單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計：第1章概述

1、單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)基礎(chǔ)課Seminar教學(xué)模式：理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合 研討教學(xué)和自主研學(xué)相結(jié)合課程成績 = 平時10% +考核50% + 研究報告20%+ 實驗20%課程教學(xué)模式考試形式第 1周單片機簡介及內(nèi)部結(jié)構(gòu)第 3周指令系統(tǒng)匯編語言設(shè)計（格式）編程舉例（1）第 4周中斷系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)、控制寄存器工作過程）第 5周 定時器與串行口通信（結(jié)構(gòu)、控制寄存器工作過程）第 6周編程舉例（2）（數(shù)據(jù)處理、I/O輸入輸出、中斷定時器編程應(yīng)用、串行口編程應(yīng)用）第 7周存儲器擴展；（外數(shù)據(jù)存儲器）外部接口擴展（1）（8255、鍵盤、顯示器、A/D、D/A）第 8周外部接口擴展（2）（串行總線、總線擴展

2、器）第 9周實驗一.數(shù)據(jù)傳送實驗多字節(jié)十進制加法實驗第 10周實驗二鍵盤和LED顯示實驗第 11周實驗三 字符型液晶顯示實驗第12周實驗四.D/A,A/D轉(zhuǎn)換實驗 第13周研討教學(xué)(一)第14周研討教學(xué)(二)第15周研討教學(xué)(三)第16周研討教學(xué)(四)及考試第1章 概 述1.1 單片機的基本概念1.2 單片機的特點及應(yīng)用1.3 常用單片機系列介紹1.4 怎樣設(shè)計、調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)(1) 微型計算機：微處理器(CPU)、存儲器、I/O接口電路由總線有機地連接在一起的整體，稱為微型計算機。 (2) 單片機：將微處理器(CPU)、存儲器、I/O接口電路和相應(yīng)實時控制器件集成在一塊芯片上，稱其為單片

3、微型計算機，簡稱單片機。 (3) 微型計算機系統(tǒng)：微型計算機與外圍設(shè)備、電源、系統(tǒng)軟件一起構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為微型計算機系統(tǒng)。1.1 單片機的基本概念圖1.1 微機組成結(jié)構(gòu)框圖 圖1.2 單片機組成框圖 （1）CPU數(shù)據(jù)處理功能、計算速度和精度：浮點運算，CPU的振蕩頻率、字長，串并行處理、多級高速緩沖等技術(shù)。 （2）內(nèi)存容量、CPU對數(shù)據(jù)的存取速度： 微機：多體、并讀技術(shù)和段、也多種管理模式 單片機：CPU對存儲器的讀寫按直接物理地址來尋址存儲器單元 （3）I/O接口：標準與非標準外設(shè) 單片機與微機構(gòu)造中的主要不同點：1.2 單片機的特點及應(yīng)用1.2.1 單片機的特點單片機的存儲器ROM和RAM

4、是嚴格區(qū)分的。ROM稱為程序 存儲器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。(2) 采用面向控制的指令系統(tǒng)。(3) 單片機的I/O引腳通常是多功能的。(4) 單片機的外部擴展能力強。1.2.2 單片機的應(yīng)用 (1) 體積小，成本低，運用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機電一體化。 (2) 面向控制，能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價格比。 (3) 抗干擾能力強，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它類型計算機無法比擬的。 (4) 可以方便地實現(xiàn)多機和分布式控制，使整個控制

5、系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 單片機的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有： (1) 工業(yè)控制。單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。如數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線控制、電機控制、溫度控制等。 (2) 儀器儀表。如智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。 (3) 計算機外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機、傳真機、復(fù)印機、打印機、繪圖儀、磁盤/磁帶機、智能終端機等。 (4) 商用產(chǎn)品。如自動售貨機、電子收款機、電子秤等。 (5) 家用電器。如微波爐、電視機、空調(diào)、洗衣機、錄像機、音響設(shè)備等。1.3 常用單片機系列介紹1.3.1 MCS系列產(chǎn)品 第一階段(19711976年)：單片機發(fā)展的初級階段。197

6、1年11月，Intel公司首先設(shè)計出集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器Intel 4004，并配有RAM、ROM和移位寄存器，構(gòu)成了第一臺MCS-4微處理器。它的推出拉開了單片機研制的序幕。 第二階段(19761980年)：低性能單片機階段。這一階段以1976年Intel公司推出的MCS-48系列為代表產(chǎn)品。 第三階段(19801983年)：高性能單片機階段。這一階段以1980年Intel公司推出的MCS-51系列為代表產(chǎn)品。 第四階段(1983年至今)：16位單片機階段。這一階段以1983年Intel公司推出的MCS-96系列為代表產(chǎn)品。 MCS-51系列單片機可分為兩大系列：51子

7、系列和52子系列。表1.1 INTEL主要單片機系列16bit msp430,PIC24系列32bit 基本都是基于ARM51系列 atmel的網(wǎng)站 1.3.2 MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)特點1工作寄存器區(qū)、特殊功能寄存器SFR2把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分成兩個獨立的地址空間，采用不同的尋址方式，使用兩個不同的地址指針，PC指向程序存儲器，DPTR指向數(shù)據(jù)存儲器3輸入輸出接口引線在程序的控制下都可有第二功能 4.內(nèi)部有一個全雙工串行口，即可同時發(fā)送和接收；有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器 ，實現(xiàn)多機通信、分布控制系統(tǒng)。5內(nèi)部有一個功能相對獨立的位處理機，具有較強的位處理功能1.4 怎樣設(shè)計、調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng) 1、設(shè)計 設(shè)計原理圖根據(jù)功能、技術(shù)指標、對象畫出印制板圖確定芯片、各種元器件、尺寸制作印制板加工廠軟件設(shè)計：編輯匯編語言、編譯通過硬件設(shè)計初學(xué)者用protel的升級版本altium正規(guī)一點的公司用cadence的allegro匯編語言編輯、編譯機器語言單片機仿真開發(fā)器PC單片機應(yīng)用系統(tǒng)2、調(diào)試設(shè)計電路單片機仿真器必須具有以下基本功能：（1）、能輸入和修改用戶的應(yīng)用程序