单片机控制技术.ppt

1、单片机控制技术,任课教师：张春芝 机电工程系机电教研室,第1章单片机概述,本章内容,什么是单片机？,单片机的应用和发展,单片机应用系统,单片机特点及分类,单片机中的数制和码制,一、什么是单片机,1、微型计算机硬件结构 常见的微机外形,微型计算机硬件结构 ,内部结构,硬件系统构成微机的实体和装置,软件系统微机系统所使用的各种程序的总称,软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。,微型计算机系统,单片微型计算机将中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、并行I/O接口、定时器/计数器及串行通信接口等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机，简称单片机。

2、单片机实质上就是一个芯片。,2、单片微型计算机,通用型和专用型单片机,通用型单片机把可开发的内部资源，如RAM、ROM、I/O等功能部件全部提供给用户。用户可以根据需要，利用单片机的内部资源，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外部接口电路及其它外围设备，来满足各种不同需要的测控系统。 专用型单片机为特定产品或某种测控应用而专门进行设计的。在设计中，已经对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑，综合优势明显，是今后单片机发展的一个重要方向。,二、单片机应用系统,单片机应用系统由硬件和软件组成,硬件是应用系统的基础。,软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完

3、成应用系统所要求的任务。 单片机程序设计语言： 机器语言 汇编语言 高级语言,注：本课程的重点,1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。,2.掌握软件设计与调试的基本技能。,单片机应用技术是指以单片机技术为核心构成的智能型电子测控技术。 单片机应用十分广泛，随着技术和应用的进步，单片机应用技术已发展成为当今的嵌入式系统应用技术。 嵌入式系统是指将单片机嵌入到某种具体设备中去，实现该设备要求的具体测控任务的应用系统。国家级期刊单片机与嵌入式系统应用，比较集中的反应了国内这个技术学科发展的现状。,三、单片机的特点及分类,1. 单片机的特点,体积小，重量轻,电源单一，功耗低,功能强，价格低,运行速

4、度快，抗干扰能力强，可靠性高,2、单片机分类, CPU处理字的长度：4位机、8位机、16位机和32位机。 目前8位单片机仍是单片机的主流机型。 从使用的范围分：通用的单片机和专用的单片机。按所能适应的环境温度分为：民用级、工业级和军用级。,主要的产品：, 美国微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列； 美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列； 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列； 美国齐洛格公司的Z8系列； 日本NEC公司的PD78系列。,1. 单片机应用,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,四、单片机的应

5、用和发展, 第一阶段（19741978）：初级单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48系列单片机为代表。这个系列的单片机在片内集成了8位CPU、并行I/O口、8位定时器/计数器、RAM等，无串行I/O口，寻址范围不大于4KB。 第二阶段（1978一1983）：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6800系列和Zilog公司的Z8等。这个阶段的单片机均带有串行I/O口，具有多级中断处理系统，定时器/计数器为16位，片内RAM和ROM容量相对增大，且寻址范围可达64KB。,单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位机和32位机。,2、单片机的发展,单

6、片机的发展, 第三阶段（1983一1988）：8位单片机的巩固发展及16位单片机推出阶段。16位单片机除了CPU为16位外，片内RAM增加为232B，片内ROM增加为8KB，且带有高速输入/输出部件、多通道10位A/D转换器，具有8级中断等。允许用户采用面向工业控制的专用语言。 第四阶段（1988一现在）：32位单片机推出阶段。 32位单片微机系列。具有极高的集成度，内部采用新颖的RISC（精减指令系统计算机）结构，CPU可与其他微控制器兼容，主频频率可达32MHz以上，指令系统进一步优化，运算速度可动态改变，设有高级语言编译器，具有性能强大的中断控制系统、定时/事件控制系统、同步/异步通信控

7、制系统。,单片机的发展趋势,1、CPU的改进。采用双CPU和提高频率改进CPU的处理能力；增加数据总线宽度；采用流水线结构；采用串行总线结构。 2、存储器的发展。ROM容量由4K、8K到32K、64K，RAM容量由256B到1K或4K；内部ROM由无ROMEPROMEEPROM FLASH ROM。 3、外围电路内装化。可以把众多的外围电路集成在片内，像A/D转换器、D/A转换器、电压比较器、DMA控制器、PWM发生器等。 4、低功耗、宽电压、高可靠性。不断采用的新工艺使得单片机的功耗由毫瓦降到微瓦；工作电压26V都可以正常运行。,五、单片机中的数制和码制,数制：是利用符号来计数的科学方法。数

8、制有很多种，但在计算机的设计与使用上常使用的则为十进制、二进制和十六进制。 （一）数制的基与权 数制所使用的数码的个数称为基，数制每一位所具有的值称为权。 1、十进制 十进制的基为“十”，即它所使用的数码为0到9共十个数字。 十进制中，每个（位）数字的值都是以该个（位）数字乘以基数的幕次来表示，通常将基数的幂次称为权，即以10为底的0幂、1幂、2幂等。 举例 435=410231015100,2、二进制 二进制的基为“二”，即其使用的数码为0、1，共二个。二进制各位的权是以2为底的幂，例如数1011，它相当于十进制的数是： 123022121120=11 由此可知，二进制中各位的权是： 23

9、22 21 20 8 4 2 1,3、十六进制 十六进制的基为“十六”，即其数码共有16个：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中AF相当于十进制数的1015。十六进制的权是以16为底的幂。,4、二一十进制 二一十进制数称为二进制编码的十进制数（Binary Coded Decimal），简称BCD码。 在BCD码中是用四位二进制数给09这十个数字编码。例如，十进制数94用BCD码表示即为10010100。,注意：为了区别以上四种数制，在数的后面加写英文字母来区别，例如：1011B、324D、7AH、l00l0l00BCD分别表示为二进制数（Binary）、十进制

10、数（Decimal）、十六进制数（Hexadecimal）二一十进制数。 通常对十进制可不加标志。十六进制数如是字母打头，则前面需加一个0。,（二）数制的转换 1、二、十六进制转换成十进制数 根据定义，只需将二、十六进制数按权展开后相加即可。 例：1111B123122121120 =15 0A4H101614160=164,3、BCD码与十进制的相互转换 按照BCD的十位编码与十进制的关系，进行转换。 例如： 0100 1001 0111 BCD=497,2、十进制数转换成二、十六进制数 十进制数转换成二进制数：除2取余。 十进制数转换成十六进制数：除16取余。,例1：试求十进制数215的二

11、进制数。 例2：试求十进制数45678所对应的十六进制数。,三）计算机中常用的编码 1、BCD码 BCD码（十进制数的二进制编码）BCD码(Binary Coded Decimal)是一种具有十进制权的二进制编码，即它是一种既能为计算机所接受，又基本上符合人们的十进制数运算习惯的二进制编码。 BCD码的种类较多，常用的有8421码、2421码、余3码和格雷码等，其中最为常用的是8421 BCD编码。因十进制数有10个不同的数码09，必须要有4位二进制数来表示，而4位二进制数可以有16种状态，因此它实际上是取了4位二进制数顺序编码的前10种，即0000B-1001B为8421码的基本代码，101

12、0B1111B未被使用，称为非法码或冗余码。8421 BCD编码表如表所示。 例如：583167表示成8421 BCD码的形式为 （010110000011.000101100111）BCD,2、ASCII编码 ASCII码诞生于1963年，是一种比较完整的字符编码，现已成为国际通用的标准编码，已广泛用于微型计算机与外设的通信。在微型计算机与ASCII码制的键盘、打印机、CRT等连用时，均以ASCII码形式进行数据传输。 ASCII码(American Standard Coded for Information Interchange)是“美国信息交换标准代码”的简称。它是用七位二进制数码来