单片机原理与应用技术(第2版) 清华大学出版社第1章

1、单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社1清华大学出版社清华大学出版社单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社2单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术课程介绍课程介绍信息处信息处理理 单片单片机机 单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业的学生，以及相关专业技术人员必须掌握的技术。专业的学生，以及相关专业技术人员必须掌握的技术。 体积小体积小 功能功能全全 性价比高性价比高 工业控工业控制制 家用电家用电器

2、器 通信设备通信设备 尖端武器尖端武器 单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社3 全国电子设计竞赛 培养学生创新思维和实践能力培养学生创新思维和实践能力20092009年全国大学生电子设计竞赛辽宁赛区一等奖年全国大学生电子设计竞赛辽宁赛区一等奖单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社4 全国飞思卡尔杯智能汽车竞赛20112011年第六届全国飞思卡尔杯智能汽车竞赛创意组一等奖、二等奖年第六届全国飞思卡尔杯智能汽车竞赛创意组一等奖、二等奖培养学生创新思维和实践能力培养学生创新思维和实践能力单片机原

3、理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社520112011年第六届全国飞思卡尔杯智能汽车竞赛参赛选手年第六届全国飞思卡尔杯智能汽车竞赛参赛选手培养学生创新思维和实践能力培养学生创新思维和实践能力单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社6超声波发射和接收一体化机超声波发射和接收一体化机 培养学生创新思维和实践能力培养学生创新思维和实践能力单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社7能汉字显示的显示屏和实时时钟板能汉字显示的显示屏和实时时钟板培养学生创新思维和

4、实践能力培养学生创新思维和实践能力单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社8电子万年历电子万年历 培养学生创新思维和实践能力培养学生创新思维和实践能力单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社9 1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述 1.2 1.2 单片机的特点及分类单片机的特点及分类 1.3 1.3 单片机的应用领域单片机的应用领域 小结小结第1章 单片机基础知识单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社10 微处理器的集成度每微处理器

5、的集成度每隔隔18个月就会翻一番，芯个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍片的性能也随之提高一倍-摩尔定律摩尔定律Gordon E. MooreIntel公司的创始人之一公司的创始人之一单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社12Centre Porcess Unit，是小型或微型计算机的核心，负责数据的运算与控制。除微处理器外，还需有存储器、输入输出接口(如键盘、显示器、打印机)等外围电路与之协同工作的一个完整的系统。统称系统机，以功能的通用性与完整性

6、，及应用的开放性为突出特征。PC机：机：典型的系统机。(Personal Computer)简称单片机，以满足一定要求的基本功能或少量的特殊功能部件，包括CPU、RAM、ROM、定时/计数器、及各种I/O接口电路集成于一片芯片上为突出特征。正在发展之中的片上完整系统。单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社13Single Chip Microcomputer，常用，但不够准确Microcontroller Unit，比单片机更准确一些，但不够流行Enbedded MicroprocesserEnbedded Microcontroller，时

7、髦，准确，正在流行单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社14单板机单板机单片机单片机系统机（多板机）系统机（多板机） 三种应用形态的比较三种应用形态的比较 ： 单片机的概念：单片机的概念：单片机即单片微型计算机，它是将单片机即单片微型计算机，它是将CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时、定时/ /计数器和多种计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机也称为单片机也称为微控制器微控制器(MiCrocontroller(MiCrocontroller Unit, Unit,

8、MCU)MCU)、嵌入嵌入式控制器式控制器(Embedded MiCrocontroller(Embedded MiCrocontroller Unit, EMCU) Unit, EMCU)。单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述1.1.1 1.1.1 单片机的发展过程单片机的发展过程单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述，Intel公司推出公司推出MCS-48系列单片机。系列单片机。特点：特点：

9、8位位CPU、并行、并行I/O口、口、8位定时器、片内小位定时器、片内小容量的容量的RAM、ROM、寻址空间小于、寻址空间小于4KB、简单的中断处、简单的中断处理机制、无串行口理机制、无串行口单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述，Intel公司推出公司推出MCS-51系列单片机。系列单片机。特点：外部总线规范化特点：外部总线规范化(16位地址总线，寻址空间位地址总线，寻址空间64KB；8位数据总线；增加串行总线；控制总线位数据总线；增加串行总线；控制总线)，8位位CPU、并行、并行I/O口、口

10、、16位定时器、片内位定时器、片内RAM、ROM容量增大、多级中断处理机制、位操作功能、片内特殊容量增大、多级中断处理机制、位操作功能、片内特殊功能寄存器功能寄存器SFR(建立了外围功能电路的建立了外围功能电路的SFR集中管理集中管理模式模式)单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述，Intel公司推出公司推出MCS-96系列单片机。系列单片机。特点：特点：16位位CPU、增加、增加8路路10位位A/D、PWM型型D/A等等同期间，不同厂家同步推出了相应的单片机机型：同期间，不同厂家同步推出了相应

11、的单片机机型：Motorola公司的公司的M6800系列系列Zilog公司的公司的Z8系列系列Rockwell公司的公司的6500系列系列单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社19，Intel公司公开了公司公开了8051内核。内核。特点：特点：8051兼容型单片机，形成了百花齐放的局面，成为单兼容型单片机，形成了百花齐放的局面，成为单片机的发展方向。片机的发展方向。1、增加片内功能、增加片内功能(如存储容量与方式、如存储容量与方式、WDT、程序保密系统、程序保密系统、A/D、D/A、电压、电压比较器、比较器、LED/LCD/VFD显示器驱动、

12、显示器驱动、I2C/CAN/USB总线总线)2、提升性能、提升性能(CMOS化、提高运行频率、化、提高运行频率、RISC结构运行、低功耗、宽电压、程序结构运行、低功耗、宽电压、程序串行下载串行下载ISP、增大寻址空间、增大寻址空间)3、降低成本、降低成本(紧凑型紧凑型)、低价格、低价格 代表：代表：ATMEL公司的公司的 89c51、89c2051Philips公司的公司的8Xc51WENBOND公司的公司的W78c511.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社201.1.2 1.1.2 单片机的发

13、展趋势单片机的发展趋势1.1 1.1 单片机的发展概述单片机的发展概述 CMOSCMOS化化单片机将具有更低的单片机将具有更低的功耗功耗、更低的、更低的电压电压。 高性能化高性能化精简指令集精简指令集( (RISCRISC) )结构和结构和流水线技术流水线技术将得将得到广泛应用到广泛应用 。 高可靠性高可靠性提高单片机的抗电磁干扰能力提高单片机的抗电磁干扰能力 。 大容量化大容量化扩大片内存储器容量。扩大片内存储器容量。 多功能化多功能化把众多的各种外围功能器件集成在片内，把众多的各种外围功能器件集成在片内，如模如模/ /数转换器、数数转换器、数/ /模转换器、液晶显示驱动器模转换器、液晶显示

14、驱动器 等。等。 串行扩展技术串行扩展技术 SPISPI、I2CI2C、MicrowireMicrowire、1-Wire1-Wire等串等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化。机系统结构更加简化。单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社21 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 实时控制功能特别强，其实时控制功能特别强，其CPUCPU可以对可以对I/OI/O端口直端口直接进行操作，接进行操作，位操作能力位操作能力更是其它计算机无法比更是其它计算机无法比拟的。另外，

15、由于拟的。另外，由于CPUCPU、存储器及、存储器及I/OI/O接口接口集成在集成在同一芯片内同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送，各部件间的连接紧凑，数据在传送时时受干扰的影响较小受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，且不易受环境条件的影响，所以单片机的所以单片机的可靠性非常高可靠性非常高。1、单片机的特点、单片机的特点1.2 1.2 单片机的特点及分类单片机的特点及分类单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社22体积小、价格低、易于产品化体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机单片机芯片即是一台完整的微型计算

16、机，对于批量大，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少。个或更少。从而使应用系统的从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简印制板减小、接插件减少、安装简单方便。单方便。单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社23 2

17、2、单片机的分类单片机的分类1.2 1.2 单片机的特点及分类单片机的特点及分类通用型单片机把可开发的内部资源全部提供给用户，内部资源丰富、通用型单片机把可开发的内部资源全部提供给用户，内部资源丰富、性能全面、适应性强。专用型单片机针对某些产品的特定用途而制性能全面、适应性强。专用型单片机针对某些产品的特定用途而制作，是作，是MCUMCU发展的一个趋势。发展的一个趋势。单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社24表表1 1 - - 1 1 常常 用用8 8 位位 单单 片片 机机 性性 能能 表表公司系列片内ROM片内 RAM寻址范围并行口串行

18、口定时器/计数器中断MCS-48IK/4K64/256B4KB38 位/182MCS-514K/8K128/256B64KB48 位URAT2165/68XC51FX8/32K256B64K48 位URAT3167Intel8XC51GB8K256B64K68 位2URAT3161568012K/4K128/256B64K38 位15 位UART316位268051K/4K64B/112B2K/8K28 位14 位/18 位1/4Moto-rola68HC11A8K256B64K22-38位1SCI1SPI16 位 3-IC5-OC， RTI20ZilogZ82K/4K124B64K81 位4

19、4 位18 位UART28 位6FairchildF8/64K4K28 位/NECUPD78XX4K/6K128/256B64K68 位UART112位3TITMS70002K/12K128B64K48 位UART1/213位2/6NS80702K/2.5K64B/128B64/128K58 位UART/Philips8XC5528K256B64K68 位UART316位15单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社25表表 1-2 1-2 1616 位单片 机性 能表位单片 机性 能表公司ThmsonIntelNSNEC型号682000MCS-

20、96BPC16040783XX片内 ROM4KB8KB4KB8KB片内 RAM256K232B256B256B中断源158815串行口异/同步异步异步异步A/D无810 位无48 位PWM 输出有有有Watchdog定时器借用通用计数器有有有计数器316216816216高速 I/O无HSIO有有DMA无无无8 个宏通道单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社26由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。单片机应用的主要领域有：1） 智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提

21、高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。2） 办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。3） 汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。1.3 1.3 单片机的应用领域单片机的应用领域单片机原理与应用技术（第单片机原理与应用技术（第2 2版）清华大学出版社版）清华大学出版社274） 商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。5） 工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。