北方工业大学单片机.ppt

单元一单片机概述,返回主目录,1.1单片机简介,1.2单片机发展概述,1.3单片机的应用领域,1.4单片机的发展趋势,1.5MCS-51系列单片机简介,1.6学习单片机技术的方法,单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，所以又称单片微控制器（singlechipMicrocontroller）。它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器CPU、程序存贮器（ROM)、数据存贮器（RAM)、输入/输出（I/O)接口、定时/计数器、串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集成电路芯片上。只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统，故又称单片微型计算机（singlechipMicrocomputer）,1.1单片机简介,1、单片机诞生于20世纪70年代。,1946:第一台电子计算机诞生,单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，象Farichild公司就属于这一类型，它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。,1973:TI公司注册了世界上第一个单片机专利,1.2单片机的发展概述,2、单片机的发展、应用里程碑。,TI公司推出TMS1000单片机,TI公司高速反雷达导航器,INTEL公司推出了MCS-48单片机，起到8位机的引领和带头作用，Zilog公司的Z8系列在其带领下产生的。,1.2单片机的发展概述,DALLAS(June11,1978)一种新的单片集成电路电子语音合成器由TexasInstruments开发.,1.2单片机的发展概述,3、80年代初，单片机发展高性能阶段。,1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高，集成度达到了12万只晶体管，RAM增加到了232字节，ROM则达到了8kB，并且有8个中断源，同时配置了多路的A/D转换通道，高速的I/O处理单元，适用于更复杂的控制系统。,1.2单片机的发展概述,4、九十年代以后，单片机获得了飞速的发展世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单片机。美国Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列单片机，引起了业界的广泛关注，特别它的产品只有33条精简指令集吸引了不少用户，使人们从INTEL的111条复杂指令集中走出来。PIC单片机获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。,1.2单片机的发展概述,1、智能仪器仪表上,数字式测角仪,交直流电压电流表,位移传感器,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。,1.3单片机的应用领域,2、工业控制,数控车床,数控线切割机床,用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。,1.3单片机的应用领域,3、家用电器,1.智能冰箱,2智能饭煲,3智能食品配料机,可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。,1.3单片机的应用领域,4、计算机网络和通信领域,现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制。,手机电话机程控交换机楼宇自动通信呼叫系统列车无线通信日常工作中随处可见的移动电话集群移动通信，无线电对讲机等。,1.3单片机的应用领域,5、医用设备,医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统等等,电池分析仪,医用呼吸机,麻醉信息管理系统,1.3单片机的应用领域,工业控制中智能家用电器、智能仪器设备、数控机床、自动生产线、智能玩具、相关的数据采集处理显示等等。,日常生活中常见的霓虹灯显示、比赛抢答器、报警器、电子时钟、点阵和液晶显示屏等等。,应用实例,1.4单片机的发展趋势,1、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。,1.4单片机的发展趋势,2、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。,1.4单片机的发展趋势,3、主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。,1.5MCS-51单片机简介,1、MCS-51单片机内部组成,MCS-51系列单片机内部组成,中央处理器（CPU）；数据存储器（RAM）；程序存储器（ROM）；2个l6位的定时器/计数器；并行I/O口（32根I/O线，4个P口）；外部存贮器寻址范围ROM、RAM各64K；全双工串行口；中断系统（5个中断源，2个中断优先级）时钟电路。,1.5MCS-51单片机简介,2、MCS-51单片机的主要产品,1.6学习单片机技术的方法,硬件准备计算机：普通计算机一台。安装WIN98和WIN2000双操作系统。编程器：用于对单片机进行编程。（使用S51芯片可以使用下载线）实验板：用来进行单片机开发设计实践，能完成的项目较多为好仿真器：进行较复杂设计时用来调试单片机。方便实用，但价高。软件准备源程序编辑软件：记事本、UltraEdit等其它编辑软件。汇编软件：INTEL的51汇编器masm51/DOS等。集成开发软件：伟福软件WAV6000，KeilC51等。仿真软件：Debug8051/WIN98，WAV6000。其它工具软件：参数计算设置软件、串口调试、PCB设计等软件。,1、学习条件和学习环境,知识准备C语言（或其它基础语言）：打好编程基础。电子技术：特别是数字电子技术，是必备的电路基础。微机原理：对计算机基础知识有较好的准备。初学者推荐的软件硬件准备计算机一台：无特殊要求，可选用经济型电脑。能上网最佳。开发实验板一块：学校统一提供，可完成多个实用课题。ISP下载线一条：用于对单片机进行编程下载，可自制。相关软件：开发软件、仿真软件、ISP下载软件等。工具书：教材一本，较祥细的手册类书一本。其它资料：器件资料、应用文档、实例等，主要由网络收集。U盘：128M，用于保存资料（选购）。,2、单片机学习方法,熟悉和了解单片机的内部资源；熟悉和了解单片机的指令系统；坚持手、脑并用的原则；学好相关硬件电路知识，软件与硬设计结合，理论与实践结合。看、练、做结合，多参加工程实践,3、ISP-4单片机实验开发板,单片机芯片,电源模块,开关输入,音乐输出,LED显示,数码管显示,下载接口,红外遥控,继电控制,串行模块,小结：,1.微机的基本组成部分包括哪些？,2.单片机的定义及其特点？,思考与练习：1.31.7,