单片机原理及其应用课件--第一章(修订).doc

单片机原理及其应用课件-第一章(修订)本文由陶天吟贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 单片机原理及其应用 扬州大学 单片机原理接口及应用 (Principle and Application of Single Chip Microcomputer) 1 单片机原理及其应用 扬州大学 单片机原理及应用课程简介 一、课程地位 专业基础 二、课程内容 单片机原理：组成结构、指令系统、汇编 语言、定时/计数器、中断系统 单片机应用扩展：串口、并口、MEM、A/D 、D/A、定时计数器等扩展 单片机应用举例：测控仪表 实验：八个实验 三、课程目的 初步掌握单片机应用系统设计 四、如何学习 应用性；设计性； 实践性强 2 单片机原理及其应用 扬州大学 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 概述 MCS-51单片机硬件结构 MCS-51寻址方式和指令系统 MCS-51汇编程序设计 中断系统 定时器/计数器及串行口 存储器扩展 接口电路扩展 应用举例 3 单片机原理及其应用 扬州大学 第1章 概述 章 1.1 为什么要使用单片机 为什么要使用单片机? 一、 什么是单片机？ 二、 单片机有什么特点？ 三、 单片机适用于哪些领域？ 1.2 单片机的历史与发展趋势 单片机的历史与发展趋势 一、 单片机的发展历史 二、 单片机的发展趋势 1.3 Intel MCS51系列单片机 系列单片机 4 单片机原理及其应用 扬州大学 1.1 为什么要使用单片机 为什么要使用单片机? 一、什么是单片机？ 什么是单片机？ 在一块大规模集成电路芯片上集成一台计算 机全部或大部分功能部件(如微处理器、存储器 、并行接口、串行接口以及A/D、D/A转换器等) ，组成的芯片级计算机称为 单片机 ( single chip microcomputer) ， 或 称 作 微 控 制 器 (microcontroller)。 5 单片机原理及其应用 扬州大学 6 单片机原理及其应用 扬州大学 微型计算机的两个发展方向： 1. 通用计算机 ：高速数据处理，多媒体应用等。 2. 嵌入式计算机：面向测控领域。 特点： 1）面向控制对象：传感信号的输入；对象的驱 动控制等。 2）结构形态：嵌入到工控应用中。 3）突出控制功能： a) 对外部信息的及时捕获与响应； b) 受控对象能灵活地实时控制； c) 专用的控制指令（I/O口控制，位操作， 丰富的跳转指令)； d) 可靠的运行性能。 7 单片机原理及其应用 扬州大学 单片机是应用最多的嵌入式计算机。 单片机是应用最多的嵌入式计算机。 当初从单芯片包含一般计算机的主要部分而得 名，后来的发展使其包含了一般计算机所没有的部 件，再加上主要用于测控领域，现在国际上通称为 微控制器。 8 单片机原理及其应用 扬州大学 单片机有什么特点？ 二、 单片机有什么特点？ 1、优异的性能价格比。单片机应用系统结构简单、价 格低廉，性能完备。 2、很高的可靠性。单片机集成度高、体积小。单片机 应用系统特别适合安放在狭小的地方。由于体积小， 在恶劣的工作环境中，易于采取屏蔽保护措施。 3、控制功能强。单片机的设计思想就是面向实时控制 ，其硬件结构和指令系统特别适用于控制。 4、硬件通用性强，应用灵活。单片机的系统扩展、系 统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统 9 。 单片机原理及其应用 扬州大学 单片机适用于哪些领域？ 三、 单片机适用于哪些领域？ 智能仪器、 1、 智能仪器、仪表 使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精 度、简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 2、 机电一体化产品 机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、 计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。 单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积 小，可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自 动化、智能化程度。 10 单片机原理及其应用 扬州大学 3、 实时控制 在工业测控子系统、航天航空、机器人等许多实时 控制系统中，单片机都可以作为控制器，通过实时数 据处理和控制可使系统始终保持在最佳工作状态，提 高系统的工作效率和产品质量。 11 单片机原理及其应用 扬州大学 4、 分布式多机子系统 在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多 机系统由若干台功能各异的计算机组成，各自完成特 定的任务，它们通过通信相互联系、协调工作。 单片机在这种系统中，往往作为一个终端机，安装 在系统中的某些节点上，对现场信息进行实时的测量 和控制。 12 单片机原理及其应用 扬州大学 5、 日常消费类产品 洗衣机、电冰箱、电视机、空调等家用电器配上 单片机后，提高了自动化程度，增加了功能，改善 了技术性能，等等。 6、军事与国防 7、终端与办公设备 13 单片机原理及其应用 扬州大学 1.2 单片机的历史与发展趋势 一、单片机的历史发展 单片机的发展历史可划分为四阶段： 第一阶段(19761978年)：低性能单片机的探索阶 段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构， 在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、 RAM和ROM等，无串行口。主要用于工业领域。 14 单片机原理及其应用 扬州大学 第二阶段(19781982年)：高性能单片机阶段， 这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位 地址线(寻址范围达到64K字节)、控制总线、较丰 富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广， 并在不断的改进和发展中。 15 单片机原理及其应用 扬州大学 第三阶段(19821990年)：16位单片机阶段。16位 单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步 增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。 例Intel公司的MCS-96主振频率为12Mhz，片内RAM 为232字节，ROM为8K字节，中断处理能力为8级，片 内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。 16 单片机原理及其应用 扬州大学 第四阶段（1990年至今）：微控制器的全面发展 阶段。各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强 运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。 (1) 8位单片机继续巩固发展，出现许多以51系列为核 心的单片机。PHILIPS公司的P89LPC900系列, Silicon Labs 的C8051F系列等。 17 单片机原理及其应用 扬州大学 (2)非51系列：ATMEL公司的AVR系列, MICROCHIP公司 的PIC16CXXX系列，FREESCALE的MC68HCS08系列等。 (3)16位单片机多起来。TI公司的MSP430系列。凌阳 16位单片机。飞思卡尔16 位单片机MC9S12UF32 (4)32位单片机提供了高性能的控制平台。ARM芯片出 现。 SAMSUNG的 S3C44B0X PHILIPS 的LPC2200 ATMEL的 AT91SAM7S64 18 单片机原理及其应用 扬州大学 二、单片机的发展趋势 向大容量、高性能、外围电路内装化发展 1. CPU 时钟频率提高 数据总线宽度增加 串行总线结构 2. 存储器 存储容量增大(程序、数据） 采用FLASH存储器 程序加密化 在系统编程（ISP） 19 单片机原理及其应用 扬州大学 3. 片上 片上I/O 加强并口驱动能力 多种串口（I2C, SPI) 4. 外围电路内装化 A/D转换器 D/A转换器 Watchdog PWM 液晶驱动 5. 低功耗化 采用CMOS工艺 增加休眠模式 20 单片机原理及其应用 扬州大学 总结: 单片机今后将向多功能 、 高性 总结 : 单片机今后将向 多功能、 多功能 高速度、 低功耗、 低价格、 能 、 高速度 、 低功耗 、 低价格 、 外围 电路内装化以及片内存储器的容量增 加及FLASH存储器化发展 FLASH存储器化发展。 加及FLASH存储器化发展。 21 单片机原理及其应用 扬州大学 1.3 Intel MCS51系列单片机 系列单片机 MCS是Intel公司单片机的系列符号：MCS-48, MCS51, MCS-96。 MCS51系列: 8031，8051，8751及低功耗型 80C31,80C51,87C71 其他公司的51单片机 Intel公司转让8051内核给许多半导体公司: PHILIPS,ATMEL,DALLAS等。他们的产品在指令系 统上与MCS-51兼容。因为都使用CHMOS工艺，称 其为80C51系列单片机。而不称其为MCS-51系列单 片机 22 单片机原理及其应用 扬州大学 基本型 ? 8031：CPU, 128B RAM, 21个SFR, 4个并行I/O， 串口，2个16B T/C, 片内无ROM。 ? 8051：在8031上加了4KB ROM。 ? 8751：在8031上加了4KB EPROM。 8031+4KB EPROM=8751（功能上） 增强型(52子系列) ? 8032，8052，8752 256B RAM, 3个16B T/C ? 8052, 8752 8k ROM 低功耗型 80C31, 80C51, 87C51 8051 : 630mW 80C51: 120mW 23 单片机原理及其应用 扬州大学 专用型 ? 8044、8744 增加 bitbus 串行接口 其它公司的FLASH型 ? AT89C51: 片内有4KB FLASH ROM, 与8051完全 兼容。（AT89S51, 可以串行编程。） ? P89C51RX2xx: 1664KB FLASH ROM, 5121024B RAM, PWM 24 单片机原理及其应用 扬州大学 片内存储器（字节） 系列 无 Intel 51 子系列 Intel 52 子系列 ATEML 89C系列 (常用型) 片内ROM 有ROM 有EPROM 片内 RAM 128 字节 定时器 计数器 并行 I/O 串行 I/O 中 断 源 8031 80C31 8032 80C32 8051 80C51 (4K字节) 8751 87C51 (4K字节) 2x16 4x8位 1 5 8052 80C52 8752 87C52 256 字节 128 128/ 256 3x16 4x8位 1 6 (8K字节) (8K字节) 1051(1K)/2051(2K)/4051(4K) （20条引脚DIP封装） 89C51(4K)/89C52(8K) （40条引脚DIP封装） 2 2/3 15 32 1 1 5 5/6 25 返回 单片机原理及其应用 扬州大学 89c51 26 单片机原理及其应用 扬州大学 应用板 27 单片机原理及其应用 扬州大学 思考题与习题 1.1 什么是单片微型计算机?它与一般微型 计算机在结构上有何区别? 1.2 简述单片机的功能特点和适用领域。 1.3 什么工业级单片机? 28 单片机原理及其应用 应用展望： 1 设计一个异步电动机控制器 2. 设计一个单片机控制的电话录音和自动应答器 3. 设计一个单片机控制的指示牌 4. 设计一个温度控制箱 5. 设计一个粮库温度监视系统 6. 设计一个转速测量仪 7. 设计一个智能煤气表、电表、水表（三表合一） 8. 设计一个公共汽车自动报站器 9. 设计一个倾斜角度智能测量装置 10. 设计一个智能压力变送器 11. 设计一个小区巡更系统 12. 设计一个