单片机第一课-绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机基础,汽车教研室,王延玉,1,初识单片机,学单片机需要什么基础？,什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习单片机。,2,学单片机需要什么基础？,与以前所学的知识关联很少；,只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；,对各种器件的概念基本上是从,0,开始；,如果要用,C,语言编程，需具备简单的,C,语言基础；,所有人都站在了同一起跑线上,;,3,什么是单片机？,单板机,将,CPU,芯片、,存储器,芯片、,I/O接口,芯片和简单的,I/O设备,（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上,监控程序,（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。,单板机,4,单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的,教学,及,简单的测控系统,，现在已很少使用。,5,单片机,在一片集成电路芯片上集成,微处理器,、,存储器,、,I/O接口电路,，从而构成了,单芯片微型计算机，即单片机,。,Intel公司推出了,MCS-51,系列单片机：,集成 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。,单板机,单片机,6,7,三种应用形态的比较,：,系统机（多板机）,单板机,单片机,8,系统机,（,桌面应用,）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。,单片机,（,嵌入式应用,）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。,单片机,体积小,、,价格低,、,可靠性高,，,其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。,9,单片机的应用,工业自动化：数据采集、测控技术。,智能仪器仪表：数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等。,消费类电子产品：洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等。,通讯方面：调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等。,武器装备：飞机、军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。,等等.,10,怎么开始学习？,实践第一。,补充必要的理论知识，即缺什么补什么。,做工程项目积累经验。（可在网络上搜集题目，也可自己有什么想法大胆的去试验）,11,1.1 计算机的发展,1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构,1946,年,2,月,15,日,，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。,（,CALCULATOR,）,ENIAC,（,“埃尼阿克”,）,12,与现代的计算机相比，有许多不足，但,它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，,对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。,ENIAC,是电子管计算机，时钟频率仅有,100 KHz,，但能在,1,秒钟的时间内完成,5000,次加法运算。,13,匈牙利籍数学家,冯诺依曼,在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成,这一计算机的经典结构。,14,电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：,电子管计算机；,晶体管计算机；,集成电路计算机；,大规模集成电路计算机；,超大规模集成电路计算机。,计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。,15,单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，它使计算机从海量数值计算用途发展到,智能化控制用途,。从此，计算机技术在两个重要领域：通用计算机领域和嵌入式(Embedded)计算机领域都获得了极其重要的进展。,作为计算机检测与控制的核心技术，单片机已走过30年的光辉历程，作为计算机嵌入式系统的关键技术单片机还将有30年的辉煌。,16,1.2 单片机概述,1.2.1 单片机的发展历史,单片机技术发展过程可分为四个主要阶段：,单芯片微机形成阶段,1976年，Intel公司推出了,MCS-48,系列单片机。,8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器,。,特点是,：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,17,性能完善提高阶段,1980年，Intel公司推出了,MCS-51,系列单片机：,8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。,特点是,：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，,MCS-51已成为公认的单片机经典机种,。,18,微控制器化阶段,特点是,：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。,“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质,。,1982年，Intel推出,MCS-96,系列单片机。,芯片内集成：,16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。,19,全面发展阶段,高速、低功耗、大寻址范围、强运算能力的,8,位、,16,位、,32,位通用型单片机,小型廉价的专用型单片机,片上单片机系统,20,1.2.2 单片机的组成及特点,21,CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；,RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；,ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；,I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；,T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；,22,五个中断源的中断控制系统；,一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；,片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。,23,1.3 80C51系列单片机,ATMEL公司融入,Flash,存储器技术的AT89系列；,Philips公司的80C51、80C552系列；,华邦公司的W78C51、W77C51,高速低价,系列；,ADI公司的ADC8xx,高精度,ADC系列；,LG公司的GMS90/97,低压高速,系列；,Maxim公司的DS89C420,高速（50MIPS）,系列；,Cygnal公司的C8051F系列高速,SOC,单片机。,80C51系列,单片机产品繁多，,主流地位已经形成，,近年来推出的,与80C51兼容,的主要产品有：,24,1、MCS-51系列,（1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：,8051/8751/8031；,8052/8752/8032；,80C51/87C51/80C31,80C52/87C52/80C32等,。,25,（2）该系列生产工艺有两种：,CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的,低功耗,的特点。,在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片。,一是HMOS工艺,（高密度短沟道MOS工艺）。,二是CHMOS工艺,（互补金属氧化物的HMOS工艺）。,26,2、80C51系列,Intel,的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；,ATMEL,的：89C51、89C52、89C2051等；,Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon),等公司的许多产品。,80C51是MCS-51系列中CHMOS工艺的一个典型品种；其它厂商,以8051为基核,开发出的CMOS工艺单片机产品,统称为80C51系列,。当前常用的80C51系列单片机主要产品有：,27,3、80C51典型产品资源配置,28,AVR系列和PIC系列单片机,AVR系列单片机也是ATMEL公司生产的一种8位单片机，采用RISC（精简指令集）的结构，技术和51系列有所不同，开发设备也和51系列是不通用的，它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级（即每秒1000000000次），是8位单片机中的高端产品。,PIC系列单片机是美国MICROCHIP（微芯）公司生产的另一种8位单片机，也采用RISC的指令集，指令系统和开发工具与51系列更是不同，但由于它的价格低和出色性能，目前国内使用的人越来越多。,29,Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具，受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。,Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,30,