單片機原理與應(yīng)用第一章

單片機原理與應(yīng)用第一章第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機原理及應(yīng)用課程的性質(zhì)、任務(wù)及目標：性質(zhì)：本課程是電子類、計算機類專業(yè)選修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課；是一門實踐性和實用性都很強的課程。目標與任務(wù)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機的工作原理、基本性能和使用單片機構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法、設(shè)計原理。為以后從事單片機的應(yīng)用、系統(tǒng)分析和設(shè)計、開發(fā)提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)。

第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機原理及應(yīng)用先修課：《微機原理與接口技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》《模擬電子技術(shù)》第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機原理及應(yīng)用參考教材：胡漢才編著單片機原理及其接口技術(shù)清華大學(xué)出版社何立民編著MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機原理及應(yīng)用課時安排：總學(xué)時：30 理論教學(xué)：24 上機實驗：6第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日考核方式及成績評定：采用期末考查、平時考核及上機實驗相結(jié)合的考核方式期末考查：理論測驗 占60%平時考核：考勤、作業(yè)、上課等 占25%上機實驗：上機考勤、實驗報告 占15%單片機原理及應(yīng)用第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日第一章

概

述第二章

MCS-51系列單片機組成原理第三章MCS-51系列單片機存儲器第四章MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)第五章MCS-51系列單片機匯編語言程序設(shè)計第六章MCS-51系列單片機的擴展應(yīng)用第七章人機接口單片機原理及應(yīng)用第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.1單片機的概念1.2單片機的分類1.3單片機的特點1.4單片機的應(yīng)用1.5單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)1.6單片機的發(fā)展第一章

概

述

第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.1單片機的概念

大、中、小型計算機的組成框圖1.1.1計算機的組成第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日

微

處

理

器

MPU

AB

DB

CB

內(nèi)

存

I/O接口

1

I/O接口

n

……

外設(shè)1

外設(shè)n

……

主機

微機系統(tǒng)

微型計算機的組成框圖

1.1.2微型計算機的組成第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日計算機系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成:輸入設(shè)備運算器輸出設(shè)備控制器存儲器第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日這種計算機系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：多板機

主板顯卡聲卡存儲器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日CPUCPU芯片內(nèi)存條存儲器接口存儲器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時計數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機

印刷電路板這種計算機系統(tǒng)也可做在一塊印刷電路板上：第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.1.3單片微型計算機的組成單片機單片機系統(tǒng)第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日

單硅晶片CPU存儲器控制電路定時器時鐘電路I/O口單片機第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日

所謂單片機，就是指將微處理器（MPU）、程序存儲器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）以及輸入/輸出接口（I/O口）、中斷邏輯、定時器/計數(shù)器等部件集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上的超微型計算機。所以，單片機也就是單片微型計算機的簡稱。

單片機的定義：第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日有的單片機還集成了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路。單片機主要應(yīng)用于測控領(lǐng)域，用以實現(xiàn)各種測量和控制功能，為了強調(diào)其控制屬性，國際上多把單片機稱為微控制器MCU

（MicroControllerUnit）由于單片機在使用時，通常是處于測控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以也將其稱為嵌入控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。但國內(nèi)大多數(shù)人習(xí)慣于使用“單片機”這一名稱。第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.1.4MCS-51系列單片機的組成`

中斷控制邏輯

MPU

總線控制

振蕩電路

并行接口4個

ROM

RAM

定時器/計數(shù)器

串行接口1個

第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機組成框圖第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.2單片機的分類

1、4位單片機4位單片機主要用于控制諸如洗衣機、微波爐等家用電器及高檔電子玩具。

2、8位單片機

8位單片機是目前單片機中的主流機型。由于8位單片機的功能強、價格低廉、品種齊全，因而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。3、16位單片機

4、32位單片機

5、64位單片機

1.2.1按字長分類主要面向一些高端應(yīng)用，如：嵌入式系統(tǒng)數(shù)字圖像處理等第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日

1、通用型單片機：將資源全部提供給用戶使用，如片內(nèi)寄存器、存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、I/O接口等。通常具有豐富的內(nèi)部資源，性能全面且適應(yīng)性強，可滿足多種應(yīng)用需求。

1.2.2按用途分類第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、專用型單片機：針對各種特殊應(yīng)用場合而專門設(shè)計的單片機。如打印機、家用電器以及各種通信設(shè)備中的單片機等。由于“專”，在設(shè)計中已經(jīng)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡化、可靠性和成本最佳化，因此，專用單片機具有十分明顯的綜合優(yōu)勢，也是今后單片機發(fā)展的一個重要方向。但是，無論它有多么“?！?，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是以通用單片機為基礎(chǔ)的。第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.3單片機的特點

1．形小、體輕、功耗低

2．控制功能強，運算速度快，性價比高

3．應(yīng)用系統(tǒng)研制周期短，軟、硬件開發(fā)靈活方便4．可靠性高，運行速度快，抗干擾能力強5．受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小，一般內(nèi)ROM在8KB以下，內(nèi)部RAM在256B以內(nèi)第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.4單片機的應(yīng)用

1.工業(yè)控制：各種測控系統(tǒng)等。2.儀器儀表：智能儀器儀表等。3.家電、玩具：全自動家用電器等。4.計算機外設(shè)和通訊設(shè)備：磁盤驅(qū)動器控制等。5.數(shù)據(jù)處理：圖形處理、數(shù)字信號處理等。6.汽車控制：點火系統(tǒng)控制等。7.國防應(yīng)用：導(dǎo)彈控制。第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.5單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)

單片機應(yīng)用系統(tǒng)是指根據(jù)具體應(yīng)用的需要，以單片機為核心，連接外部電路或設(shè)備所構(gòu)成的具有特定功能的系統(tǒng)。圖1-5是一個基于單片機的函數(shù)發(fā)生器原理框圖，是一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)。

單

片

機

鎖存器

顯示電路

D/A轉(zhuǎn)換器

譯碼電路

放大驅(qū)動器

模擬信號輸出

圖1-5基于單片機的函數(shù)發(fā)生器原理框圖

單片機第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程：系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)程序固化脫機運行調(diào)試第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日下圖是一個基于單片機的某工廠自動控制系統(tǒng)。廠長辦公室監(jiān)控機，一般為PC機充當串行通信線輸入通道單片機模/數(shù)轉(zhuǎn)換模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)/模轉(zhuǎn)換數(shù)/模轉(zhuǎn)換信號放大信號放大信號放大整形信號放大整形受控器件受控器件傳感器傳感器車間單片機系統(tǒng)輸出通道第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日運算器寄存器組控制器單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬件部分軟件部分單片機芯片外圍器件CPU內(nèi)存中斷控制邏輯通用接口并行I/O口串行UART定時/計數(shù)器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系統(tǒng)應(yīng)用程序第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日第一階段（1974年—1976年）單片機的初級階段第二階段（1976年—1979年）低性能單片機階段第三階段（1979年—1982年）高性能單片機階段第四階段（1982年—1990年）16位單片機和8位 單片機并行開發(fā)階段第五階段（1990年至今）超性能