單片機原理與應(yīng)用

1、微機原理微機原理（重點）（重點）了解并行接口與串行接口的共性與區(qū)別了解并行接口與串行接口的共性與區(qū)別 掌握串行通訊的基本概念掌握串行通訊的基本概念掌握可編程并行接口芯片的工作方式、初始化編程掌握可編程并行接口芯片的工作方式、初始化編程掌握定時器、計數(shù)器的原理、功能、應(yīng)用與編程掌握定時器、計數(shù)器的原理、功能、應(yīng)用與編程了解鍵盤、顯示器等人機交互設(shè)備的作用、原理及接了解鍵盤、顯示器等人機交互設(shè)備的作用、原理及接口方法口方法 理解并掌握理解并掌握A/D,D/A轉(zhuǎn)換原理、主要性能參數(shù)，了解轉(zhuǎn)換原理、主要性能參數(shù)，了解典型典型DAC、ADC集成芯片集成芯片,與與MPU的接口方法、應(yīng)用及的接口方法、應(yīng)用及

2、編程編程了解異步串行通訊協(xié)議、應(yīng)用與編程了解異步串行通訊協(xié)議、應(yīng)用與編程微機接口微機接口（重點）（重點）了解微機在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用了解微機在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用了解計算機測控系統(tǒng)的實時處理概念和一般結(jié)構(gòu)了解計算機測控系統(tǒng)的實時處理概念和一般結(jié)構(gòu)了解測控系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法了解測控系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般分析和設(shè)計方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般分析和設(shè)計方法（重點）（重點） 微機應(yīng)用微機應(yīng)用培養(yǎng)計算培養(yǎng)計算機機專業(yè)學(xué)生專業(yè)學(xué)生：v掌握計算機軟硬件基礎(chǔ)知識掌握計算機軟硬件基礎(chǔ)知識v掌握計算機軟硬件的基本技術(shù)與分析方法掌握計算機軟硬件的基本技術(shù)與分析方法v具備利用計算機硬件及技術(shù)解決本專業(yè)領(lǐng)域

3、具備利用計算機硬件及技術(shù)解決本專業(yè)領(lǐng)域中問題的基本能力中問題的基本能力v使學(xué)生在學(xué)過該課程后具備較強的實際動手使學(xué)生在學(xué)過該課程后具備較強的實際動手能力和計算機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)能力能力和計算機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)能力1）課程內(nèi)容緊密與工程實際相聯(lián)系，實用性較強。）課程內(nèi)容緊密與工程實際相聯(lián)系，實用性較強。 2）是一門既有）是一門既有軟件軟件又有又有硬件硬件的課程的課程, 硬件部分著重硬件部分著重說明單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，軟件部分強調(diào)說明單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，軟件部分強調(diào)與硬件的結(jié)合。軟件與硬件必須同時兼顧。與硬件的結(jié)合。軟件與硬件必須同時兼顧。3） 是一門在是一門在理論理論指導(dǎo)下，偏重于指

4、導(dǎo)下，偏重于實際應(yīng)用實際應(yīng)用的課程，的課程，要求在學(xué)好理論的前題下，又具有一定的動手操作要求在學(xué)好理論的前題下，又具有一定的動手操作能力，才能學(xué)好本課程。能力，才能學(xué)好本課程。整個教學(xué)過程由授課、實驗、和自學(xué)三個整個教學(xué)過程由授課、實驗、和自學(xué)三個環(huán)節(jié)組成。環(huán)節(jié)組成。本課程的成績由兩部分構(gòu)成：本課程的成績由兩部分構(gòu)成：平時成績（包括出勤、作業(yè)和實驗）占本平時成績（包括出勤、作業(yè)和實驗）占本課程總學(xué)分的課程總學(xué)分的202030%30%；期末考試占本課程總學(xué)分的期末考試占本課程總學(xué)分的707080%80%。 MicroProcessor Unit embedMicroController Unit

5、CPUCPUDBCBAB本課的主要內(nèi)容及要求 單片機單片機(Single Chip Microcomputer , SCM)(Single Chip Microcomputer , SCM)(Micro Controller Unit , MCU)(Micro Controller Unit , MCU) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路等，從而構(gòu)成了接口電路等，從而構(gòu)成了單芯片微型計算機，單芯片微型計算機，即單片機即單片機。 三種應(yīng)用形態(tài)的比較三種應(yīng)用形態(tài)的比較 ：單板機單板機單片機單片機系統(tǒng)機（多板機）系統(tǒng)機（多板機）1.1

6、.1 1.1.1 單片機的發(fā)展過程單片機的發(fā)展過程 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 實時控制功能特別強，其實時控制功能特別強，其CPUCPU可以對可以對I/OI/O端口端口直接進(jìn)行操作，直接進(jìn)行操作，位操作能力位操作能力更是其它計算機無更是其它計算機無法比擬的。另外，由于法比擬的。另外，由于CPUCPU、存儲器及、存儲器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片內(nèi)集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時據(jù)在傳送時受干擾的影響較小受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機的條件的影響，所以單片機的可靠性非常高可靠性非常高。1、單片機的特點

7、、單片機的特點體積小、價格低、易于產(chǎn)品化體積小、價格低、易于產(chǎn)品化 單片機芯片即是一臺完整的微型計算機單片機芯片即是一臺完整的微型計算機，對于，對于批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機品種間進(jìn)行匹配選擇；同時還可以專門進(jìn)行芯片品種間進(jìn)行匹配選擇；同時還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系；設(shè)計，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系；在單片機產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機引腳在單片機產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機引腳已減少到已減少到8個或更少。個或更少。從而使應(yīng)用系統(tǒng)的從而使應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、印制板減小、接插件

8、減少、安裝簡單方便。安裝簡單方便。 2、單片機的分類、單片機的分類3. 主要產(chǎn)品系列主要產(chǎn)品系列表表1 1 - - 1 1 常常 用用8 8 位位 單單 片片 機機 性性 能能 表表公 司系 列片 內(nèi)ROM片 內(nèi) RAM尋 址范 圍并 行 口串 行口定 時 器 /計 數(shù) 器中斷M CS-48IK /4K64/256B4K B3 8 位/1 82M CS-514K /8K128/256B64K B4 8 位U RAT2 165/68X C51FX8/32K256B64K4 8 位U RAT3 167Intel8X C51GB8K256B64K6 8 位2U RAT3 161568012K /4K

9、128/256B64K3 8 位1 5 位U ART3 16位268051K /4K64B/112B2K /8K2 8 位1 4 位/1 8 位1/4M oto-rola68H C11A8K256B64K22-38位1SCI1SPI16 位 3-IC5-O C， RTI20ZilogZ82K /4K124B64K8 1 位4 4 位1 8 位U ART2 8 位6FairchildF8/64K4K2 8 位/N ECU PD 78X X4K /6K128/256B64K6 8 位U ART1 12位3TITM S70002K /12K128B64K4 8 位U ART1/2 13位2/6N S

10、80702K /2.5K64B/128B64/128K5 8 位U ART/Philips8X C5528K256B64K6 8 位U ART3 16位15表表 1-2 1-2 1616 位單片 機性 能表位單片 機性 能表公司ThmsonIntelNSNEC型號682000MCS-96BPC16040783XX片內(nèi) ROM4KB8KB4KB8KB片內(nèi) RAM256K232B256B256B中斷源158815串行口異/同步異步異步異步A/D無810 位無48 位PWM 輸出有有有Watchdog定時器借用通用計數(shù)器有有有計數(shù)器316216816216高速 I/O無HSIO有有DMA無無無8 個

11、宏通道 單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀單片機用于各種儀器儀表，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，器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種各種智能電氣測量儀表、智能傳感器智能電氣測量儀表、智能傳感器等。等。單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。在這類集

12、和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如典型應(yīng)用如電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線線等等 。機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。單片機在機電一體能化特征的各種機

13、電產(chǎn)品。單片機在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用?；a(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設(shè)備、打印機、傳真機、復(fù)印機醫(yī)療設(shè)備、打印機、傳真機、復(fù)印機等。等。家用電器是單片機的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前家用電器是單片機的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機、電飯空調(diào)器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。等。 另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。如航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。如汽車自動駕汽車自動駕駛系統(tǒng)、航天測