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1、2019/4/20,1,第一章 单片机基础知识,2019/4/20,2,内容,单片机概述,1.1,微型计算机系统组成,1.2,微型计算机的运算基础知识,1.3,2019/4/20,3,1.1 单片机概述,1.1.1 什么是单片机? 单片机是指在一块半导体芯片上，集成了微处理器、存储器、输入/输出接口、定时器/计数器以及中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机。,单片机实物图1,2019/4/20,4,单片机实物图(2),单片机芯片 AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051,双列直插式DIP40 (Dual In-line Package)封装,2019/4/20,
2、5,单片机实物图(3),单片机芯片STC89C52,塑料扁平式PQFP/TQFP (Plastic Quad Flat Package)封装,带引线的塑料芯片封装 PLCC44(Plastic Leaded Chip Carrier),2019/4/20,6,1.1.2 单片机与微型计算机的关系,计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路四代的演变。微型计算机属于第四代计算机。 微型计算机的发展以微处理器的发展为特征，主要表现： 芯片集成度的提高(从最初的约2000个晶体管/片发展到目前的几百万个晶体管/片)； 处理器位数的增加（从4位增加到64位）； 时钟频率的加快(从1M
3、Hz到约几个GHz)； 价格的逐渐降低等方面。,2019/4/20,7,1.1.2 单片机与微型计算机的关系,微型计算机有两个主要发展方向： 一是向高速度、高性能、大容量的高档微型计算机方向发展； 二是向稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要的单片机方向发展。 单片机是微型计算机发展的一个重要分支！,2019/4/20,8,1.1.3 常用的单片机系列,MCS-51系列及与之兼容的80C51系列单片机 Atmel公司的AVR系列 Microchip公司的PIC系列 Motorola公司的单片机 TI公司MSP430系列单片机 基干ARM核的32位单片机,2019/4/20,9,MCS-51系
4、列及与之兼容的80C51系列单片机 MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的高性能单片机。 型号：8051、8751、8031、8032、8052等。 其中8051是最典型的产品，其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。 20世纪80年代中期Intel公司将MCS-51的核心技术授权给了很多其他公司，如：Atmel、Philips、STC、Siemens、Winbond等，这些厂商生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机，这些单片机的系统结构与8051相同，
5、并且都采用CHMOS工艺，因而常用80C51系列来称呼它们。,2019/4/20,10,Atmel公司的AVR系列 AVR系列单片机是1997年Atmel公司为了充分发挥其Flash的技术优势，而推出的全新配置的精简指令集(Reduced Instruction Set Computer ，简称RISC)单片机。该系列单片机一进入市场，就以其卓越的性能而大受欢迎。通过这几年的发展，AVR单片机已形成系列产品，其Attiny系列、AT90S系列与Atmega系列分别对应为低、中、高档产品(高档产品含JTAG ICE仿真功能)。,2019/4/20,11,Microchip公司的PIC系列 Mic
6、rochip单片机是市场份额增长最快的单片机。它的主要产品是PIC系列8位单片机，它的CPU采用了精简指令集(RISC)结构的嵌入式微控制器，其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机产业的新趋势。 PIC 8位单片机产品共有3个系列，即基本级、中级和高级。用户可根据需要选择不同档次和不同功能的芯片。,2019/4/20,12,Motorola公司的单片机 (现在的飞思卡尔公司) Motorola公司是世界上最大的单片机厂商，该公司的特点是品种全、选择余地大、新产品多，在8位机方面有68HC05和升级产品68HC08，68HC05有30多个系列，200多个
7、品种，产量已超过20亿片。8位增强型单片机68HC11也有30多个品种，年产量在1亿片以上。升级产品有68HC12。16位机68HC16也有10多个品种。32位单片机的683XX系列也有几十个品种。 Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。Motorola 8位单片机过去的策略是以掩膜为主，最近推出了OTP计划以适应单片机发展新趋势。在32位机上，M.CORE在性能和功耗方面都胜过ARM7。 由于Motorola单片机产品以前主要是以掩膜为主，不太适合于教学，所以没有被选做教学用机型
8、。,2019/4/20,13,TI公司MSP430系列单片机 TI公司MSP430系列单片机是超低功耗Flash型单片机，有“绿色微控制器(Green MCUs)”称号，是目前单片机业界所有内部集成闪速存储器(Flash ROM)产品中功耗最低的，消耗功率仅为其他闪速微控制器(Flash MCUs)的1/5。在3V工作电压下其耗电电流低于350A/MHz，待机模式仅为1A/MHz，具有5种节能模式。 该系列产品的工作温度范围为-40oC85oC，可满足工业应用要求。 MSP430 微控制器可广泛地应用于煤气表、水表、电子电度表、医疗仪器、火警智能探头、通信产品、家庭自动化产品、便携式监视器及其
9、他低耗能产品。由于MSP430微控制器的功耗极低，可设计出只需一块电池就可以使用长达10年的仪表应用产品。MSP430 Flash系列的确是不可多得的高性价比单片机。,2019/4/20,14,基于ARM核的32位单片机 ARM ( Advanced RISC Machine )是一种通用的32位RISC处理器。32位是指处理器的外部数据总线是32位的，与8位和16位的相同主频处理器相比性能更强大。 ARM是一种功耗很低的高性能处理器，如ARM7 TDMI具有每瓦生产690MIPS(Millions Instruction Per Second，百万条指令/秒)的能力，已被证明在工业界处于领先
10、水平。 ARM公司并不生产芯片，而是将ARM的技术授权其他公司生产。ARM本质并不是一种芯片，而是一种芯片结构技术，不涉及芯片生产工艺。 授权生产ARM结构芯片的公司采用不同的半导体技术，面对不同的应用进行扩展和集成，标有不同的系列号。 目前可以提供含ARM核CPU芯片的著名半导体公司有：Intel、TI、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、ADI公司、安捷伦、高通公司、Atmel、Intersil、Alcatel、Altera、Cirrus Logic、Linkup、Parthus、LSI Logic、Micronas等。ARM的应用范围非常广泛，如嵌入式控制
11、汽车、电子设备、保安设备、大容量存储器、调制解调器、打印机，数字消费产品数码相机、数字式电视机、游戏机、GPS、机顶盒、便携式产品手提式计算机、移动电话、PDA、灵巧电话。,2019/4/20,15,1.1.4 单片机的应用,单片机属于控制类数字芯片，目前其应用领域已非常广泛，典型应用如下： 1. 工业自动化。如数据采集、测控技术。 2. 智能仪器仪表。如数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。 3. 消费类电子产品。如洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、IC卡、汽车电子设备等。 4. 通信方面。如调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。 5. 武器装备。如飞机、军舰、坦克、导
12、弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。,2019/4/20,16,(1) 单片机 (2) 电源 (3) 晶振 (4) 复位电路 就构成了真正可使用的单片机最小应用系统,1.1.5 一个简单的单片机控制系统实例,系统硬件设计,点亮一个发光二极管的单片机控制系统,2019/4/20,17,系统软件设计 /*点亮一个发光二极管的程序*/ #include /包含52系列单片机头文件 sbit led1=P10; /声明单片机P1口的第一位，P1.0的位名称位led1 void main() /主程序 led1=0; /* P1.0口输出低电平，点亮LED发光二极管 while(1); /程序运行到此处
13、停止 ,2019/4/20,18,相关网站,http:/ 盐城工学院天空教室教学平台 http:/ Proteus仿真软件教程网址 http:/ 天祥电子 http:/ 盐城工学院单片机原理与应用精品课程网站 http：/ 51单片机学习网 http：/ 单片机的C语言 http：/ 广州周立功单片机 http：/ Philips公司 http：/ Intel公司 http：/ Motorola公司 http：/ 凌阳大学计划 http：/ 北京单片机开发网 http：/ 中原单片机 http:/ 盐城工学院电气与新能源综合实验教学中心,2019/4/20,19,单片机原理与接口技术课程的学习
14、,1 学习本课程应硬件、软件兼顾并重，既要注意单片机 的结构、原理，也要注意其语句和程序，做到两者融会 贯通，能够将两者相互渗透。,2 会组成单片机应用系统。学习时对单片机扩展用到的芯 片、接口、以及各种应用实例(环节)须给予足够的重视。,3 学习本课程时，宜结合习题、实验、课程设计，以提高 学习质量，巩固和扩大学习收获。,4 总学时 64+S16 周学时6（1-11周）,2019/4/20,20,考核方法和成绩评定说明,考试采用统一命题，闭卷考试，考试时间为120分钟。,成绩评定：闭卷笔试（70）实验（20）平时成绩（10）其中：平时成绩含作业及课堂学习情况。,2019/4/20,21,参考
15、文献,1. 新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发拓展全攻略 郭天祥编著 电子工业出版社 2010.3 2. 单片机原理及应用 张毅刚主编 高等教育出版社 2008.5 3. 单片机C语言程序设计实训100例基于8051+Proteus仿真 彭伟编著 电子工业出版社 2010.6 4. 张大明. 单片机控制实训指导及综合应用实例M.北京：清 华大学出版社， 2004 5. 张齐，朱宁西. 单片机应用系统设计技术基于C51的Proteus仿真 M.北京：化学工业出版社，2004.,2019/4/20,22,辅导与答疑联系方式,电话：13004489266 Email： 课程网站：盐城工学院天空教室教学平台-单片机原理与接口技术,2019/4/20,23,预备知识：元器件实物
