單片機控制原理第1章課件

第一章

單片機的基礎知識(1)第二章MCS-51單片機結構及工作原理(2)第三章指令系統(tǒng)和匯編語言(程序設計)(7)第四章定時計數(shù)器(2)第五章串行通訊(2)第六章中斷處理(2)第七章單片機的存儲器擴展(2)第八章單片機IO擴展(2)單片機控制原理第一章

單片機的基礎知識第二章MCS-51單片機結構及工作原理第三章指令系統(tǒng)和匯編語言(程序設計)第四章定時計數(shù)器第五章串行通訊第六章中斷處理第七章單片機的存儲器擴展第八章單片機IO擴展單片機控制原理課時安排授課內容有側重點。教學（20學時）實驗教學（8學時）考查方式閉卷考試卷面成績70％，平時成績30％（作業(yè)+提問）備注：平時點名的原則：第一次點名沒到扣總成績的30%，第二次點名沒到扣總成績的20%。手機、MP3、洗衣機、冰箱以及各種儀表等都是專用的特殊功能的芯片（單片機），而單片機問世以來，隨著單片機技術的發(fā)展，它在芯片內集成了許多面對測控對象的接口電路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等，已經發(fā)展到嵌入式ARM、AVR、FPGA等。單片機卓越的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。FPGA:(Field-ProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場可編程門陣列;ARM:AdvancedRISCMachineAVR:AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精簡指令集高速8位單片機什么是單片機?在半導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。它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）。我國，習慣使用“單片機”這一名稱。（以后講的定義及相關的軟硬件知識均只針對Intel公司的MCS-51/96芯片。）我們重點介紹的是Intel公司1980年推出的MCS-51/96系列8位CPU，并行I/O口，增有串行I/O口，16位定時/計數(shù)器，可進行中斷處理，具有并行三總線結構，RAM，ROM容量較大，最大尋址范圍為64KB。MCS-51單片機是目前開發(fā)的完備的通用芯片，在國內使用的最廣泛，可以利用的軟硬件資源很豐富。plasticquadflatpack(PQFP)塑料四方扁平封裝一、單片機的概念、MCS系列單片機特點及分類1.定義：

單片機是在一塊芯片上集成了中央處理器CPU（CentralProcessingUnit，CPU）、隨機存儲器RAM（RandomAccessmemory,RAM）、只讀存儲器ROM（Read-onlymemory）（EPROM，E2PROM）、定時/計數(shù)器CTC(counter/timercircuit)和多個輸入/輸出接口I/O等。單片機MCS（single-chipMicrocomputer）全稱為單片微型計算機或微處理單元（MicroProcessorUnit，MPU）。2.MCS單片機的特點：單片機的體積小，可靠性高，價格便宜，功耗低，它是目前應用最廣泛的工業(yè)控制。3.按用途可分為通用型和專用型兩大類:（1）通用型：Intel8051可開發(fā)的內部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設計一個以通用單片機芯片為核心的測控系統(tǒng)。（2）專用型：8096C8051F340專門針對某些產品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量巨大。專用芯片要求對系統(tǒng)結構的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。如8096單片機上還集成了ADC和DAC轉換芯片；手機芯片上開發(fā)的有USB接口C8051F340；DSP系列中的TMS320F2812集成了PWM功能。二、單片機發(fā)展、應用領域及發(fā)展趨勢發(fā)展第一階段：1974年～1976年，單片機初級階段。雙片的形式，且功能比較簡單。第二階段：1976～

1978年，低性能單片機探索階段。以Intel公司的MCS-48單片機為代表。

MCS-48：8位CPU，并行I/O口，8位定時計數(shù)器，無串行I/O

口，RAM、ROM容量較小，尋址范圍小于4KB。2.應用領域：

凡是與控制或簡單計算有關的電子設備都可以用單片機來實現(xiàn)，再根據(jù)具體實際情況選擇不同性能的單片機，如：Atmel，stc，pic，avr，凌陽，philip，arm等。主要應用于以下幾方面：①智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號源、數(shù)字萬用表、感應電流表等。②工業(yè)自動化：如數(shù)據(jù)采集、測控技術。用于提高加工的自動化程度和精度。③實時控制系統(tǒng)：對一些實時過程的控制與監(jiān)測，實現(xiàn)過程中數(shù)據(jù)的實時處理與控制，從而保證系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產品質量。④消費類電子產品：如洗衣機、電冰箱、空調機、電視機、微波爐、手機、IC卡、汽車電子設備等。 ⑤通訊方面：調制解調器、手機,blue-tooth等。⑥武器裝備：飛機、軍艦、坦克、導彈、航天飛機、魚雷制導、智能武器等。3.MCS-51系列單片機

20世紀80年代后期：Intel公司以專利或技術交換的形式把8051內核技術轉讓給其他廠家。如：ATMEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。這些廠家生產的兼容單片機，與8051的系統(tǒng)結構（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。

目前，單片機的主要生產廠家：（1）美國Intel公司MCS-51系列及其增強型、擴展型系列。（2）美國ATMEL公司AT89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。此外：AVR、PIC(PIC16C765MCUwithUSB)、MICROCHIP(PIC16F87X)等單片機也有廣泛的應用?！?9C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，不應直接稱為MCS-51系列單片機，MCS只是Intel公司專用的單片機系列符號。

(5）超8位型

典型產品：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轉換器、脈沖寬度調制（PWM）、看門狗定時器（WDT）等移植進來構成新一代MCS-51產品。（6）片內閃爍存儲器型典型產品：AT89C51單片機。

MCS-51系列單片機及其兼容機有

基本型、增強型、低功耗型、專用型、超8位型和片內閃爍存儲器型.

MCS-51系列以及80C51系列單片機有多種類型，但掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。它們是具有MCS-51內核的各種型號單片機的基礎，也是各種增強型、擴展型等衍生品種的核心。

4.單片機的發(fā)展趨勢1）CPU的改進（1）采用雙CPU結構，提高處理能力。（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結構，菲利浦公司的總線（Inter－ICbus）。用兩根信號線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2）存儲器的發(fā)展（1）加大存儲容量。（2）片內EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲器。（3）程序保密化。3）片內I/O的改進（1）增加并行口的驅動能力，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）設置了一些特殊的串行接口功能，構成分布式、網(wǎng)絡化系統(tǒng)。三、.預備知識：（課后作業(yè)）1.存儲器簡介：memory是單片機的主要組成部分之一，主要用于存儲信息，它的分內存和外存：內存：

RAM：隨機存儲器，其中信息可讀可寫，斷電丟失全部內容。

ROM：只讀存儲器，用戶不可更改其內容，與EPROM同樣，斷電仍可保存信息。

EPROM：可擦除可編程的只讀ROM。Vpp=12V（寫入）用紫外線可擦除其內容（除型號為27開頭的芯片，如27C020）。

E2PROM：

電可擦除ROM，+25V電源可改寫。

FLASH：

+5V電源就可擦寫。外存：硬盤、軟盤、優(yōu)盤、光盤三、.預備知識：（課后作業(yè)）2..數(shù)制及其間的轉換

（1）數(shù)制

常用的計數(shù)方法：二（B）、八(Q)、十（D）、十六（H）、十二及六十進制等。二進制：binary（B）八進制：octal(O)十進制：decimal（D）十六進制：hex（H）十二進制：duodecimal六十進制：sexagesimal三、.預備知識：（課后作業(yè)）（2）數(shù)制的轉換

①二，十六進制轉換為十進制時，原則為按權展開相加。

②十進制轉換為二，八，十六進制時，原則為整數(shù)部分除基取余，先出低位；小數(shù)部分乘基取整，先