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1、第1章 单片机综述,主编：海 涛 课件制作：齐宏伟 辛鹏 黄新迪 闭耀宾 王立元,广西大学电气工程学院,内容提要 使用C语言开发嵌入式系统，是今后单片机发展的主要方向。本章对嵌入式系统从定义、特点、分类及其与单片机的关系等几个方面进行阐述。并介绍了AVR单片机的特点、系列产品和应用特点。,第1章单片机综述,微机系统的核心部件为CPU，从CPU的发展、演变过程可显现微机系统的发展过程。其发展历程主要经历了，第一代、第二代、第三代、第四代、第五代、第六代。 我国于1974年开始研制微处理器。1977年研制出DSJ050（INTEL8080）随后我国微机的研制和发展加快。1位、4位、16、32位相继
2、涌现，目前已经有各种型号产品。,1.1 微机发展史简介,1计算机硬件由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 2微机的特点： （1）运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为CPU芯片 （2）存储器由半导体存储器芯片组成。,1.2 单片机与微机,（3）CPU，存储器，I/O 口通过AB，DB，CB三总线交换信息 （4）外设通过I/O口芯片与机器内各部件交换信息。 3单片机是集成了组成微机的CPU、存储器、I/O口以及其它辅助电路的大规模集成电路芯片。,1.3.1嵌入式系统的定义与特点 1、嵌入式系统的定义 嵌入式系统应定义为“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。嵌入性、专用性与计
3、算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。,1.3 嵌入式系统,2、嵌入式系统的特点 与专用性相关的特点： 软、硬件的裁剪性。满足对象要求的最小软、硬件配置等。 与计算机系统相关的特点： 嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与前面两个特点相呼应，这样的计算机必须配置与对象,嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）和芯片级（MCU、SoC）。 嵌入式应用对计算机系统的要求：（1）可靠性高：防止控制失误（2）物理空间有限：要嵌入到对方体系中；（3）强大的 IO管理、驱动能力：（4）要和外围电路、功能单元打交道；（5）足够的应用软
4、件：符合对象管理、控制要求的应用软件。,3、嵌入式系统的种类与发展,1.4 AVR单片机简介 ATMEL公司是世界上有名的生产高性能、低功耗、非易失性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。在单片机做控制器方面，ATMEL公司有AT89、AT90和ARM三个系列单片机的产品。ATMEL公司在其单片机产品中，融入了先进的E2PROM电可擦除和Flash ROM闪速存储器技术，使得该公司的单片机具备了优秀的品质，在结构、性能和功能等方面都有明显的优势。,AVR单片机吸取了PIC及 8051单片机的优点，同时还做了一些重大改进，其主要的优点如下： 1、片内集成可擦写10000次以上的Flash
5、程序存储器。2、高度保密（LOCK）。可多次擦写的FLASH具有多重密码保护锁死（LOCK）功能，并且Flash单元深藏于芯片内部。,1.4.1 AVR单片机的主要特点,3、工业级（WDT）产品。具有大电流的特点，可直接驱动SSR或继电器。有看门狗定时器（WDT）安全保护，提高产品的抗干扰能力。 4、超功能精简指令。具有32个通用工作寄存器，易学、易写、易移植。 5、程序写入器件可以并行写入（用编程器写入），也可使用串行在线编程（ISP）方法下载写入。,6、除了并行I/O口输入/输出特性与PIC的HI/LOW输出及三态高阻抗HI-Z输入相同外，还设定了与8051系列内部有上拉电阻的输入端功能相
6、似的功能， 7、单片机内集成了模拟比较器，I/O口可作A/D转换用，组成廉价的A/D转换器。 8、AVR单片机可重新设置启动复位。,9、具有休眠省电功能（POWER DOWN）及闲置（IDLE）低功耗功能的工作方式。 10、ATmega单片机具有内部的RC振荡器，提供1MHz8MHz的工作时钟，使该类单片机无需外加晶振等时钟电路元器件即可工作，简单方便。,11、有8位和 16位的计数器/定时器（C/T），可作为比较器、计数器、外部中断和PWM (也可作D/A)，用于控制输出。 12、有串行异步通信UART硬件接口电路，采用单独的波特率发生器，并不占用定时器。 13、工作电压范围为2.7V6.0
7、V，电源抗干扰性能强。 14、多通道的10位A/D及实时时钟（RTC）。,1.4.2 AVR单片机系列产品,表1-1 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站）,表1-2 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站）,表1-3 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站）,说明：该表为ATMEL网站2002年7月刊登。 1.高精度（5）可编程的内部RC振荡器。 2.兼容 I2C。 3.可编程串行USART。 4.通过USI（ Universal Serial Interface）实现。,1.5 单片机的应用特点,1工业过程控制 2智能化仪器仪表 3家用电器设备 4在计算机网
8、络和通信领域中的应用 5单片机在医用设备领域中的应用,1.6 用C语言开发单片机的优势,1、无需精通单片机指令集和具体的硬件，也能够 编出符合硬件实际专业水平的程序。 2、可以大幅度加快开发进度 3、可以实现软件的结构化编程。 4、省去了人工分配单片机资源（包括寄存器、 RAM等）的工作。,5、C语言提供auto, static, flash等存储类型，针 对单片机的程序存储空间、数据存储空间EEPROM 空间自动为变量合理地分配空间。 6、当写好了一个算法（在C中称为函数）后，用C语 言移植性好 7、对于一些复杂系统的开发，可以通过移植或C编 译器提供的实时操作系统来实现。,本章对嵌入式系统
9、从定义、特点、分类及其与单片机的关系等几个方面进行阐述。并介绍了AVR单片机的特点、系列产品和应用特点。 1、嵌入式系统定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。特点是：嵌入性、专用性、计算机系统。嵌入式,本 章 小 结,2、单片机，就是把中央处理器 CPU、存储器、定时器、IO 接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 3、ATMEL公司于1997年研发并推出了采用精简指令集RISC结构的新型单片机，简称 AVR单片机。并列举了ATmega单片机与其它单片机比较，在性能上有许多优越之处。 4、AVR单片机已形成一个系列。为满足不同的需求和应用，本章配有部分AVR系列单片机的选型表，供读者参考和查用。,习 题 1. 什么是嵌入式系统？它的特点有哪些？如何进行分类？ 2、何谓单片机？单片机内部有哪些功能部件？ 3与其它单片机相比较，ATmega单片机在性能上有哪些优越之处？ 4列举日常生活中有哪些单片机应用的例子？,
