微机原理及应用01绪论2015.ppt

,00 课程介绍 01 绪论,1,微机原理及应用 Principle and Applications of Micro-Computers,课程介绍 教材和参考书, 基础知识的要求, 授课计划, 作业和实验要求, 考核方法,绪论(第一章) 单片机和嵌入式系统, 单片机的发展趋势, 常见的单片机介绍, MCS-51单片机及其应用,本讲的主要内容,1. 教材和参考书 2. 先修课程和相关参考书 3. 课时分配和授课计划 4. 作业和实验的要求 5. 考核方法,课程介绍,教材和参考书,教材 王忠飞, 胥芳 编著. MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用. 西安: 西安电子科技大学出版社 主要参考书 张毅刚, 彭喜源, 谭晓昀 编著. MCS-51单片机应用设计. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1997 Ken Arnold, Embedded controller hardware design, LLH Technology Publishing, 2001 Users Guides of IAR System (见教材refs.1012) 李全利,迟荣强 编著.单片机原理及接口技术.北京:高等教育出版社,2004,先修课程/基础知识和相关参考书,数制及它们的关系 计算机基础, 数字电路等参考书 数字电路和模拟电路 康华光 主编. 电子技术基础: 数字部分和模拟部分(2卷). 北京: 高等教育出版社, xxxx (任意版) C编程语言 (不强制要求) 介绍C语言的任意参考书都可以,课程目的: 掌握嵌入式系统的基本设计方法 课时分配: 授课28学时 课程介绍和第1章(第1周, 本次) 第2章内部结构(分3讲) 第3章汇编语言程序设计(分1讲) (安排1次/2学时课内实验) 第4章C语言介绍(分3讲) 第5章三个重要功能单元(分4讲) 第6章(分2讲) (安排1次/2学时课内实验) 第7章(分1讲),课时分配和授课计划,作业 教材每章后的习题, 交作业时间为每章内容授课完毕后的一周内 实验 必须的实验按 “机电综合实验课” 的要求, 单独考核, 不作为本课程要求的内容,作业和实验要求,方法: 由下面几部分成绩组成 闭卷笔试成绩 (占50%) 实验成绩(占15%) 平时成绩 (课堂交互+点名+作业占15%) 项目报告(占20%) 日常答疑时间:每次课后,考核方法,本课程讲义,本课程的讲义是公开的, 为了便于下载和打开浏览, 授课过程中的讲义以及相关的资料都按pdf格式放在百度云中供大家下载 当然, 您有任何问题也可以发到,1. 通用计算机(PC)系统 vs 嵌入式(计算机)系统 2. 嵌入式系统核心单片机的分类 3. 应用的需求推动单片机的发展 4. 目前常见的单片机介绍 5. 为什么学MCS-51单片机? 6. MCS-51单片机的嵌入式系统和开发,绪论,MCS-51单片机的封装(常见的形式),DIP40(40-pins Dual In-line Package, 脚距2.54mm) PLCC44 (44-lead Plastic Leaded Chip Carrier, 脚距1.27mm) PQFP44 (Plastic Quad Flat Package 脚距0.8mm),2019/7/15,计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。 1946年6月，匈牙利籍数学家冯诺依曼提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。,冯诺依曼,2019/7/15,微型计算机从应用形态上可分成两种,系统机（多板机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。,单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口、中断系统和定时器等计算机必备部件，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。具有一台计算机的属性。也称为：微控制器 MCU (MicroController Unit) 或嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroControllerUnit）。,通用计算机系统 vs 嵌入式系统,Embedded System (ES) CPU (or MCU, 单片机) Processor/Controller 集成有Memory和I/O 无主板 无固定外设 软件 特点 高集成度, 低成本, 低功耗 特殊结构, 难开发 应用开发: 硬件和软件,PC System (PCS) CPU Processor 主板 CPU和Memory、I/O的通道 有固定外设和开放总线 软件 特点 高性能, 高成本, 高功耗 通用体系, 易开发(根据应用) 工业应用开发: 接口和软件,一般的PC系统的组成,详见 “计算机接口及应用”课程的内容,一般的嵌入式系统的组成,Off-chip Expand,Micro-processor/controller in the single chip,Control Unit,Register,ALU,RAM,ROM,Programmable I/O Port,ADC/DAC(AI/O),Special Function Unit Timer, IRQ,UART,LCD/LED driver,RAM,ROM,LCD/LED module,Power Supply,DI/O,AI/O,Keyboard,2019/7/15,单片机的发展过程,单芯片微机形成阶段 1976年（Intel）MCS-48：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。 特点是：存储器容量较小，寻址范围小（4K），无串行接口，指令系统功能不强 性能完善提高阶段 1980年（Intel）MCS-51：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。 微控制器化阶段 1982年（Intel）MCS-96： 16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。 特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。,嵌入式系统的优点和缺点,优点 元件少 体积小 低成本 低功耗 高可靠性 多I/O,缺点 灵活性差 性能有限 扩展能力有限 开发周期长,嵌入式系统核心单片机的分类,嵌入式系统的核心(心脏)是一个集成有CPU,存储器和I/O单元的芯片, 具有一般计算机的基本功能, 所以称之为单芯片计算机 单片机分类: 根据其基本操作处理的位数分为 1位的, 4位的, 8位的, 16位的和32位的单片机 其它分类方法: 如按应用分类 控制类的, 信号处理类的和混合信号类的单片机,单片机的发展趋势 应用需求推动单片机的发展,为了满足越来越多的需要以及特殊应用, 单片机的发展趋势 增强处理性能: 执行指令的速度, 寻址范围 增加功能: 更多的特殊功能单元 提高集成度 降低功耗, 更宽的供电范围,目前常见的单片机 (8位的),采用复杂指令集(CIS)的单片机 Intel公司的MCS-51系列及其衍生的单片机 Zilog公司的Z系列(Z80, Z180, eZ80)及其衍生的单片机 Motorola公司的MC68系列(HC05, HC08, HC11)8位单片机 采用精简指令集(RIS)的单片机 Atmel公司的AVR, ATMega系列单片机 Microchip公司的PIC(PIC16, 17, 18)系列8位单片机 其它 (更多的请大家在图书馆或网络上查找),目前常见的单片机 (16位的),Intel公司的MCS-96/196系列单片机 Intel公司的80186微控制器及其衍生的“单片机” (Intel已停产, 有台湾金丽科技(RDC, .tw)生产的R系列替代) Motorola公司的HC(/S)12系列, HC16系列和DSP56F8系列单片机 Infineon公司的C166系列单片机 TI公司的MSP430系列单片机 其它,目前常见的单片机 (32位的),ARM公司开发的ARM系列32位单片机 ARM7系列及其衍生类型 ARM9/9E系列 ARM10系列 Motorola公司的32位单片机 M68K系列 Coldfire系列 M.Core系列 MPC500系列 其它,问题 如此多的单片机为什么学51?,从学习和掌握的角度 最具代表性的单片机, 8051已经成为标准结构 资源适合于小型系统(单片应用)和中型系统(易扩展) 无须操作系统(非计算机专业学生容易掌握) 应用开发角度 大量性能各异的衍生类型满足特殊应用 相互兼容的MCS-51单片机有数百家半导体公司供货 开发工具(包括硬件和软件)齐全,稳定,2019/7/15,单片机的应用领域,智能仪器仪表 提高了仪器仪表的使用功能和精度，同时还简化了仪器仪表的硬件结构。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等 军事技术,汽车电子 汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等,2019/7/15,单片机的应用领域,机电一体化产品 集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、复印机等。,2019/7/15,智能控制,2019/7/15,单片机在工业上的应用,数控车床,2019/7/15,家用电器,2019/7/15,单片机系统的开发过程,通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。 运用PROTEL、POWERPCB等软件设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送工厂制作。 完成器件的安装焊接。 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 在线调试软硬件。 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。,2019/7/15,2019/7/15,通常是C语言或者汇编语言，在特定的集成开发环境（IDE）中编程调试,2019/7/15,单片机应用系统开发,调试硬件仿真器,硬件仿真器,目标系统,开发软件,2019/7/15,单片机应用系统开发,调试使用SoftICE仿真,目标系统,通信数据线,开发软件,2019/7/15,单片机应用系统开发,程序下载使用并行编程器,编程器驱动软件,单片机或单独存储器,并行编程器,2019/7/15,单片机应