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1、1,单片机装调与实验,第一讲 概述,2,第一讲 概述,人员介绍 课程介绍 单片机基础知识 凌阳单片机硬件结构介绍 202.113.0.26 (电气电子实验中心网站) 202.113.0.26/dzgysx (电子工艺实习课程网站),3,人员介绍,苏寒松 李昌禄 谢亚利,概述,4,课程介绍,单片机原理及应用 第一章 单片机概述 第二章 单片机的基本结构 第三章 单片机的指令系统及汇编语言程序设计基础 第四章 单片机的中断与定时 第五章 单片机系统的扩展 第六章 单片机的串行接口及串行通信 第七章 单片机的接口技术 第八章 单片机控制系统设计与调试,概述,5,单片机装调及实验,1单片机基础理论、凌

2、阳单片机硬件结构介绍（4学时） 2凌阳61板结构介绍，元器件测试、焊接步骤讲解，凌阳61板焊接、测试（8学时） 3介绍单片机指令系统介绍，开发环境熟悉（2学时） 4用C语言和汇编语言实现输入输出实验（2学时） 5汇编语言实现定时器设置实验（2学时） 6汇编语言实现中断控制实验（2学时） 7用汇编语言实现A/D转换实验（2学时） 8录音功能实现实验（2学时） 9利用凌阳音频编码库及SACM_A2000算法 实现音频播放（2学时） 10LCD显示试验（2学时） 114*4键盘输入功能（2学时） 12语音识别及lcd显示综合实验（2学时） 13考核,概述,6,单片机基础知识,一、什么是单片机 单片机

3、就是单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。 微型计算机（Microcomputer）简称微机，是计算机的一个重要分支。 计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。微型计算机不但具有其它计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。个人计算机简称PC（Personal Computer）机，是微型计算机中应用最为广泛的一种，也是近年来计算机领域中发展最快的一个分支， 微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。,7,微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成:,硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算

4、器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中，运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（Central Processing Unit），简称CPU，是微机的核心部件，配上存放程序和数据的存储器、输入输出（Input/Output，简称I/O）接口电路及外部设备即构成微机的硬件系统。,输入设备,运算器,输出设备,控制器,存储器,8,9,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口 芯片,定时计数器 芯片,A/D、D/A 芯片,单板机,印 刷 电 路 板,单板微型计算机是指集成在一个印刷电路板上的微型计算机，也就是

5、把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块电路板上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。,单板微型计算机,10,单片微型计算机 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access

6、Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。,11,（1）体积小，重量轻； （2）可靠性高，运行速度快，抗干扰能力强； （3）控制功能强，使用灵活，性价比高； （4）易扩展，易于开发； （5）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般 内ROM在8KB以下，内RAM在256B以内。,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,故又称单片微控制器(Single Chip Microcontr

7、oller)。,单片机特点：,12,以单片机为核心的应用系统广泛应用于： 家用电器； 工业过程控制； 仪器仪表； 智能武器； 航空、汽车等领域。,13,单片机系统,14,Sunplus SPCE061A 微控制器,单片机基础,15,从计算机基础到单片机原理,二进制的运算可以非常方便地表示计算机最基础的逻辑运算； 计算机在工作时就是通过最基础的逻辑运算来完成所有的数据处理、运算； 计算机与单片机在本质上是一样的； 学习单片机原理可从计算机入手，学习进制等相关的计算机基础知识入门。,16,计算机的数据表示,计算机：二进制的数据表示方式 人类生活中：十进制的数据表示方式,为了更清楚地理解计算机/单片

8、机工作原理，首先要了解计算机中常用的数制，以及数制间的转换。,17,计算机中的数制,微型计算机中常用的数制： 十进制 100 二进制 0110 0100B 八进制 144O 十六进制 0 x64,18,十进制（Decimal）,十进制特点： 共有09，十个不同的数码作为基本符号。 逢10进位。 十进制展开成幂级数形式： 123 = 1x10 +2x10 +3x10,2,1,0,19,计算机内部一般都是由晶体管集成的，而二进制数只有0和1两个数码，采用晶体管的导通和截止、脉冲电平的和低电平等都很容易表示它。 此外，二进制数的运算简单，便于用电子线路实现。,二进制数特点： 共有0和1两个数码； 逢

9、2进1的进位计数原则； 二进制数展开成幂级数： 10111B = 1x2 +0 x2 +1x2 +1x2 +1x2,二进制（Binary）,20,十六进制是我们学习和研究计算机二进制数的一种最常用的工具。 共有09、A、B、C、D、E、F十六个数码； 逢16进1的进位原则； 十六进制数展开幂级数： 0 x4D2 = 4x16 + Dx16 + 2x16,十六进制Hexadecimal）,2,1,0,= 1024 + 208 + 2 = 1234,21,二进制数转十进制数： 10111B = 1x2 +0 x2 +1x2 +1x2 +1x2,= 16 + 0 +4 + 2 + 1 = 23,二进

10、制和十进制间转换,十进制数转二进制数：,22,十进制数转二进制数：,23,二进制和十进制间转换,23,二进制数转十六进制数 1000 1011 1001 0011 十六进制数转二进制数,二进制和十六进制间转换,0 x57D1,5 7 D 1,24,进阶学习需要了解的概念,二进制数的运算； 计算机中数的表示方式（原码、补码等）； 计算机中数和字符的编码形式；,25,单片机基本概念,特点是：体积小，控制功能强，性价比高等,所谓单片机(Single Chip Microcomputer)，是指在一块芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器、计数器等部件，并

11、具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。,26,单片机的内部结构,6、内部总线,27,中央处理器（CPU）又称为内核 运算器 控制器 ALU： 算述逻辑单元 PSW: 程序状态字 PC： 程序计数器,中央处理器（CPU）,28,存储器,RAM： (Random Access Memory)随机存取存储器 主要用于存放运算中间数据、运算结果数据或作为通用寄存器、数据堆栈和数据缓冲器之用。 ROM： (Read Only Memory)只读存储器 主要用于存放应用程序，故又称为程序存储器。 也常用于存放常量数据，如一些数据表等。 掩模ROM PROM（OTP ROM

12、） EPROM EEPROM Flash ROM,29,内部总线： CPU连接各主要部件的纽带，是各类信息传送的公共通道； 由：地址线、数据线、控制/状态线组成。 输入输出口（I/O）： I/O是计算机输入输出的简称；是计算机主机与被控对象进行信息交换的纽带。换言之，主机通过I/O与外部设备进行数据交换。 特殊功能模块： 特殊功能模块一般包括：定时器/计数器、ADC、DAC、DMA通道、系统时钟等电路。,单片机内部的其它模块,30,单片机的发展历程,单片机初级阶段（19711974） 1971年Intel公司推出4004的4位微处理器，1974年仙童公司推出8位单片机F8。 低性能单片机阶段（

13、19741978） 以Intel公司推出MCS-48单片机为标志，把CPU和机关的计算机外围模块做到一块芯片上，大大地促进了单片机的变革，但这个阶段的单片机仍处于低性能阶段。,31,高性能单片机发展阶段(19781983) 1978年Zilog公司推出Z8单片机，面Intel公司推出了MCS-48为基础的MCS-51；它们都使单片机的应用跃上了一个新台阶，此后各公司的8位单片机迅速发展起来。 发展、巩固、提高阶段(1983现在) 1983年Intel公司推出MCS-96系列的16位单片机，而在这个时期，Motorola、Intel、ATMEL、TI、三菱、日立、飞利浦等公司推出了许多增强型的8

14、位单片机、16位单片机，甚至32位单片机，出了非常多的新型单片机，极大地推动了单片机的应用。出现了单片机市场百家争鸣的场面。,单片机的发展历程,32,单片机的发展趋势,微型单片化（SOC单片机） 减少产品设计、系统加工的复杂性 减少开发成本，缩短产品开发时间 单芯片集成电路可以降低系统功耗 加快了数据传输和处理的速度 减少甚至避免电路板信号传送所造成的信号系统串扰,33,单片机的发展趋势,从控制型突围突出数据处理 微控制器越来越突出微处理器的特色，而微也在体现微控制器的特点。 占据特色领域 很多单片机都在极力体现与众不同的特色，以期的激烈的竞争中寻求突破口。,34,nSP内核CPU,为适应单片

15、机的高度集成化的发展趋势，凌阳科技推出了高性能的16位单片机，它的CPU内核采用凌阳最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称unSP）。,35,unSP产品结构,围绕unSP所形成的16位unSP系列单片机采用的是模块式集成结构，它以unSP内核为中心，集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件。,36,unSP内核特点,高性能价格比的单片机CPU 16X16位硬件乘法器 DSP核所具有的内积运算 8位芯片的价格 高集成度以致力于单芯片应用 （SOC） 低功耗、低电压 具有较强的中断处理能力 功能强、

16、效率高的指令系统,37,SPCE061A性能简介,16位的高性能unsp内核单片机 CPU时钟范围：0.32MHz49Mz 片内32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM数据存储器 2个16位I/O端口 14个中断源 1通道专用音频AD转换通道 7通道AD转换通道,38,SPCE061A性能简介,内置MIC放大电路和自动增益(AGC)放大电路 2路电流输出型的DA转换通道 2个16位通用定时器/计数器 实时实钟（RTC） 低电压复位、低电压监测 内置在线仿真接口（ICE） 具有保密功能 具有WatchDog功能,39,unSP内核架构,16位数据总线 22位地址总线 算数逻辑单元ALU 16位算术逻辑运算 带移位操作的算术逻辑运算 16位X16位的乘法和内积运算,40,unSP内核通用寄存器,通用型寄存器R1R4 在unSP CPU（ISA1.1）中，集成了一组（4个）16位的通用寄存器：R1R4 数据运算或传送的源及目标寄存器 配对组成一个32位的乘法结果寄存器MR 配对组成一个32位的内积结果寄存器MR,41,unSP内核寄存器,专用型寄存器 堆栈指针寄存器SP 基址指针寄存器BP(R5) 程序计数器PC 段寄存器SR C