單片機原理及接口技術(shù)第一講

余錫存曹國華編著西安電子科技大學(xué)出版社單片機原理及應(yīng)用參考書第一頁，共26頁。第二頁，共26頁。參考書張毅剛主編彭喜元董繼成副主編高等教育出版社第三頁，共26頁。：：54+18=72：大學(xué)方案，知識更新：硬件、編程，易學(xué)難精，學(xué)習(xí)態(tài)度：總成績=平時〔期中〕+實驗+期末：按課表、共六次實驗：知識構(gòu)造要求，找工作：專業(yè)必修課：深圳周立功、清華邵貝貝、北航何立民幾個問題第四頁，共26頁。第一講單片機概述〔20世紀70年代問世〕一什么是單片機〔SCM〕〔SingleChipMicrocomputer〕 在半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(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〔MicroControllerUnit〕嵌入式控制器EMCU〔EmbeddedMicroControllerUnit〕。第五頁，共26頁。按用處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)。第六頁，共26頁。

〔2〕專用型 專門針對某些產(chǎn)品的特定用處而制作的單片機，針對性強且數(shù)量宏大。 對系統(tǒng)構(gòu)造的最簡化、可靠性和本錢的最正確化等方面都作了全面的考慮。 “專用〞單片機具有十清楚顯的綜合優(yōu)勢。第七頁，共26頁。二單片機的歷史及開展概況四個階段: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～如今)：8位單片機穩(wěn)固開展及16位單片機、32位單片機推出階段。第八頁，共26頁。

數(shù)學(xué)的知識的積累

NumberingandcodingsystemsGottfriedWilhelmLeibniz(July1,1646–November14,1716)Leibnizoccupiesaprominentplaceinthehistoryofmathematicsandthehistoryofphilosophy.HedevelopedtheinfinitesimalcalculusindependentlyofIsaacNewton,andLeibniz'smathematicalnotationhasbeenwidelyusedeversinceitwaspublished.Hebecameoneofthemostprolificinventorsinthefieldofmechanicalcalculators.WhileworkingonaddingautomaticmultiplicationanddivisiontoPascal'scalculator,hewasthefirsttodescribeapinwheelcalculatorin1685[4]andinventedtheLeibnizwheel,usedinthearithmometer,thefirstmass-producedmechanicalcalculator.Healsorefinedthebinarynumbersystem,whichisatthefoundationofvirtuallyalldigitalcomputers.Page

9易經(jīng)與二進制第九頁，共26頁。DigitalPrimer–GoorgeBooleanGeorgeBoole

(

2November1815–8December1864)wasanEnglish

mathematicianandphilosopher.AstheinventorofBooleanlogic—thebasisofmoderndigitalcomputerlogic—Booleisregardedinhindsightasafounderofthefieldofcomputerscience.Boolesaid,...nogeneralmethodforthesolutionofquestionsinthetheoryofprobabilitiescanbeestablishedwhichdoesnotexplicitlyrecognise...thoseuniversallawsofthoughtwhicharethebasisofallreasoning...[1]第十頁，共26頁。NumberingandcodingsystemsDecimalandbinarynumbersystem〔十進制和二進制數(shù)字系統(tǒng)〕Humanbeingusebase10system(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,XComputersusebase2system(Binary)0,1YesNoTrueFalseHighLowOnOffThesetwobinarydigitsarecalledbits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第十一頁，共26頁。三8位單片機的主要消費廠家和機型〔1〕美國Intel公司MCS-51系列及其增強型、擴展型系列?！?〕美國ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等?！?〕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。第十二頁，共26頁。Whoprovidesmicrocontrollers第十三頁，共26頁。四單片機的開展趨勢CPU的改進〔1〕采用雙CPU構(gòu)造，進步處理才能〔2〕增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線?！?〕串行總線構(gòu)造，菲利浦公司的I2C總線〔Inter－ICbus〕。用兩根信號線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2．存儲器的開展〔1〕加大存儲容量?！?〕片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍〔Flash〕存儲器?！?〕程序保密化。第十四頁，共26頁。3．片內(nèi)I/O的改進〔1〕增加并行口的驅(qū)動才能，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進步，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)－－系統(tǒng)的單片化。代表：8051F單片機第十五頁，共26頁。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)裝化方向開展。第十六頁，共26頁。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，已深化到各個領(lǐng)域。使用溫度：民品：0°—+70°C工業(yè)品：-40—+85°C汽車：-40—+105°C軍品：-55—+125°C第十七頁，共26頁。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．汽車電子第十八頁，共26頁。Freescale?andtheFreescalelogoaretrademarksofFreescaleSemiconductor,Inc.Allotherproductorservicenamesarethepropertyoftheirrespectiveowners.?FreescaleSemiconductor,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Wherearemicrocontrollers?飛思卡爾半導(dǎo)體公司

第十九頁，共26頁。FutureofIT?Accordingtoforecastscharac-terizedbythetermssuchas〔據(jù)預(yù)測〕Post-PCera〔后電腦時代〕Disappearingcomputer〔消失..〕Ubiquitouscomputing〔普適計算〕Pervasivecomputing〔普適計算〕Ambientintelligence〔情境智能〕Embeddedsystems〔嵌入式系統(tǒng)〕信息技術(shù)(InformationTechnology)

第二十頁，共26頁。ApplicationareasAutomotiveelectronicsAircraftelectronicsTrainsTelecommunication第二十一頁，共26頁。ApplicationareasAuthenticationMilitaryapplicationsMedicalsystems

e.g.“artificialeye〞醫(yī)療系統(tǒng)人造眼軍事應(yīng)用鑒定第二十二頁，共26頁。 六MCS-51系列單片機 20世紀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、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。這些廠家消費的兼容單片機，與8051的系統(tǒng)構(gòu)造〔主要是指令系統(tǒng)〕一樣，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。

第二十三頁，共26頁。MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：〔1〕根本型典型產(chǎn)品：8031/8051/8751〔2〕增強型典型產(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?！?〕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?！?〕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EZUSR-2100單片機－USB接口。第二十四頁，共26頁?！?〕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-51產(chǎn)品。功能介于