单片机原理及应用(李肃义)cha

单片机原理及应用2014春季学期李肃义,Schedule,教材与参考资料何桥单片机原理及应用北京：中国铁道出版社。何立民编著MSC-51系列单片机应用系统设计北京：北京航空航天大学出版社。网络资料：单片机论坛、学习网等。,Schedule,教学安排讲课共40学时1-16周：周一第1，3，5，7周：周五地点：李206,210实验安排周末共8学时短学期2周实习地点：实验楼单片机实验室,Schedule,考试平时：5作业：10实验：15期中、期末：70要求请不要迟到、旷课记笔记，写作业（统一用A4纸）实验前要写好实验报告课代表？,本门课程创新思维的培养创新意识：擅于总结与提练，发现不足。敢想。创新能力：针对不足，博采众长，进行实践。敢做。敢想不是空想，要讲出道理。敢做也不是瞎做，要有目的。不要为了创新而去创新！,LED数码管设计电子时钟。,第一章绪论,1.1单片机概述,1.2典型单片机系列简介,教学目的和要求,了解单片机的发展概况、单片机的特点、单片机的应用领域以及典型单片机系列。重点掌握单片机的定义、51单片机的特点。,单片机概述,单片机:SingleChipMicrocomputer;微控制器:MicrocontrollerUnit,MCU定义：中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)定时器/计数器(Timer/Counter)I/O接口(Input/Outputinterface)等集成在一块芯片上，构成的一个单片微型计算机，简称为单片机。,单片机概述,单片机发展概况单片机作为微型机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。发展阶段：第一阶段（1976年1978年）：以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表。第二阶段（1978年1983年）：以Intel公司的MCS-51系列单片机为代表。第三阶段（1983年）：高档8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段。,单片机概述,发展趋势：大容量化：扩大片内存储容量单片机的高性能化：改进CPU的性能，加快指令运行速度，加强位处理功能等。小容量、低价格化：外围电路内装化：有可能把众多的各种外围功能器件集成在片内。,单片机概述,单片机的特点1.集成度高、体积小、可靠性高。2.有优异的性能价格比。3.控制功能强。4.系统配置较典型、规范。5.低功耗。,单片机概述,时钟OSC,程序存储器ROM,数据存储器RAM,中央处理器CPU,各种I/O,定时器/计数器,中断,单片机结构框图,单片机的应用领域1.单片机在智能仪器仪表中的应用体积小、功耗小、功能强等特点，故广泛应用于各类仪器仪表中。例如：多功能电位分析仪、温度测控仪、智能电度表、智能流速仪等。2.单片机在工业测控中的应用广泛用于工业过程监测、过程控制、工业控制器、机电一体化控制系统等。例如：MCS51单片机控制电镀生产线，温室的温度自动控制系统、报警系统控制、工业机器人的控制系统等。,单片机概述,单片机概述,3.单片机在日常生活及家电中的应用广泛地应用于日常生活中的智能电气产品及家电中。例如：洗衣机、电冰箱、电子秤等。4.单片机在计算机网络与通信技术中的应用单片机的通讯接口，为在计算机网络与通讯设备中的应用提供了良好的条件。例如：单片机控制的串行自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、单片机无线遥控系统等。5.在其它方面的应用单片机除以上各方面的应用外，它还广泛应用于办公自动化领域、汽车自动驾驶系统、计算机外部设备、航空航天器电子系统等。,单片机系列简介Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列产品；Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCII系列产品；NEC公司的UCOM87系列产品；Zilog公司Z8、Super8系列产品；Rockwell(美国洛克威尔)公司的6500、6501系列产品；Fairchild(仙童)公司和Mostek公司的F8、3870产品。,典型单片机系列简介,典型单片机系列简介,MCS-51系列单片机简介按照其存储器配置状态可分为三种：片内ROM型片内EPROM型外接EPROM型,典型单片机系列简介,按其功能则可分为以下几种类型：1.基本型该类型的典型产品是8051，其特性如下：8位CPU；片内RAM有128字节；片内ROM有4K字节；21个特殊功能寄存器；4个并行8位并行I/O口，1个全双工串行口；2个16位定时器/计数器；5个中断源、2个中断优先级；1个片内时钟振荡器和时钟电路。,典型单片机系列简介,2.增大内部存储器的基本型此种单片机的内部RAM和ROM容量比基本型单片机增大一倍。产品有8052AH、8032AH、8752BH。3.低功耗基本型这类产品型号中带有“C”字的单片机，采用CHMOS工艺，其特点为低功耗。产品有80C51BH、80C31BH、87C51。4.高级语言型如8052AHBASIC芯片内固化有MCSBASIC52解释程序。,典型单片机系列简介,5.可编程计数阵列（PCA）型两个特点：有5个比较/捕捉模块；有一个增强的多机通信接口。该类产品有83C51FA、87C51FA、83C51FB等。6.A/D型带有8路8位A/D；半双工同步串行接口；拥有16位监视定时器；扩展了A/D中断和串行口中断，中断源达到7个；具有振荡器失效检测功能。该类产品有83C51GA、80C51GA、87C51GA等。,典型单片机系列简介,7.DMA型。实现高速数据传送可分为两类。一类是DMA、GSC型，产品有83C152JA、80C152JA等。另一类产品是DMA、FIFO型，产品有83C452、80C452、87C452P。8.多并行口型增加了和P1口相同8位准双向P4口和P5口，还增加在内部具有上拉电阻的8位双向口P6口。该类产品有83C451、80C451。,典型单片机系列简介,16位单片机简介MCS96：Intel，适用于复杂的、实时性要求较高的自动控制系统、数据采集系统和高级智能仪器等。MSP430：TI，低功耗，抗干扰能力强，采用RISC。凌阳16位机：采用片上系统SoC，兼有DSP芯片功能。Freescale的MC9S12UF32、富士通的MB90F54X、日本PD70320、Atmel公司AT93C46/56/66等,ReducedInstructionSetComputing精简指令集运算,典型单片机系列简介,16位单片机有以下主要性能特点1.强功能的16位CPU。2.多位的A/D转换器(如96，10位)。3.增强I/O处理能力。4.增强中断系统。5.片内ROM和RAM进一步增大。,典型单片机系列简介,ARM内核单片机简介AdvancedRISCMachines，ARM是一家英国公司名只提供内核，不提供具体的芯片。高性能的32位嵌入式SoC设计中，几乎都使用ARM作为处理器核。与普通的单片机相比，其处理效率高很多。今后要从事电子高端设计，建议先学习51单片机，再从普通的单片机设计过渡到ARM以及嵌入式。,51单片机是学习其它单片机的基础。PIC单片机较稳定，MicroChip公司的产品。在要求稳定性高的应用中多采用用PIC单片机。AVR是ATMEL公司的产品，其性价比高，如果对系统稳定性要求不高，选择这一系列的单片机较好，哈佛结构、RISC、处理功能强、效率较高。,典型单片机系列简介,PLC：ProgrammableLogicController可编程逻辑控制器。具有更强的控制驱动能力