：CPU、ROM、RAM、I/O接口(定时器/计数器、串行口、并行口)、总线和实时控制器件(中断控制、系统时钟)等。,微机的应用形态分类单片机,单片机实质上就是没有外部设备的计算机。硬件：CPU、ROM和RAM、I/O接口和实时控制器件(在1块芯片上)；软件：用户程序，无专用系统软件。特点：属专用计算机。应用于各种控制应用系统。,微机的应用形态分类微型计算机,微型计算机也称为多板机、系统机。硬件：CPU、ROM和RAM、I/O接口、总线接口及各种外设；软件：完备的系统软件和丰富的应用软件。特点：属通用计算机。应用范围极其广泛。,通用微机和单片机的主要差别,(1)面向的功能不同
5、 数据处理和控制应用。(2)CPU的结构不同 单片机的寄存器在RAM中。(3)存储器组织结构不同 单片机存储空间较小，且程序存储器和数据存储器独立。(4)I/O接口的标准性不同 单片机应用系统中往往是非标准的外设、片内接口。(5)单片机内部有一个全双工串行口 可方便地组成分布式控制系统。(6)单片机内部有一个位处理机 适应控制系统位处理的需要。,1.1.1 单片机的发展概况,14位单片机阶段(19711976年)Intel 4004，主要用于家用电器、电子玩具等。28位单片机阶段低挡8位单片机阶段(19761978)1976年9月，MCS-48系列(8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、
6、27根I/O线和1个8位定时/计数器)。特点：一般没有串行接口，存储器容量较小，指令系统功能不强，中断处理简单。高性能8位单片机阶段(19781982)Intel的MCS-51系列。特点：功能较强，多级中断处理功能，寻址范围64KB，甚至有A/D转换器等，并有布尔处理器。,1.1.1 单片机的发展概况,28位单片机阶段超8位单片机(1982至今)Intel的8X252(52子系列)等，扩大片内ROM和RAM容量，增加通信功能、DMA传输功能以及高速I/O功能等。代表了单片机的发展方向。316位单片机阶段(1983至今) 1983年，MCS-96/196系列微控制器化阶段。特点：片内面向测控系统
7、外围电路增强，可方便灵活地用于高速复杂的自动测控系统及设备。,1.1.1 单片机的发展概况,432位单片机(90年代以来)典型代表：32位单片机(ARM)。5片上系统(SoC，System on Chip)片上系统就是把一个微型的应用系统集成在一块芯片上。其中包括中央处理器(CPU)、模拟IP核、数字IP核和存储器等。结论：单片机并没有出现推陈出新、以新代旧的局面。4位、8位、16位单片机仍各有应用领域，32位单片机在比较复杂的控制系统中才有应用。,1.1.2 单片机的发展趋势,1CPU的发展字长、频率、流水线、RISC、倍频技术等。2片内存储器的发展存储容量增加、E2PROM和Flash R
8、OM的应用。3加强片内输入/输出接口功能片内I/O接口类型和数量上的增加。4半导体工艺技术的发展CMOS工艺；提高集成度、低功耗化及工作方式；工作电压范围加宽变低；方型、贴片工艺封装。5低噪声与高可靠性技术看门狗定时器Watchdog以及抗干扰技术。6ISP及IAP技术,1.1.3 单片机的特点,三高(集成度、可靠性、性价比)。便于扩展、控制功能强、低电压低功耗、片内存储容量较小。体积小，成本低，运用灵活，抗干扰能力强，易于产品化。1严格区分ROM和RAM较大的ROM空间和较小的高速RAM空间。2采用面向控制的指令系统更强的逻辑控制能力(位操作能力)，适应恶劣环境。3I/O引脚通常是多功能的引
9、脚减少到8个或更少，减小体积、减少接插件。4外部扩展能力强通过外部扩展，使应用系统设计方便和灵活。5品种系列化灵活选择，功能配套。,1.2 单片机的应用,1测控系统工业控制系统和数据采集系统。2智能仪表应用精度高，数字化、智能化、多功能化、柔性化，简化硬件结构，监测、处理、控制等功能一体化，减少体积和重量，提高了性能价格比。3智能产品(机电一体化产品)集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。4计算机外部设备与智能接口如传真机、复印机、打印机、绘图仪、智能终端机等。并行多控制系统、局部网络系统等均有广泛应用。,1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型,1
10、.3 8位单片机的主要生产厂家和机型,著名厂家有十几家，MCS-51及其增强系列在8位单片机市场中占有50%左右的份额。CHMOS是CMOS和HMOS的结合，具有高速度、高密度和低功耗的特点。在产品型号中带有字母“C”，其电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。基本型(51子系列)：8051/8751/8031；80C51/87C51/80C31特点：128字节RAM，8051有4KB的ROM；8751有4KB的EPROM；8031没有片内ROM。增强型(52子系列)：8052/8752/8032；也有CMOS型。特点： 256字节RAM，ROM增至8 KB(8032无)，3个16位定时
11、/计数器，6个中断源。,课程学习方法及考核,学习方法：1、重在原理和方法 单片机种类众多，发展迅速，因而重在工作原理和应用方法；2、在比较和鉴别中学习 单片机和通用微机只是由于应用形态的不同，导致了其结构上的差异。 考核方式：闭卷考试。结构成绩：期末成绩70%；平时成绩30%(出勤、实验报告、作业),参考书目,余锡存，曹国华编著. 单片机原理及接口技术. 西安电子科技大学出版社汪力主编. 单片机原理与应用技术. 清华大学出版社朱善君等编著. 单片机接口技术与应用. 清华大学出版社胡汉才编著. 单片机原理及其接口技术. 清华大学出版社,本节小结,1. 微机的应用形态角度分类；2. 通用微机和单片机的主要差别注意知识之间的借鉴；3. 单片微型机的概念；4. 单片机发展概况、发展趋势、特点和应用；5. MCS-51系列单片机的基本概况；深刻理解单片机和一般微机的异同，为今后学习奠定感性的认识基础。,
