單片機原理及接口技術(shù)第一講課件

1、單片機原理及接口技術(shù)第一講單片機原理及接口技術(shù)第一講單片機原理及接口技術(shù)第一講參考書張毅剛 主編彭喜元 董繼成 副主編高等教育出版社1.關(guān)于教材：2.關(guān)于課時：54 + 18 = 723.關(guān)于內(nèi)容：大學(xué)計劃，知識更新4.關(guān)于學(xué)習(xí)：硬件、編程，易學(xué)難精，學(xué)習(xí)態(tài)度5.關(guān)于成績：總成績=平時（期中）+實驗+期末6.關(guān)于實驗：按課表、共六次實驗7.課程重要性：知識結(jié)構(gòu)要求，找工作8.課程地位：專業(yè)必修課9.代表人物：深圳周立功、清華邵貝貝、北航何立民 幾個問題第一講 單片機概述 （20世紀(jì)70年代問世） 一 什么是單片機（SCM） （Single Chip Microcomputer） 在半導(dǎo)體硅片上

2、集成了微處理器(CPU)，存儲器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。 具有一臺計算機的屬性。也稱為： 微控制器 MCU （MicroController Unit） 嵌入式控制器 EMCU （Embedded MicroController Unit）。 按用途可分為通用型和專用型兩大類： （1）通用型 可開發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設(shè)計一個以通用單片機芯片為核心的測控系統(tǒng)。 （2）專用型專門針對某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量巨大。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮?！皩Ｓ谩眴纹瑱C

3、具有十分明顯的綜合優(yōu)勢。二 單片機的歷史及發(fā)展概況四個階段:第一階段(1971年1974年)：初級階段。雙片的形式，且功能比較簡單。第二階段（1974年1978年）：低性能單片機階段。以Intel 公司制造的MCS-48單片機為代表。第三階段(1978年1982)：高性能單片機階段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四階段(1982年現(xiàn)在)：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機、32位單片機推出階段。 數(shù)學(xué)的知識的積累 Numbering and coding systemsGottfried Wilhelm Leibniz (July 1, 1646 N

4、ovember 14, 1716) Leibniz occupies a prominent place in the history of mathematics and the history of philosophy. He developed the infinitesimal calculus independently of Isaac Newton, and Leibnizs mathematical notation has been widely used ever since it was published. He became one of the most prol

5、ific inventors in the field of mechanical calculators. While working on adding automatic multiplication and division to Pascals calculator, he was the first to describe a pinwheel calculator in 16854 and invented the Leibniz wheel, used in the arithmometer, the first mass-produced mechanical calcula

6、tor. He also refined the binary number system, which is at the foundation of virtually all digital computers. Page 9易經(jīng)與二進制Digital Primer Goorge BooleanGeorge Boole (2 November 1815 8 December 1864)was an English mathematician and philosopher.As the inventor of Boolean logicthe basis of modern digita

7、l computer logicBoole is regarded in hindsight as a founder of the field of computer science. Boole said,. no general method for the solution of questions in the theory of probabilities can be established which does not explicitly recognise . those universal laws of thought which are the basis of al

8、l reasoning .1Numbering and coding systemsDecimal and binary number system （十進制和二進制數(shù)字系統(tǒng)）Human being use base 10 system (Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9零，一，二，三，四，五，六，七，八，九Zero,One,two,three,four,five,six,seven,eight,nineI,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,XComputers use base 2 system (Binary) 0,1 Yes No True Fa

9、lse High Low On OffThese two binary digits are called bits為什么說計算機識別二進制數(shù)方便？電器開關(guān),手機、計算機開關(guān)鍵，0/1三 8位單片機的主要生產(chǎn)廠家和機型（1）美國Intel公司 MCS-51系列及其增強型、擴展型系列。（2）美國ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 此外：AVR、PIC、MICROCHIP等單片機。MCS-51系列單片機在我國得到了廣泛的應(yīng)用，主流系列,軟、硬件設(shè)計資料豐富齊全。Who provides microcontro

10、llers四 單片機的發(fā)展趨勢CPU的改進（1）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結(jié)構(gòu)，菲利浦公司的I2C總線（InterIC bus）。用兩根信號線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2存儲器的發(fā)展（1）加大存儲容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲器。（3）程序保密化。3片內(nèi)I/O的改進（1）增加并行口的驅(qū)動能力，能直接輸出大電流和高 電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設(shè)置了一些特殊的串行接口功能，構(gòu)成分布式、 網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng) 。4外圍電路內(nèi)裝化 器件集成度的不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)系統(tǒng)的單片

11、化。 代表：8051F單片機 5低功耗化 CMOS化 CHMOS工藝。 總之，向高性能、高速、低壓、低功耗、低價格、外圍電路內(nèi)裝化方向發(fā)展。五 單片機的應(yīng)用 單片機卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個領(lǐng)域。使用溫度： 民 品： 0 +70C 工業(yè)品： -40 +85C 汽 車： -40 +105C 軍 品： -55 +125C在下述的各個領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用： 1. 工業(yè)自動化 2. 智能儀器儀表 3消費類電子產(chǎn)品 4. 通訊 5武器裝備 6終端及外部設(shè)備控制 7汽車電子Freescale and the Freescale logo are trademarks of Freescale S

12、emiconductor, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners. Freescale Semiconductor, Inc. 2005汽車電子消費電子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無線通訊Where are microcontrollers?飛思卡爾半導(dǎo)體公司 Future of IT?According to forecasts charac-terized by the terms such as （據(jù)預(yù)測 ）Post-PC era（后電腦時代 ）Disappearing

13、computer（消失 .）Ubiquitous computing（普適計算 ）Pervasive computing （普適計算 ）Ambient intelligence（情境智能） Embedded systems（嵌入式系統(tǒng) ）信息技術(shù)(Information Technology) Application areasAutomotive electronicsAircraft electronicsTrainsTelecommunicationApplication areasAuthenticationMilitary applicationsMedical systemse.g

14、. “artificial eye”醫(yī)療系統(tǒng)人造眼軍事應(yīng)用鑒定六 MCS-51系列單片機20世紀(jì)80年代后期:Intel公司以專利或技術(shù)交換的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給其它廠家。 如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。 這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機，與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。 80C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，不應(yīng)直接稱為MCS-51系列單片機，MCS只是Intel公司專用的單片機系列符號。 MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：（1）基本型 典型產(chǎn)品：8031/8051/8751（2）增

15、強型 典型產(chǎn)品：8032/8052/8752 內(nèi)部RAM增到256字節(jié)，8052、8752的內(nèi)部程序存儲器擴展到8KB，16位定時器/計數(shù)器增至3個。（3）低功耗型 典型產(chǎn)品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工藝 適于電池供電或其它要求低功耗的場合。（4）專用型 8044/8744，用于總線分布式多機測控系統(tǒng)。美國Cypress公司的EZU SR-2100單片機USB接口。 （5）超8位型 典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列單片機。 將MCS-96系列（16位單片機）I/O部件如：高速輸入/輸出（HSI/HSO）、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、看門狗定時器（WDT）等移植進來構(gòu)成新一代MCS-5