《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》課件：單片機1 第一章 緒論

1、單片機原理及應(yīng)用單片機原理及應(yīng)用北京化工大學北京化工大學信息科學與技術(shù)學院信息科學與技術(shù)學院主講教師：郭青主講教師：郭青E-mail: 課程內(nèi)容課程內(nèi)容硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)外部功能擴展外部功能擴展編程技術(shù)編程技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)教材：單片機中級教程教材：單片機中級教程原理與應(yīng)用（第原理與應(yīng)用（第2版），張俊謨版），張俊謨 編著，北京航空航天大學出版社編著，北京航空航天大學出版社Online book：Title:ArchitectureandProgrammingof8051MicrocontrollersAuthor:MilanVerlehttp:/ 緒論緒論計算機的新分類 長期

2、以來人們按照計算機的體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)長期以來人們按照計算機的體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將其分為規(guī)模、適用領(lǐng)域，將其分為 大型計算機、中型機、小型機和微型計算機。大型計算機、中型機、小型機和微型計算機。 隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機技術(shù)和產(chǎn)品對其它隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機技術(shù)和產(chǎn)品對其它行業(yè)的廣泛滲透，人們以應(yīng)用為中心、按計算機的嵌入式應(yīng)行業(yè)的廣泛滲透，人們以應(yīng)用為中心、按計算機的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用進行新的分類用和非嵌入式應(yīng)用進行新的分類, ,將其分為將其分為 嵌入式計算機嵌入式計算機 和和 通用計算機通用計算機。 通用計算機通用計算機具有計算機的標準形態(tài)

3、，通過裝配不同的應(yīng)具有計算機的標準形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類同面目出現(xiàn)，并應(yīng)用在社會的各個方面，其典用軟件，以類同面目出現(xiàn)，并應(yīng)用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為型產(chǎn)品為PCPC機；機； 嵌入式計算機嵌入式計算機則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。 什么是嵌入式系統(tǒng)什么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、針對具體應(yīng)用系統(tǒng)、對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 嵌入式計算機在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機，一臺通用計算機的外部設(shè)備中就包含了5-10個嵌入式微

4、處理器，鍵盤、鼠標、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、網(wǎng)卡、Modem、聲卡、打印機、掃描儀、數(shù)字相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、家電產(chǎn)品等方面無不是嵌入式計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的種類嵌入式系統(tǒng)的種類 嵌入式系統(tǒng)的核心部件有以下三類：嵌入式系統(tǒng)的核心部件有以下三類： （1）嵌入式微處理器）嵌入式微處理器（Embedded Microprocessor Unit, EMPU）：）： 功能同標準的功能同標準的CPU，但在工作溫度、，但在工作溫度、 電磁干擾、可靠性等方面電磁干擾、可靠性等方面做了各種增強。做了各

5、種增強。 如：如：ARM （2）嵌入式微控制器）嵌入式微控制器（Microcontroller Unit, MCU又稱單片機又稱單片機）。）。80C51，MSP430 （3）嵌入式）嵌入式DSP處理器處理器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP）：）：DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。 什么是單片機？ 微型計算機微型計算機系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成微型計算機系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成:

6、 :輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器輸出設(shè)備輸出設(shè)備控制器控制器存儲器存儲器 主板顯卡顯卡聲卡聲卡存儲器接口存儲器接口網(wǎng)卡網(wǎng)卡輸入輸出接口輸入輸出接口內(nèi)存條內(nèi)存條CPU微型計算機微型計算機 單單 硅硅 晶晶 片片 CPU存儲器存儲器控制電路控制電路定時器定時器時鐘電路時鐘電路I / O口口單片機單片機單片機的特點體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高?？煽啃愿?。結(jié)構(gòu)靈活，易擴展，易于開發(fā)，易于組成各種微機應(yīng)用系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)靈活，易擴展，易于開發(fā)，

7、易于組成各種微機應(yīng)用系統(tǒng)。受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小，一般內(nèi)受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小，一般內(nèi)ROMROM在在8KB8KB以下，以下，內(nèi)內(nèi)RAMRAM在在256B256B以內(nèi)。以內(nèi)。應(yīng)用廣泛，既可用于工業(yè)自動控制等場合，又可用于測量儀應(yīng)用廣泛，既可用于工業(yè)自動控制等場合，又可用于測量儀器、醫(yī)療儀器、安防產(chǎn)品及家用電器等領(lǐng)域。器、醫(yī)療儀器、安防產(chǎn)品及家用電器等領(lǐng)域。 工業(yè)控制中智能家用電器、智工業(yè)控制中智能家用電器、智能儀器設(shè)備、數(shù)控機床、自動能儀器設(shè)備、數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線、智能玩具、相關(guān)的數(shù)生產(chǎn)線、智能玩具、相關(guān)的數(shù)據(jù)采集處理顯示等等。據(jù)采集處理顯示等等。日常生活中常見的霓虹燈日

8、常生活中常見的霓虹燈顯示、比賽搶答器、報警顯示、比賽搶答器、報警器、電子時鐘、點陣和液器、電子時鐘、點陣和液晶顯示屏等等。消防等安晶顯示屏等等。消防等安防控制系統(tǒng)防控制系統(tǒng)單片機的類型單片機的類型l單片機通常按其微處理器字長的位數(shù)來分類，如4、8、16、32、64位單片機。l4位機位機l1971年Intel首先推出了4位微處理器芯片4004。此后各廠家相繼推出4位機產(chǎn)品。因4位機每次只能處理一位BCD碼數(shù)據(jù)，故只適于簡單控制場合。但因其價廉，在家電等消費類產(chǎn)品中仍有廣泛應(yīng)用。單片機的類型單片機的類型8位機位機 用途十分廣泛。如顯示、終端鍵盤、打印、字處理、工業(yè)用途十分廣泛。如顯示、終端鍵盤、打

9、印、字處理、工業(yè)控制等。市場占有率控制等。市場占有率70以上。功能豐富，品種齊全，通以上。功能豐富，品種齊全，通用性強。用性強。主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品Intel MCS51系列系列 80C51，AT89C51，AT89S51Motorola MC6801系列系列Zilog Z8系列系列AVR，PIC等等單片機的類型16位機位機Intel MCS96系列系列 Intel80C196MSP430系列系列32位機位機INTEL i960系列系列ARM系列系列 廣泛應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域，可搭載嵌入式操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域，可搭載嵌入式操作系統(tǒng)單片機的開發(fā)工具單片機的開發(fā)工具 硬件： PC機、JTAG調(diào)試器、并口線(USB)、用戶板PC機JTAG調(diào)試器用戶板JTAG接口單片機編程器及芯片插座單片機開發(fā)實驗板MCS-51MCS-51和和80C5180C51系列單片微機系列單片微機生產(chǎn)廠家：生產(chǎn)廠家：IntelIntel主要產(chǎn)品：主要產(chǎn)品：80518051、80C5180C51、87518751、80318031、80528052、803