单片机原理与接口技术

1、单片机原理与接口技术课件 第1页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二单片机原理与接口技术本课程的教学目的 通过理论学习与实验，正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软、硬件技术分析和解决实际问题，为以后单片机的应用与开发打下良好的基础，也是进一步掌握计算机原理和有关接口知识重要环节。第2页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/52单片机原理与接口技术第1章 概 述了解单片机与微型计算机的区别。熟悉单片机的组成结构。熟悉单片机的特点与指标。了解单片机的发展历史、常用产品及应用领域。了解单

2、片机基本应用系统的组成。 第3页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/53本 章 目 录1.1 微型计算机的基本结构1.2 单片机的基本结构1.3 单片机的重要指标1.4 单片机的发展历史和产品类型1.5 单片机的特点及应用1.6 单片机技术相关网站第4页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/541.1 微型计算机的基本结构微型计算机-微处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，再配以适当的输入/输出设备。第5页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/551.1 微型计算机基

3、本结构控制器是计算机的控制核心，它负责从内部存储器中取出指令并对指令进行分析、根据指令发出控制信号，控制输入、输出、运算器、存储器等功能部件协调工作。中央处理器(CPU)运算器又称算术逻辑部件（Aithmctieal Logic Unit，ALU） ，完成算术运算和逻辑运算。第6页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/56存储器用于存储程序和数据。存储器根据其位置不同可分为两类：内部存储器和外部存储器。1.1 微型计算机基本结构内部存储器(简称内存)和CPU直接相连，存放当前要运行的程序和数据，故称主存储器(简称主存)。外部存储器(简称外存)，主要用于保存暂时不用

4、但又需长时间保留的数据和程序。存放在外存的程序必须调入内存才能运行。第7页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/57输入/输出接口(I/O)CPU与外设之间相连的接口电路，外设必须通过接口才能和CPU相连。1.1 微型计算机基本结构 输入和输出设备人和计算机进行信息交流的输入和输出设备。如：键盘、鼠标、显示器、打印机等。第8页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/58总线是控制器、运算器、存储器、I/O接口之间相连的一组线。1.1 微型计算机基本结构数据总线 DB地址总线 AB控制总线 CB第9页，共21页，2022年，5月20日，2

5、点36分，星期二2022/9/591.2 单片机的基本结构单片机-CPU、RAM、ROM、I/O接口电路、定时/计数器、中断系统以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中构成一个单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），也称微控制器（Micro Controller Unit-MCU）。中断控制器第10页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/5101.3 单片机的几个重要指标位数存储器容量I/O口速度工作电压功耗温度第11页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/5111.4 单片机的发展历史和产品类型单片机的发

6、展历史 单片机发展非常迅速，自1971年美国intel公司首先研制出4位单片机4004以来，它的发展大致可分为三个阶段。 第一阶段（19761978年）：初级8位阶段，以Intel公司的MCS-48系列为代表，此单片机具有8位CPU、并行I/O端口、8位计数器，寻址范围不大于4KB，没有串口。第12页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/5121.4 单片机的发展历史和产品类型第二阶段（19781982年）：高性能8位单片机阶段，如Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z-8等。该类单片机具有串口、中断处理系统、16位计

7、数器，RAM、ROM容量增大，寻址范围可达64KB。第三阶段（1982至今）： 16与32位单片机阶段，如Intel公司的16位单片机MCS-96系列，32位单片机ARM系列。第13页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/513Intel公司开发的MCS-51系列单片机，其代表芯片包括HMOS（高速高密度）工艺的基本型8051/8751/8031和增强型8052/8752/8032；CHMOS（低功耗高速高密度）工艺的芯片80C51/87C51/80C31和80C52/87C52/ 80C32，这些统称为51系列单片机。80C51是MCS-51系列中CHMOS工艺

8、的一个典型产品，其它厂商以8051为内核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。该系列单片机产品种类繁多，应用广泛。MCS-51系列单片机1.4 单片机的发展历史和产品类型第14页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/514以Intel公司的80C51系列开发的产品有：Atmel公司的AT89系列；宏晶公司的STC89系列；Siemens公司的C500系列； LG公司的GMS90/97系列；ADI公司的ADC8xx系列； Cygnal公司的C8051F系列； Maxim公司的DS89C420系列；Philips公司的80C51、80C552系列；Win

9、bond（台湾华邦）的W78C51、W77C51系列。后来推出的非80C51系列的主要产品有：IntelMCS-96；MicrochipPIC； Zilog公司的Z86系列；德州仪器的TMS370和MSP430F系列；美国半导体公司NSCOP8系列； Atmel公司的AT90系列；以及Motorola、ARM、NEC、EPSON、 Ubicom东芝、三星、富士通、台湾义隆电子等单片机。1.4 单片机的发展历史和产品类型第15页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/515单片机的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强； （2）控制功能强，运行速度快，使用灵活； （3）体

10、积小、重量轻、价格低、功耗小； （4）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般ROM在8KB以下，内RAM在256B以内。但易扩展，易于开发。1.5 单片机的特点及应用第16页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/516单片机应用领域 单片机是应工业测控的需要而诞生的,它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的。主要应用领域： 智能化产品 智能化仪表 智能化测控系统 智能化接口 1.5 单片机的特点及应用 单片机系统-以单片机为核心扩展其它电路构成具有一定应用功能的系统称为单片机系统。第17页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/51

11、71.5 单片机的特点及应用单片机应用举例 （基于单片机水塔水位检测控制系统） 当水位上升达到上限时，B、C棒与A棒导电，从而与+5V电源连通。b、c两端均呈高电平状态，这时应使电机和水泵停止工作，不再给水塔供水。当水位降到下限以下时，B、C棒不与A棒导电，从而断开与+5V电源的连通。b、c两端均呈低电平状态。这时应启动电机，带动水泵工作给水塔供水。当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导电，而C棒不与A棒导电。b端呈高电平状态，c端呈低电平状态。这时无论是电机已在运转还是停止，都应维持电机和水泵的现有工作状态，直到水位上升到水位上限或下降到水位下限。 第18页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/5181.5 单片机的特点及应用 单片机控制器 第19页，共21页，2022年，5月20日，2点36分，星期二2022/9/5191.6 单片机技术相关网站在Internet上很多有关单片机技术的网站，其中有大量的关于各种单片机的技术和应用信息，下面列出一些常见的网址供读者参考。 周立功单片机（） 武汉力源（） 中源单片机（） 嵌入开发网（） 51单片机（） 单片