單片機(jī)教案4 課題3 汽車單片機(jī)概述

教案課題課題3汽車單片機(jī)概述課程單片機(jī)授課教師專業(yè)汽車課型新授教案序號4授課時間第二周教學(xué)方法講授教學(xué)目標(biāo)1.掌握單片機(jī)的定義2.了解單片機(jī)的發(fā)展歷程3.了解車載單片機(jī)的類型教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法掌握單片機(jī)的定義通過PPT以及視頻展示單片機(jī)的樣子和控制模型。作業(yè)布置掌握單片機(jī)的定義舉幾個單片機(jī)在汽車中應(yīng)用的例子教學(xué)后記學(xué)生聽課情況學(xué)生掌握情況存在的問題審查簽字年月日教學(xué)過程教師活動教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動組織教學(xué)詢問上節(jié)課掌握情況復(fù)習(xí)提問講授本節(jié)內(nèi)容總結(jié)布置作業(yè)清點(diǎn)人數(shù)記錄詢問上節(jié)課掌握情況簡述汽車車載網(wǎng)絡(luò)的不同分類單片機(jī)發(fā)展概述單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的發(fā)展歷史并不長，但其發(fā)展速度很快，目前已普及到各行各業(yè)，而且正朝著多系列、多型號方向發(fā)展。從它的發(fā)展歷程上看，大體經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：第一階段是單片機(jī)的初級階段，時間在1971~1974年。1971年，Intel公司首次宣布推出4004的4位微處理器。1974年12月，仙童公司推出了8位單片機(jī)F8，從此開創(chuàng)了單片機(jī)發(fā)展的初級階段。F8單片機(jī)只包含了8位CPU、648數(shù)據(jù)存儲器和2個并行輸入/輸出接口，必須外加一片3815（內(nèi)含1KBROM、1個定時/計數(shù)器和2個并行I/O口）才能構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。第二階段是低性能單片機(jī)階段，時間在1974~1978年。此時的單片機(jī)是真正的8位單片微型計算機(jī)，它具有體積小、功能全的特點(diǎn)，在單塊芯片上已集成了CPU、并行口、定時器、RAM和ROM等。如1976年，Intel公司推出了MCS-48單片機(jī)，1977年，Gl公司推出了PIC1650，但這個階段的單片機(jī)仍然處于低性能階段。第三階段是高性能單片機(jī)階段，時間在1978~1983年。此時的單片機(jī)品種多、功能強(qiáng)，一般片內(nèi)RAM、ROM都相對增大，而且尋址范圍可達(dá)64KB，并有串行輸入/輸出接口，還可以進(jìn)行多級中斷處理。1980年，Intel公司在MCS-48的基礎(chǔ)上推出的MCS-51，使單片機(jī)的應(yīng)用躍上了一個新的臺階。此后，各公司的8位單片機(jī)迅速發(fā)展起來，如Mortorola公司的6801系列等。第四階段是單片機(jī)的發(fā)展、鞏固、提高階段，時間從1983年到現(xiàn)在，單片機(jī)朝著高性能和多品種方向發(fā)展。1983年，Intel公司開始推出MCS-96系列16位單片機(jī)，1988年，1ntel公司又推出了MCS-96系列中的8098/8398/8798單片機(jī)，使MCS-96系列單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。20世紀(jì)90年代，是單片機(jī)制造業(yè)大發(fā)展時期。這個時期的Motorola、Intel、ATMEL、德州儀器、三菱、日立、飛利浦、LG等公司也開發(fā)了一大批性能優(yōu)越的單片機(jī)，極大地推動了單片機(jī)的應(yīng)用。此階段單片機(jī)的一個重要標(biāo)志就是超8位單片機(jī)的各檔機(jī)種增加了直接數(shù)據(jù)存取通道、特殊串行接口等，而且近幾年發(fā)展的單片機(jī)又增加了看門狗、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、LCD直接驅(qū)動等功能。例如80C552片內(nèi)帶8路10位A/D、2路PWM、1個輸入捕捉和1個輸出比較的16位定時器等。帶LCD驅(qū)動的單片機(jī)有8xC055、83CL167/168、83CL267/268等。出現(xiàn)了單片機(jī)市場豐富多彩的局面。此階段的主要特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反映單片機(jī)的本質(zhì)。單片機(jī)分類及在汽車中的應(yīng)用隨著微電子設(shè)計技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)日新月異。單片機(jī)產(chǎn)品近況可以歸納為以下兩個方面。（1）80C51系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成通用微型計算機(jī)計算速度的提高主要體現(xiàn)在CPU位數(shù)的提高（16位、32位、64位），而單片機(jī)更注重的是產(chǎn)品的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和嵌入性。多年來的應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，80C51的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)成熟。因此，許多單片機(jī)芯片生產(chǎn)廠商傾力于提高80C51單片機(jī)產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了80C51的主流產(chǎn)品地位。近年來推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：①ATMEL公司融入Flash存儲器技術(shù)推出的AT89系列單片機(jī)。②Philips公司推出的80C51、80C52系列高性能單片機(jī)。③Winbond公司推出的W78C51、W77C51系列高速低價單片機(jī)。④ADl公司推出的ADuC8xx系列高精度ADC單片機(jī)。⑤LG公司推出的GMS90/97系列低壓高速單片機(jī)。⑥Cygnal公司推出的C8051F系列高速SOC單片機(jī)等。⑦M(jìn)axim公司推出的DS89C420高速（50MIPS）單片機(jī)。由此可見，80C51已經(jīng)成為事實上的單片機(jī)主流系列。（2）非80C51結(jié)構(gòu)單片機(jī)不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間在80C51及其兼容產(chǎn)品流行的同時，一些單片機(jī)芯片生產(chǎn)廠商也推出了一些非80C51結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，影響比較大的有：①M(fèi)otorola單片機(jī)。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點(diǎn)，Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商。②Microchip公司推出的PIC系列RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)。③ATMEL公司推出的AVR系列RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)。④Tl公司推出的MSP430F系列16位低電壓、低功耗單片機(jī)。汽車上用的單片機(jī)都是車規(guī)級別的，能夠生產(chǎn)車規(guī)級別的單片機(jī)的廠家有很多，恩智浦半導(dǎo)體(NXP)、飛思卡爾半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體、英飛凌、MicrochipTechnology、Atmel、瑞薩科技、三星、東芝等都是其中份額比較大的，目前車規(guī)單片機(jī)份額最大的應(yīng)該是NXP。單片機(jī)在汽車中有廣泛的應(yīng)用，點(diǎn)火控制，排放控制，噴油控制，變速控制，防滑控制，安全氣囊控制，門鎖控制，刮水器控制，座椅控制，防盜報警控制，空調(diào)控制，前照燈控制中都有應(yīng)用。隨著國家大力發(fā)展電動汽車技術(shù)，智能駕駛技術(shù)，網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、5G通信技術(shù)，單片機(jī)的應(yīng)用前景會更加廣泛。ArduinoArduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，是單片機(jī)二次開發(fā)的產(chǎn)物。核心板大部分使用的是AVR單片機(jī)作為核心，AVR單片機(jī)一般使用匯編語言、C語言開發(fā)，需要配置寄存器等等。Arduino在C的基礎(chǔ)上簡化了開發(fā)方式，自己實現(xiàn)了一套較為簡單的語言，開發(fā)的時候不需要糾結(jié)于AVR的寄存器等底層的東西，直接寫代碼就能控制兼容Arduino的外設(shè)，有利于動手實踐。Arduino與傳統(tǒng)51有如下幾個方面的區(qū)別：（1）使用Arduino,不用考慮硬件部分的設(shè)計，可以按需求選用Arduino的控制板、擴(kuò)展板等組成自己的需要的硬件系統(tǒng)。而使用單片機(jī)開發(fā)必須設(shè)計硬件，制作PCB板。（2）學(xué)習(xí)Arduino單片機(jī)可以完全不需要了解其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置，僅僅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知識，只要會簡單的C語言，就可用Arduino單片機(jī)編寫程序。使用單片機(jī)則需要了解單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器的設(shè)置，使用匯編語言或者C語言編寫底層硬件函數(shù)。（3）Arduino軟件語言僅僅需掌握少數(shù)幾