单片机应用技术-基于51单片机的智能小车设计与开发 课件 项目1：初识单片机

单片机应用技术APPLICATIONTECHNIQUESFORMICROCONTROLLER《微控制器应用技术》课程团队模块一：开发应用基础项目1：初识单片机应用场景智能家居控制应用场景协作机器人控制应用场景项目1：初识微控制器/单片机微控制器微控制器（microcontroller）是将单芯片微型计算机和一些满足控制要求的电路单元集成在一个芯片上的单芯片控制器，也称为微控制单元（Micro-ControllerUnit，MCU）。单片机单片机是单芯片微型计算机（singlechipmicrocomputer）的简称，它将微型计算机中的微处理器、存储器、定时计数器、I/O接口、中断控制器和通信接口等主要部分集成在一个芯片上，来满足嵌入式应用。微处理器微处理器（MPU）通常表示一个功能强大的CPU，没有任何特定的计算目的，这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。基本概论微控制器（单片机）单片机使用时，通常嵌入相应的控制功能，并处于测控系统的核心地位，所以国际上通常把单片机称为“嵌入式控制器”或“微控制器”。我国习惯于使用“单片机”这一名称项目1：初识微控制器/单片机微控制器的问世是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。基本概论硬盘CPU内存显示器以太网口PS/2键盘鼠标USB并口通用式计算机系统其他外围LED数码管ADCDAC数字接口传感器数码管LCD屏等I/O口SRAMFlashROMCPU总线总线寄存器映射嵌入式计算机系统项目1：初识微控制器/单片机双列直插式

DIP封装贴片LQFP封装贴片SOP封装贴片QFN封装基本概论封装技术项目1：初识微控制器/单片机根据存储器结构根据数据总线宽度4位8位16位32位哈佛结构（Harvard）冯诺伊曼结构（VonNeumann）哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。哈佛结构的微处理器执行时可以预先读取下一条指令，通常具有较高的执行效率，程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度。冯诺伊曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。基本概论微控制器/单片机的分类项目1：初识微控制器/单片机CISC(ComplexInstructionSetComputer)RISC(ReducedInstructionSetComputer)一次性可编程（OTP）掩膜（MASK）EPROM／E2PROM闪存（Flash）CISC，复杂指令集计算机，其指令由汇编语言所组成，把一些原来由软件实现的常用的功能改用硬件的指令系统实现，编程者的工作因而减少许多。80C5l内核的8位微控制器采用就是CISC架构。RISC，精简指令集计算机，有一个简化的指令集，该指令集可以提高处理器的效率但是需要有更复杂的外部程序。基本概论微控制器/单片机的分类根据指令结构根据内嵌程序存储器的类型项目1：初识微控制器/单片机发展历程2Intel公司作为最早推出微处理器的公司，同样也是最早推出微控制器的公司。微控制器诞生于20世纪70年代中期，1976年Intel公司推出MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，为发展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基础。后来，Intel公司将MCS-51的核心技术授权给很多公司，Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司纷纷推出了基于80C5l内核的8位微控制器。这些各具特色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。这些产品都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来，所以这也是一直以来微控制器在我国被称为51单片机的原因。基于80C51内核的微控制器并没有停止发展的脚步，到现在出现了16位、32位等速度更快、性能更强的微控制器。发展历程项目1：初识微控制器/单片机除了8051内核单片机外，各种非8051单片机也得到了较为广泛的应用，目前应用较广泛是PIC系列与AVR系列单片机，它们具独特技术，已占有较大的市场份额。DSP（DigitalSignalProcessor)，与单片机相比，DSP的高速运算能力和多总线，处理的算法的复杂度和大的数据处理流量是单片机不可企及的。ARM系列，ARM是AdvancedRISCMachines的缩写。同时ARM也是设计ARM处理器的美国公司的简称。ARM有很多系列：ARM7、ARM9、Cortex等等。FPGA（FieldProgrammableGateArray），它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，可以将单片机集成之上，形成SOC（SystemonaChip），基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。发展历程项目1：初识微控制器/单片机单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活地构成各种应用系统，如工业自动检测监视系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。单片机应用系统具有简单方便，易掌握和普及，功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强等优点。而且体积小，很容易地嵌入到系统之中，以实现各种方式的检测、计算或控制，这一点，一般微机系统根本做不到。发展历程单片机特点单片机应用项目1：初识微控制器/单片机工业生产日常生活军事设备科研仪表仪器涵盖多种智能化应用场合单片机能做什么？控制与简单计算！日常生活中所谓“微电脑控制”场合的核心就是单片机单片机的应用场合有哪些？应用场合项目1：初识微控制器/单片机1LED显示屏工作原理LED发光二极管构成显示屏的像素点单片机负责逐点或逐行扫描，并与电脑通信获取图片信息应用场合项目1：初识微控制器/单片机2主要用途用于环境监测、工矿企业、科学研究、水产养殖场等场合的pH值的测定工业仪表（PH/ORP仪表）工作原理读取PH传感器的模拟信号，内部处理后显示在LCD上应用场合项目1：初识微控制器/单片机3各种数码产品应用场合项目1：初识微控制器/单片机4智能小车巡线避障APP遥控自动回充电力巡检小车AGV智能搬运小车应用场合项目1：初识微控制器/单片机纯数字系统框图应用场合单片机的系统框图数字输入设备数字输出设备单片机项目1：初识微控制器/单片机模数混合系统框图数字输入设备举例：按键、键盘等数字输出设备举例：LED、数码管、点阵等模拟输入举例：超声、光敏等各类模拟输出型传感器模拟输出举例：呼吸灯、电机调速、阀门连续控制等应用场合微控制器/单片机的系统框图模数转换器模数转换器单片机模拟信号处理电路模拟输入模拟信号处理电路模拟输出数字输入设备数字输出设备项目1：初识微控制器/单片机单片机是基础也是核心应用场合单片机的应用物理学电学基础模拟电路数字电路单片机ARM,DSP,CPLD,FPGA…万用表PCB工艺存储器组合逻辑AVR430ARM+DSP+CPLD+FPGA综合应用电压电流电阻电阻电容电感数制码值C语言汇编语言ARM728