单片微型计算机概述课件

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,*,第1章 单片微型计算机概述,第1章,单片微型计算机概述,学习目的,学习重点和难点,1、微型计算机的组成及应用形态。,2、80C51单片机系列。,1、了解单片机的发展过程及产品近况,2、了解单片机的特点及应用领域。,3、掌握微型计算机的组成及应用形态,4、掌握80C51单片机系列,1.1 微型计算机概述,1.2 单片机的发展过程及产品近况,1.3 单片机的特点及应用领域,1.4 单片机的发展趋势,1.1.1 微型计算机的组成及应用形态,1.1.2 单片机内部结构及单片机应用系统组成,1.1.3 80C51单片机系列,1.2.1 单片机的发展过程1.2.2 单片机产品近况,1.3.1 单片机的特点1.3.2 单片机的应用领域,思考题与习题,本章小结,微型计算机的组成及应用形态,一、微型计算机系统的组成,微型计算机系统是由,硬件和软件,组成。,1.,硬件是指组成计算机的物理实体，是看得见摸得着的部分，如,图,1-1,所示。它是由,微处理器,CPU,、存储器（,RAM,、,ROM,）、基本输入,/,输出（,I/O,）接口电路和总线（,BUS,）接口,等组成。,2.,软件简单地说就是程序，指专业软件开发者开发的,系统软件和应用软件,等。,返回,二、微型计算机的应用形态,从应用形态上，微机可以分成三种：,单板机,单片机,系统机（多板机）,1、多板,微型计算机,或系统机,将微处理器,CPU,、存储器（,RAM、ROM,）、基本输入/输出（,I/O,）接口电路和,总线,接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配（卡）插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器和光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的,多板,微型计算机系统（简称系统机或多板机）,图1-2,微型计算机硬件组成,二、微型计算机的应用形态,微型计算机系统,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）。单板微型计算机组成如图,1-3,所示。主要应用于工业控制器、家用电器等。,2、单板微型计算机,单板微型计算机,图,1-3,在一片大规模集成电路芯片上集成微处理器（,CPU,）、存储器（,RAM,、,ROM,）、,I/O,接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，简称,单片机,。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。,图1.4单板微型计算机,3、单片微型计算机,一、单片机内部结构,单片机内部结构由,微处理器,CPU,、随机存取存储器,RAM,、只读存储器,ROM,、基本输入,/,输出,(I/O),接口电路、定时器,/,计数器和中断系统,等部件组成，并把它们制作在一块大规模集成电路芯片上，就构成一个完整的单片微型计算机。,1.1.2单片机内部结构及单片机应用系统组成,返回,二、单片机应用系统的组成,单片机应用系统是以单片机为核心，再加上接口电路及外设等硬件电路和软件，就构成了单片机应用系统。因此，,单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件角度来研究单片机,，这样才能研究和开发出单片机应用系统和产品。,单片机硬件系统,单片机软件系统,单片机应用系统,单片机应用系统,单片机软件系统,单片机硬件系统,学习的目的：了解、熟悉、掌握现有的单片机应用系统-会使用 改进、改造、改善现有的单片机应用系统-会提升 设计、开发、研制全新的单片机应用系统-会创新,Intel,公司生产的,MCS,系列单片机，尽管单片机型号很多，但从目前来看，使用最为广泛的应该,MCS-51,单片机。本书主要研究,MCS-51,系列,8,位单片机,80C51,。分析和研究,80C51,的硬件结构、工作原理、软件及工程应用系统的设计。,1.1.3 80C51单片机系列,返回,表,1-1 80C51,系列单片机分类表,注意：1、表中加 的被ATMEL公司的AT89S51/89S52新产品所取代，新产品具有ISP（在系统编程）功能，使用非常方便，实际应用时应首选。,2、89C51已停产。,1.2,单片机的发展过程及产品近况,单片机的发展过程,单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：,第一阶段（,1947,1978,年）为,初级单片机,形成阶段。,其典型产品是,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。,第二阶段（,1978,1983,年）为,高性能单片机,阶段。,其典型产品是,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。,返回,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。,第三阶段（,1983,年以后）,微控制器化,阶段。,其典型产品是,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。,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,。,单片机产品已达60多个系列，600多个品种。但近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：,1、ATMEL公司E,2,PROM、Flash存储器技术的AT89系列单片机。,2、Philips公司的80C51、80C550、80C552系列。,3、Motorola公司M68HC05系列。,4、Microchip公司PIC系列。,5、ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列。,6、LG公司的GMS90/97低压高速系列。,7、,SST,公司的,ST,8,9XXXX,系列,的,IAP,型,单片机。,1.2.2、单片机产品近况,1.3,单片机的特点及应用领域,单片机的特点,单片机芯片的集成度非常高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，因此，具有如下特点：,1,、体积小、重量轻、价格低、耗电少、易于产品化。,2,、控制性能。,实时控制功能强、运行速度快。因为,CPU,可以对,I/O,端口直接进行指令操作，而且位指令操作能力更是其它计算机无法比拟的。,3,、可靠性高。,由于,CPU,、存储器及,I/O,接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。,返回,单片机的应用领域,1,、家用电器。家用电器是单片机的重要应用领域之一，前景广阔。如微波炉、电视机、电饭煲、空调器、电冰箱、洗衣机等。,2,、在交通领域中。如交通灯、汽车、火车、飞机等均有单片机的广泛应用。,3,、智能仪器仪表。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。,4,、机电一体化产品。如医疗设备（,B,超）、机器人、数控机床、自动包装机、打印机、复印机等。,5,、实时工业控制。如温度控制、电机转速控制、生产线控制等。,1.4,单片机的发展趋势,20,世纪,80,年代以来，单片机有了新的发展，各半导体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。根据市场的需求要求，未来单片机的发展趋势有如下几个方面：,1,、单片机的,字长,由,4,位、,8,位、,16,位发展到,32,位。,目前,8,位的单片机仍然占主流地位,，只有在精度要求特别高的场合如图像处理等，才采用,16,位或,32,位的单片机，用户可以根据需要进行字长的选择。,2,、运行,速度,不断提高。,单片机的使用最高频率由,6MHz,、,12MHz,、,24MHz,、,33MHz,发展到,40MHz,和更高，用户可以根据产品的需要进行速度的选择。,3,、单片机内的,RAM,、,ROM,存储,容量,越来越大。,单片机内的,RAM,、,ROM,存储容量由,1KB,、,2KB,、,4KB,、,8KB,、,16KB,、,32KB,、,64KB,发展到,128KB,等，用户可以根据程序和数据量的大小来选择。,4,、单片机,程序,存储器,ROM,的,编程,越来越,方便,。,单片机程序存储器有,ROM,型（掩模型）、,OTP,型（一次性编程）、,EPROM,（紫外线擦除编程）、,E2PROM,（电擦除编程）及,FLASH,（闪速编程）。,编程方式越来越方便，目前有,脱机编程、在系统编程（,ISP,）、在应用编程（,IAP,）,等。可供用户选择。,5,、输入,/,输出端口多功能化。,单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有,A/D,、,D/A,、,LED/LCD,显示驱动、,DMA,控制、,PWM,（脉宽调制输出）、,PLC,（锁相环控制）、,PCA(,逻辑阵列）,WDT,（看门狗）等。用户可以根据需要进行选择。,6,、功耗低、电压范围宽,单片机,采用,CHMOS,制作工艺使单片机的功耗降低，设立空闲和掉电两种工作方式；,电压范围,从,2.6,6V,，变得更宽，可供用户选择更广。,7,、单片机结合专用集成电路,ASIC,、精简指令集（,RISC,）技术，使单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、图象处理、人工智能、机器人等领域。,8,、工作温度范围广、可靠性高、抗干扰能力强、内部资源丰富。,1、微型计算机,系统,由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件主要是由CPU、存储器、I/O接口和I/O设备组成，采用总线结构形式。软件包括系统软件和应用软件两大类，,程序设计语言分为三级，分别是机器语言、汇编语言和高级语言,。,2、单片机是将CPU、RAM、ROM、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器和中断系统等部件组制作在一块大规模集成电路芯片上。,3、单片机应用系统是由单片机、接口电路及外设等硬件电路和软件构成。,4、80C51单片机技术指标：4K ROM、128B RAM、4个并行口、1个串行口、定时/计数器2个、5个中断源。,本章小结：,思考题与习题,1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？,2.微型计算机有哪些应用形式？各适于什么场合？,3.80C51单片机的主要技术指标有哪些？,4.简述单片机应用系统？,5.单片机的发展趋势有哪几个方面？,6,.,区别:8051与80C51,80C51与89C51,89C51与89S51。,7.如何区别：ICP、ISP、IAP、JTAG名词,