微机原理与应用-00 绪论讲述

1、南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 授课教师授课教师 王宏涛王宏涛 ( 84892503 84892503 , 15 15 B412B412 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 教材及参考资料教材及参考资料 q很多，注意是很多，注意是MCS-51单片机单片机 q李朝青主编，单片机学习辅导测验及李朝青主编，单片机学习辅导测验及 解答讲义，北京航空航天大学出版社，解答讲义，北京航空航天大学出版社， 2003年年 南京航空航天大学机电学院机

2、械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 学习目标学习目标 q第一层次：通过考试第一层次：通过考试 听课、看书、思考、做作业。听课、看书、思考、做作业。 q第二层次：初级应用第二层次：初级应用 开发工具的运用：仿真软件（开发工具的运用：仿真软件（keil C 、 proteus 、wave）、仿真器；）、仿真器； 较大程序编程能力。较大程序编程能力。 q第三层次：高级应用第三层次：高级应用 电路板制作工具电路板制作工具 （Protel， OrCAD）；）； 系统综合能力；多方面知识综合运用能力；系统综合能力；多方面知识综合运用能力； 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与

3、应用微机原理与应用课件课件 考核方式考核方式 作业 10作业 10 实验 10实验 10 出勤 10出勤 10 考试 70考试 70 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 课程特点课程特点 课程内容课程内容: :学习单片机硬件、软件的工作原学习单片机硬件、软件的工作原 理与相关知识。理与相关知识。 课程特点课程特点: :理论与实际联系非常紧密的课程理论与实际联系非常紧密的课程, , 课程内容更新极快。课程内容更新极快。 内容多，学时少，进度快，难度大，内容多，学时少，进度快，难度大， 应用广。应用广。 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应

4、用微机原理与应用课件课件 给同学的几点建议给同学的几点建议 学习的精髓在于交流、借鉴和发展学习的精髓在于交流、借鉴和发展 抓住教学过程中的环节抓住教学过程中的环节 上课上课 作业作业 实验实验 收获与时间成正比收获与时间成正比 请及时反馈意见，以便教学相长请及时反馈意见，以便教学相长 南京航空航天大学机电学院 第第0章章 单片机概述单片机概述 计算机的分类、发展及应用计算机的分类、发展及应用 单片微型计算机的概念单片微型计算机的概念 单片微型计算机的发展和应用单片微型计算机的发展和应用 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 0-1 计算机的分类与发展计算

5、机的分类与发展 q1943年美国宾夕法尼亚大学受美国陆年美国宾夕法尼亚大学受美国陆 军部资助研制用于弹道计算的计算机军部资助研制用于弹道计算的计算机 q1946，ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) q1946-1958，电子管计算机，电子管计算机 q1958-1964，晶体管计算机，晶体管计算机 q1964-1971，集成电路计算机，集成电路计算机 q1971-大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机 n越来越大越来越大: :小小中中大大巨巨 n越来越小越来越小: :微型化微型化 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系

6、微机原理与应用微机原理与应用课件课件 第一台计算机第一台计算机 ENIAC 1946年研制年研制 ,18800个电子管个电子管,1500个继电器，体积个继电器，体积 3000立方英尺立方英尺,重重30吨吨,占地占地170m2 ,功耗功耗150kw/h, 运算速度运算速度 5000次次/秒秒,乘法乘法56次次/秒秒,造价造价100多万美多万美 元元- 昂贵的庞然大物。不具备内存储功能昂贵的庞然大物。不具备内存储功能,为重为重 新计算一个问题往往需几天时间改变线路。新计算一个问题往往需几天时间改变线路。 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 冯冯诺依曼思想诺

7、依曼思想 q1946年年提出提出“程序存储程序存储”和和“二进制运算二进制运算”思思 想想 q构建了计算机组成的经典结构：构建了计算机组成的经典结构：运算器运算器、控制控制 器器、存储器存储器、输入设备和输出设备输入设备和输出设备。 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 Intel 4004 微处理器微处理器 q1971年年1月，月，Intel公司与日本商业通讯公司合公司与日本商业通讯公司合 作研制台式计算器，将原始方案的十几个芯作研制台式计算器，将原始方案的十几个芯 片压缩成三个集成电路芯片。片压缩成三个集成电路芯片。 q世界上第一块世界上第一块4位微

8、处理器芯片，包含位微处理器芯片，包含2300个个 晶体管，尺寸晶体管，尺寸3mm4mm，计算性能远超过，计算性能远超过 ENIAC，售价，售价200美元。美元。 q1971年年11月，月，Intel推出推出MCS-4微型计算机系微型计算机系 统（包括统（包括4001 ROM芯片、芯片、4002 RAM芯片、芯片、 4003移位寄存器芯片和移位寄存器芯片和4004微处理器）微处理器） 程序存储器 数据存储器 运算器、控制器 和寄存器 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 微型计算机发展的微型计算机发展的 摩尔定律摩尔定律 芯片的容量每芯片的容量每1818到

9、到 2424个月增加一倍个月增加一倍 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 1. 微机的基本概念微机的基本概念 q微处理器微处理器：运算器和控制器：运算器和控制器(CPU)等集成在一块芯片等集成在一块芯片 q微处理机微处理机：微处理器：微处理器(CPU)+存储器存储器(RAM/ROM) q微型计算机微型计算机：微处理机：微处理机+I/O接口接口+总线总线 q微型计算机系统微型计算机系统：微型计算机：微型计算机+外部设备外部设备+软件软件 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 2. 微机系统微机系统 微型计算机系统微

10、型计算机系统 硬件硬件 微型计算机微型计算机 （主机主机） CPU 软件软件 外围外围 设备设备 运算器运算器 控制器控制器 存储器存储器 RAM (random access memory)(内存内存) ROM (read only memory) (硬盘硬盘) 外部外部 设备设备 辅助辅助 设备设备 输入设备输入设备 键盘、扫描仪键盘、扫描仪 输出设备输出设备 显示器、打印机显示器、打印机 辅助存储器辅助存储器 磁带、磁盘、光盘磁带、磁盘、光盘 I/O接口接口 总线总线 AB、DB、CB 系统软件系统软件 操作系统，编辑、编译程序操作系统，编辑、编译程序 应用软件应用软件 科学计算，工业控

11、制，数据处理科学计算，工业控制，数据处理 程序设计语言程序设计语言 机器语言、汇编语言、高级语言机器语言、汇编语言、高级语言 电源电路电源电路 时钟电路时钟电路 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 3. 微机的形态微机的形态 多板机多板机 单板机单板机 单片机单片机 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 多板机多板机 将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和总线接口接口电路和总线接口 等组装在一块主机板（即微机主板）上，等组装在一块主机板（即微机主板）上， 通过系统总线和其通过系统总线和其 它多块外设适配板它

12、多块外设适配板 卡，连接键盘、显卡，连接键盘、显 示器等设备。示器等设备。 工业工业PC机也属于多机也属于多 板机。板机。 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 单板机单板机 q将将CPU、存储器、存储器、I/O接口及部分接口及部分 I/O设备安装在一个印刷线路板上，设备安装在一个印刷线路板上， 称为单板机（称为单板机（Z80） 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 单片机单片机 qSingle chip microcomputer: 单片机单片机 qMCU: Microcontroller （Micro Cont

13、roller Unit）微控制器微控制器 qEmbedded MCU:嵌入式控制器嵌入式控制器 将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路及定接口电路及定 时时/计数器等集成在一块硅芯片中的计数器等集成在一块硅芯片中的 微型计算机。称为单片微型计算机。微型计算机。称为单片微型计算机。 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 微机应用形态：桌面和嵌入式微机应用形态：桌面和嵌入式 系统机系统机 q桌面应用桌面应用： 通用计算机通用计算机 数据处理数据处理 办公自动化办公自动化 辅助设计辅助设计 科学计算科学计算 单片机单片机 q嵌入式应用嵌入式应用： 专用计算

14、机专用计算机 智能仪表智能仪表 智能传感器智能传感器 智能家电智能家电 智能办公设备智能办公设备 汽车及军事电子设备汽车及军事电子设备 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 0-2 单片机的发展和应用单片机的发展和应用 1.单片机的发展单片机的发展 时间时间阶段阶段芯片芯片 CPU (bit) ROM (KB) RAM (B) I/O 定时定时/ 计数器计数器 中断中断 串口串口 19741976初级阶段初级阶段 F8 + 3851 8164 19761978低性能阶段低性能阶段MCS-4881648*38*12- 1978现在现在性能完善阶段性能完善阶

15、段 MCS-5184128 8*4 16*251 1982现在现在 微控制器化阶段微控制器化阶段MCS-96 168232 8*5 16*281 8路路10位位ADC，1路路PWM，高速，高速I/O部件部件 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 2. 典型单片机产品典型单片机产品 与与Intel MCS-51兼容的主流机型有：兼容的主流机型有： qATMEL公司公司 o 融入融入Flash存储器技术的存储器技术的AT89C51系列系列 q Philips公司公司 o 80C51、80C552系列系列 q华邦公司华邦公司 o W78C51、W77C51高速

16、低价系列高速低价系列 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 qADI公司公司 o ADC8xx高精度高精度ADC系列系列 q LG公司公司 o GMS90/97低压高速系列低压高速系列 q Maxim公司公司 o DS89C420高速（高速（50MIPS）系列）系列 qCygnal公司公司 o C8051F系列高速系列高速SOC单片机单片机 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 3. MCS-51系列单片机系列单片机 q基本型基本型 8031/8051/8751 q增强型增强型 8032/8052/8752 q低功

17、耗型低功耗型 80C31/80C51/ 87C51 q专用型专用型 8044/8744 q超超8位型位型 80C552/ 87C552/ 83C552 q片内闪烁存储器型片内闪烁存储器型 89C51 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 51系列单片机的功能特性系列单片机的功能特性 重点介绍重点介绍AT89C51 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 4. 单片机的应用特点单片机的应用特点 q体积小体积小：基本功能部件满足要求：基本功能部件满足要求 q可靠性高可靠性高：适应温度范围宽，易采取电磁屏蔽：适应温度范围宽

18、，易采取电磁屏蔽 q功能强功能强：实时响应速度：实时响应速度 q使用方便使用方便：硬件设计简单；提供开发具资料：硬件设计简单；提供开发具资料 q性能价格比高性能价格比高：电路板小；接插件少：电路板小；接插件少 q易产品化易产品化：研制周期短：研制周期短 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 5. 单片机的应用领域单片机的应用领域 q智能仪器仪表智能仪器仪表 q机电一体化产品机电一体化产品 q实时工业控制实时工业控制 q分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块 q家用电器家用电器 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 微机原理与应用微机原理与应用课件课件 6. 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 q性能更高、功能更强的性能更高、功能更强的16位和位和32位机发展位机发展 q对高档对高档8位机进行改进（应用更广）位机进行改进（应用更广） qMCS-51兼容兼容8位机的主要改进有：位机的主要改进有： o 价格更低价格更低，因为成本降低。，因为成本降低。 o 使用方便使用方