單片機(jī)原理與應(yīng)用第一章

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用第一章第1頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的性質(zhì)、任務(wù)及目標(biāo)：性質(zhì)：本課程是電子類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)選修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課；是一門實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)的課程。目標(biāo)與任務(wù)：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機(jī)的工作原理、基本性能和使用單片機(jī)構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法、設(shè)計(jì)原理。為以后從事單片機(jī)的應(yīng)用、系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)。 第2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)原理及應(yīng)用先修課：微機(jī)原理與接口技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第3頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)原理及應(yīng)用參考教材

2、：胡漢才編著 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社何立民編著 MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社第4頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)原理及應(yīng)用課時(shí)安排：總學(xué)時(shí)：30理論教學(xué)：24 上機(jī)實(shí)驗(yàn)：6第5頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定：采用期末考查、平時(shí)考核及上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的考核方式期末考查：理論測(cè)驗(yàn)占60%平時(shí)考核：考勤、作業(yè)、上課等占25%上機(jī)實(shí)驗(yàn)：上機(jī)考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占15%單片機(jī)原理及應(yīng)用第6頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二第一章 概 述第二章 MCS-51系列單片機(jī)組成原

3、理第三章 MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器第四章 MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)第五章 MCS-51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第六章 MCS-51系列單片機(jī)的擴(kuò)展應(yīng)用第七章 人 機(jī) 接 口單片機(jī)原理及應(yīng)用第7頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.1 單片機(jī)的概念1.2 單片機(jī)的分類1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)1.4 單片機(jī)的應(yīng)用1.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)1.6 單片機(jī)的發(fā)展第一章 概 述 第8頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.1 單片機(jī)的概念 大、中、小型計(jì)算機(jī)的組成框圖1.1.1 計(jì)算機(jī)的組成第9頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二

4、微 處 理 器 MPU AB DB CB 內(nèi) 存 I/O接口 1 I/O接口 n 外設(shè) 1 外設(shè) n 主機(jī) 微機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)的組成框圖 1.1.2 微型計(jì)算機(jī)的組成第10頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成:輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備控制器存儲(chǔ)器第11頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：多板機(jī) 主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU第12頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二CPUCPU芯片內(nèi)存條存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時(shí)計(jì)

5、數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機(jī) 印 刷 電 路 板這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可做在一塊印刷電路板上：第13頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.1.3 單片微型計(jì)算機(jī)的組成單片機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)第14頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二 單 硅 晶 片 CPU存儲(chǔ)器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I / O口單片機(jī)第15頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二第16頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二 所謂單片機(jī)，就是指將微處理器（MPU）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）以及輸入/輸出接口（I/O口） 、中斷邏輯、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

6、等部件集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上的超微型計(jì)算機(jī)。 所以，單片機(jī)也就是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱。 單片機(jī)的定義：第17頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二 有的單片機(jī)還集成了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路。 單片機(jī)主要應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量和控制功能，為了強(qiáng)調(diào)其控制屬性，國(guó)際上多把單片機(jī)稱為微控制器MCU （ MicroController Unit） 由于單片機(jī)在使用時(shí)，通常是處于測(cè)控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以也將其稱為嵌入控制器EMCU（Embedded MicroController Unit）。 但國(guó)內(nèi)大多數(shù)人習(xí)慣于使用“單片機(jī)”這一名稱。第18頁(yè)，共31頁(yè)

7、，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.1.4 MCS-51系列單片機(jī)的組成 中斷控制邏輯 M PU 總線控制 振蕩電路 并行接口 4個(gè) ROM RAM 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 串行接口 1個(gè) 第19頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)組成框圖第20頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.2 單片機(jī)的分類 1、4位單片機(jī) 4位單片機(jī)主要用于控制諸如洗衣機(jī)、微波爐等家用電器及高檔電子玩具。 2、8位單片機(jī) 8位單片機(jī)是目前單片機(jī)中的主流機(jī)型。由于8位單片機(jī)的功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、品種齊全，因而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 3、16位單片機(jī) 4、32位單片機(jī)

8、 5、64位單片機(jī) 1.2.1 按字長(zhǎng)分類主要面向一些高端應(yīng)用，如：嵌入式系統(tǒng)數(shù)字圖像處理等第21頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二 1、通用型單片機(jī)：將資源全部提供給用戶使用，如片內(nèi)寄存器、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O接口等。 通常具有豐富的內(nèi)部資源，性能全面且適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足多種應(yīng)用需求。 1.2.2 按用途分類第22頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二2、專用型單片機(jī)：針對(duì)各種特殊應(yīng)用場(chǎng)合而專門設(shè)計(jì)的單片機(jī)。如打印機(jī)、家用電器以及各種通信設(shè)備中的單片機(jī)等。 由于“?！保谠O(shè)計(jì)中已經(jīng)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)化、可靠性和成本最佳化，因此，專用單片機(jī)

9、具有十分明顯的綜合優(yōu)勢(shì)，也是今后單片機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向。但是，無(wú)論它有多么“專”，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是以通用單片機(jī)為基礎(chǔ)的。第23頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.3 單片機(jī)的特點(diǎn) 1形小、體輕、功耗低 2控制功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快，性價(jià)比高 3應(yīng)用系統(tǒng)研制周期短，軟、硬件開(kāi)發(fā)靈活方便4 可靠性高，運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)5 受集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小，一般 內(nèi)ROM在8KB以下，內(nèi)部RAM在256B以內(nèi)第24頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.4 單片機(jī)的應(yīng)用 1. 工業(yè)控制：各種測(cè)控系統(tǒng)等。2. 儀器儀表：智能儀器儀表等。3. 家電

10、、玩具：全自動(dòng)家用電器等。4. 計(jì)算機(jī)外設(shè)和通訊設(shè)備：磁盤驅(qū)動(dòng)器控制等。5. 數(shù)據(jù)處理：圖形處理、數(shù)字信號(hào)處理等。6. 汽車控制：點(diǎn)火系統(tǒng)控制等。7. 國(guó)防應(yīng)用：導(dǎo)彈控制。第25頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二1.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是指根據(jù)具體應(yīng)用的需要，以單片機(jī)為核心，連接外部電路或設(shè)備所構(gòu)成的具有特定功能的系統(tǒng)。圖1-5是一個(gè)基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器原理框圖，是一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)。 單 片 機(jī) 鎖存器 顯示電路 D/A轉(zhuǎn)換器 譯碼電路 放大驅(qū)動(dòng)器 模擬信號(hào)輸出 圖1-5 基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器原理框圖 單片機(jī)第26頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月2

11、0日，2點(diǎn)35分，星期二單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程： 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)仿真調(diào)試 系統(tǒng)程序固化 脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試第27頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二下圖是一個(gè)基于單片機(jī)的某工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)。廠長(zhǎng)辦公室監(jiān)控機(jī)，一般為PC機(jī)充當(dāng)串行通信線輸入通道單片機(jī)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)/模轉(zhuǎn)換數(shù)/模轉(zhuǎn)換信號(hào)放大信號(hào)放大信號(hào)放大整形信號(hào)放大整形受控器件受控器件傳感器傳感器車間單片機(jī)系統(tǒng)輸出通道第28頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二運(yùn)算器寄存器組控制器單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件部分軟件部分單片機(jī)芯片外圍器件CPU內(nèi)存中斷控制邏輯通用接口并行I / O口串行UART定時(shí)/計(jì)數(shù)器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系統(tǒng)應(yīng)用程序第29頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)35分，星期二第一階段（1974年1976年）單片機(jī)的初級(jí)階段第二階段（1976年1979年）低性能單片機(jī)階段第三階段（1979年1982年）高性能單片機(jī)階段第四階段（1982年1990年）16位單片機(jī)和8位 單片機(jī)并行開(kāi)發(fā)階段第五階段（1990年至今）超性能單片機(jī)階段1.6 單片機(jī)的發(fā)展1.6.1 單片機(jī)的發(fā)展歷程第30頁(yè)，共31頁(yè)