2單片機(jī)原理及應(yīng)用-緒論.ppt

1、,第一章 緒論,一 單片機(jī) 是將微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)（圖1-1）。具體地說(shuō)就是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。換一種說(shuō)法，單片機(jī)就是不包括輸入輸出設(shè)備、不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)， 稱它為單片微型計(jì)算機(jī)SCMC（Single Chip Micro-Computer ），簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 屬于微型機(jī)的一種 具有一般微機(jī)的基本組成和功能,1.1 單片機(jī)的概念,1.1 單片機(jī)的概念,二單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng): 單片機(jī)只是一個(gè)芯片，而單片機(jī)系統(tǒng)則是在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上擴(kuò)展

2、其他電路或芯片構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,1.1 單片機(jī)的概念,三單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng): 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是為控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)與控制對(duì)象結(jié)合在一起使用，是單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的成果。但由于軟硬件資源所限，單片機(jī)系統(tǒng)本身不能實(shí)現(xiàn)自我開(kāi)發(fā)，要進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，必須使用專門(mén)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)試的工具：早期，邏輯分析儀；現(xiàn)在，在線仿真器ICE（In Circuit Emulator），如：DICE、SICE、DP-852、KDC-51、SBC-51、EUDS-51、WAVE；PC單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 四單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和軟件 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和軟

3、件，主要是指在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中使用的語(yǔ)言和軟件。在單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中使用機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言，而在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用機(jī)器語(yǔ)言。,1.1 單片機(jī)的概念,匯編語(yǔ)言 C語(yǔ)言,1.1 單片機(jī)的概念,四單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和軟件 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和軟件，主要是指在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中使用的語(yǔ)言和軟件。在單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中使用機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言，而在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用機(jī)器語(yǔ)言。,歷史： 1971年，微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片的微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)但最早的單片機(jī)是1位的。 1975年，德克薩斯儀器公司發(fā)明了世界上第一個(gè)4位單片機(jī)TMS-1000。 1976年，Intel公司推出了8位的MCS

4、-48系列單片機(jī)。 1980年，Intel公司推出了8位的MCS-51系列單片機(jī)。其他類似單片機(jī)有Zilog公司的Z-80，Motorola公司的6801 發(fā)展： 1 不斷推出高檔、高性能單片機(jī) 2 高技術(shù)下移，重點(diǎn)提高8位單片機(jī)性能 3 不斷采用新工藝，實(shí)現(xiàn)低功耗、寬電壓、高速度、高可靠性 4 日趨單片使用 5 SOC嵌入系統(tǒng) 6 單片機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化,1.2 單片機(jī)的歷史和發(fā)展,1.2 單片機(jī)的歷史和發(fā)展,STC單片機(jī) ： STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好，抗干

5、擾強(qiáng). PIC單片機(jī)： 是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡(jiǎn)指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片. EMC單片機(jī)： 是臺(tái)義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比PIC的多,價(jià)格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.,1.2 單片機(jī)的歷史和發(fā)展,ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))： ATMEl公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式;AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方

6、式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī). PHLIPIS 51LPC系列單片機(jī)(51單片機(jī))： PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求. HOLTEK單片機(jī)： 臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品.,1.2 單片機(jī)的歷史和發(fā)展,TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))： 德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機(jī).TMS370系列單片機(jī)是8位CMOS單片機(jī),具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式,適用于

7、復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng);MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特別適用于要求功耗低的場(chǎng)合 松翰單片機(jī)（SONIX）： 是臺(tái)灣松翰公司的單片，大多為8位機(jī)，有一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容，價(jià)格便宜，系統(tǒng)時(shí)鐘分頻可選項(xiàng)較多，有PMW ADC 內(nèi)振 內(nèi)部雜訊濾波。缺點(diǎn)RAM空間過(guò)小，抗干擾較好。,1.3 MCS-51系列單片機(jī),幾步工作： 1）硬件電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試； 2）應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試； 3）應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試、固化、脫機(jī)（脫離開(kāi)發(fā)裝置）運(yùn)行,一、硬件的設(shè)計(jì) 1盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路。 2留有余地：（1）ROM空間；（2）RAM空間；（3）I/O

8、端口；（4）A/D和D/A通道；（5）機(jī)動(dòng)布線區(qū)。 3“以軟代硬”。 4監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)。 5工藝設(shè)計(jì)。,1.4 單片機(jī)開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)工具,二、軟件設(shè)計(jì) 1軟件任務(wù)分析 從軟件的功能來(lái)看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制、通訊等等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門(mén)用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件； 2結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型的規(guī)劃； 3資源分配； 資源分配的主要工作是RAM資源的分配。系統(tǒng)資源包括ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷源等。在任務(wù)分析時(shí)，實(shí)際上已將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷源等資源分配好了。ROM資源用來(lái)存放程序和表格，這也是明顯的。 4編程與調(diào)試。,1.4 單片機(jī)開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)工具,三、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程應(yīng)包括4部分工作內(nèi)容 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)仿真調(diào)試 脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試。,1.4 單片機(jī)開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)工具,四、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 從用戶源程序的編寫(xiě)到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)正常工作前的全過(guò)程， 統(tǒng)稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。 仿真：把應(yīng)用系統(tǒng)自身的單片機(jī)拔掉，將開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的仿真插頭插入，以取代原單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶樣機(jī)軟、硬件的故障診斷和調(diào)試。 開(kāi)發(fā)工具應(yīng)具備以下主要作用： 1）系統(tǒng)硬件電路的診斷； 2）程序的輸入與修改；