最新單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)課件PPT

1、最新單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)課件PPTclass = “ _cf _email _” data-cf email = “3c584 f5055d525 b7c445d494812595849125 f52 “ email protected辦公地點(diǎn):五樓408教室，課程性質(zhì)與功能單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)專業(yè)技術(shù)課程，其內(nèi)容非常實(shí)用；通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握單片機(jī)的基本原理，熟悉其基本結(jié)構(gòu)，掌握單片機(jī)與外圍設(shè)備之間的接口技術(shù)和典型接口電路。(為什么？)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握單片機(jī)匯編語(yǔ)言編程和調(diào)試的基本方法，并能根據(jù)硬件電路的功能要求編寫(xiě)簡(jiǎn)單的程序。通過(guò)單片機(jī)軟件.硬

2、件的學(xué)習(xí)，將為以后的相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。，1 .MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用，蔡美琴等，高等教育出版社；2.()MCS-51系列單片機(jī)及其應(yīng)用，孫玉才，東南大學(xué)出版社；3.單片機(jī)原理與接口技術(shù)，李朝清，北京航空航天大學(xué)出版社。4.單片機(jī)原理及接口技術(shù)，俞錫群等，西安電子科技大學(xué)出版社。5.單片機(jī)原理與接口技術(shù)，李，高等教育出版社；，參考書(shū)目，1 .小時(shí)分配: 總時(shí)數(shù):32小時(shí)；講座:26；實(shí)驗(yàn):6。二.評(píng)分評(píng)估:70%的考試成績(jī)；實(shí)驗(yàn)結(jié)果占15%；平均分是15%。xx年9月27日星期五，第1章線程理論5，xx年9月27日星期五，6，嵌入式系統(tǒng)的定義，根據(jù)IEEE的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控

3、制.監(jiān)控或輔助設(shè)備.機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行設(shè)備” (用于控制.監(jiān)控或協(xié)助設(shè)備.機(jī)器或工廠運(yùn)行的裝置). 目前，中國(guó)普遍接受的定義是:以應(yīng)用為中心.基于計(jì)算機(jī)技術(shù).軟件和硬件裁剪.滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).可靠性.成本.體積.功耗。xx年9月27日星期五，嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為四個(gè)部分:處理器.內(nèi)存.輸入/輸出(I/O)和軟件(由于大多數(shù)嵌入式設(shè)備的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，我們?cè)谶@里不區(qū)分它們，這也是嵌入式系統(tǒng)和視窗系統(tǒng)的最大區(qū)別)。xx年9月27日星期五，8，嵌入式系統(tǒng)有一個(gè)小內(nèi)核。特異性強(qiáng)。系統(tǒng)被簡(jiǎn)化了。高實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件是嵌入式軟件的基本要求。為了規(guī)范嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)，有

4、必要使用多任務(wù)操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。xx年9月27日星期五，單片機(jī)集成了必要的元件(中央處理器.程序存儲(chǔ)器(只讀存儲(chǔ)器).數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器).輸入/輸出(輸入/輸出)接口.定時(shí)/計(jì)數(shù)器.串行端口.系統(tǒng)總線等。)是在非常大規(guī)模的集成電路芯片上形成微型計(jì)算機(jī)所必需的。微控制器主要用于控制系統(tǒng)，所以又叫微控制器單元微控制器。，1.1 微控制器簡(jiǎn)介，xx年9月27日星期五，10，1.2 單片機(jī)及其新產(chǎn)品的發(fā)展過(guò)程，1.2.1 單片機(jī)的發(fā)展歷程 自1971年英特爾公司推出4位微處理器英特爾4004以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程可分為三個(gè)主要階段:(1)單片機(jī)形成階段1976年

5、，英特爾公司推出了MCS-48系列單片機(jī)。8位中央處理器.1K字節(jié)只讀存儲(chǔ)器.64字節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器.27根 輸入輸出線和1個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量小，尋址范圍小(不超過(guò)4K)，沒(méi)有串行接口，指揮系統(tǒng)功能弱。星期五，xx年9月27日，11，（2）性能改進(jìn)階段1980年，英特爾公司推出了MCS-51系列單片機(jī):8位CPU.4K字節(jié)ROM.128字節(jié)RAM.48位并行端口.1全雙工串行端口.216位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。布爾處理器，具有64K尋址范圍和強(qiáng)大的控制功能。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)體系完善，性能大大提高，進(jìn)一步突出控制導(dǎo)向的特點(diǎn)。目前，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)型。xx年9月27日

6、星期五，12月，(3)微控制器階段1982年，英特爾推出了MCS-96系列單片機(jī)。片內(nèi)集成:16位中央處理器.8K字節(jié)只讀存儲(chǔ)器.232字節(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器.5個(gè)8位并行端口.1個(gè)全雙工串行端口.2個(gè)16位時(shí)序/計(jì)數(shù)器。地址范圍是64K。其特征在于增強(qiáng)了面向測(cè)控系統(tǒng)的片上外圍電路，使單片機(jī)能夠方便靈活地應(yīng)用于復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)和設(shè)備?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能體現(xiàn)微控制器的本質(zhì)。當(dāng)然，在20世紀(jì)90年代，它發(fā)展迅速，功能增強(qiáng)，集成度提高，功耗降低(MSP430系列)。xx年9月27日星期五，13，1.31.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)的特點(diǎn) (1)具有高控制性能和可靠性的實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)。

7、其中央處理器可以直接操作輸入輸出端口，其位操作能力是其他計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的。另外，由于CPU.內(nèi)存和I/O接口集成在同一個(gè)芯片中，各個(gè)組件之間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中受干擾的影響較小，不易受環(huán)境條件的影響，因此單個(gè)芯片的可靠性非常高。xx年9月27日星期五，14，（2）小尺寸.低價(jià)格.易于生產(chǎn) 單片機(jī)芯片是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。對(duì)于大規(guī)模的特殊場(chǎng)合，一方面可以在多種單片機(jī)品種中進(jìn)行匹配和選擇，同時(shí)可以專門(mén)設(shè)計(jì)芯片，使芯片的功能與應(yīng)用有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，一些單片機(jī)引腳已經(jīng)減少到8個(gè)或更少，因此減少應(yīng)用系統(tǒng)的印刷電路板.連接器.安裝簡(jiǎn)單方便。具有高控制性能和可靠性.良好

8、的性能價(jià)格比。這是供應(yīng)鏈管理被廣泛使用的一個(gè)重要原因。xx年9月27日星期五，15，1.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 (1)智能儀器 單片機(jī)用于各種儀器儀表。一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時(shí)簡(jiǎn)化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以輕松完成儀器儀表產(chǎn)品的升級(jí)和更換。如各種智能電氣測(cè)量?jī)x器.智能傳感器等。xx年9月27日(星期五)16，（2）機(jī)電產(chǎn)品，（2）機(jī)電產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù).微電子技術(shù).自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的具有智能特性的各種機(jī)電產(chǎn)品。微控制器在機(jī)電產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機(jī)器人.數(shù)控機(jī)床.自動(dòng)包裝機(jī).收銀機(jī).醫(yī)療設(shè)備.打印機(jī).傳真機(jī).復(fù)印機(jī)等。，數(shù)

9、控車(chē)床，xx年9月27日，星期五，17，(3)實(shí)時(shí)工業(yè)控制 微控制器也可以用來(lái)收集和控制各種物理量。單片機(jī)可以方便地實(shí)現(xiàn)電流.電壓.溫度.液位.流量等物理參數(shù)的采集和控制。在這種系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，根據(jù)被控對(duì)象的不同特點(diǎn)，采用不同的智能算法，達(dá)到預(yù)期的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電機(jī)速度控制.溫度控制.自動(dòng)生產(chǎn)線等 。分布式系統(tǒng)的前端模塊通常使用分布式測(cè)量和控制系統(tǒng)來(lái)完成更復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)中的大量分布式參數(shù)采集。在這種系統(tǒng)中，單片機(jī)被用作分布式系統(tǒng)的前端采集模塊。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠.數(shù)據(jù)采集方便靈活.成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。(5)家電家電是供應(yīng)鏈管理的另一個(gè)重要應(yīng)用

10、領(lǐng)域，具有非常廣闊的前景。例如，空調(diào).冰箱.洗衣機(jī).電飯煲.高檔玩具等。此外，在運(yùn)輸領(lǐng)域，汽車(chē).火車(chē).飛機(jī).航天器等。被單片機(jī)廣泛使用。例如，自動(dòng)駕駛系統(tǒng).空間測(cè)控系統(tǒng).黑匣子等。xx年9月27日星期五，20，1.41.低功耗CMOS單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 引入MCS-51系列的8031時(shí)，其功耗達(dá)到630mw，而目前的單片機(jī)一般在100mW左右。隨著對(duì)單片機(jī)功耗需求的增加，目前所有的單片機(jī)制造商基本上都采用了CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。，xx年9月27日，星期五，21，2.小型化 目前，傳統(tǒng)的單片機(jī)一般將中央處理器(中央處理器).隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器).只讀程序存儲(chǔ)器(只

11、讀存儲(chǔ)器).并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng).定時(shí)電路.時(shí)鐘電路集成在單個(gè)芯片上，增強(qiáng)型單片機(jī)集成了例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器.PMW(脈寬調(diào)制電路).WDT(看門(mén)狗).一些單片機(jī)(例如MSP430F44X)集成液晶(液晶)驅(qū)動(dòng)電路xx年9月27日星期五，22，3.主流與多品種共存 雖然單片機(jī)種類繁多，各有特點(diǎn)，但以80C51為核心的單片機(jī)仍是主流。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的飛利浦產(chǎn)品.ATMEL產(chǎn)品和Winbond系列單片機(jī)與其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)兼容。所以以80C51為核心的微控制器占據(jù)了半個(gè)國(guó)家。微芯片公司的PIC精簡(jiǎn)指令集也有強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。中國(guó)臺(tái)灣的HOLTEK公司近年來(lái)增加了單片機(jī)的產(chǎn)量，以其低價(jià)格.高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)占