微機(jī)原理及應(yīng)用01緒論2015.ppt

,00 課程介紹 01 緒論,1,微機(jī)原理及應(yīng)用 Principle and Applications of Micro-Computers,課程介紹 教材和參考書, 基礎(chǔ)知識(shí)的要求, 授課計(jì)劃, 作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求, 考核方法,緒論(第一章) 單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng), 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì), 常見的單片機(jī)介紹, MCS-51單片機(jī)及其應(yīng)用,本講的主要內(nèi)容,1. 教材和參考書 2. 先修課程和相關(guān)參考書 3. 課時(shí)分配和授課計(jì)劃 4. 作業(yè)和實(shí)驗(yàn)的要求 5. 考核方法,課程介紹,教材和參考書,教材 王忠飛, 胥芳 編著. MCS-51單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社 主要參考書 張毅剛, 彭喜源, 譚曉昀 編著. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì). 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1997 Ken Arnold, Embedded controller hardware design, LLH Technology Publishing, 2001 Users Guides of IAR System (見教材refs.1012) 李全利,遲榮強(qiáng) 編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:高等教育出版社,2004,先修課程/基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)參考書,數(shù)制及它們的關(guān)系 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ), 數(shù)字電路等參考書 數(shù)字電路和模擬電路 康華光 主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ): 數(shù)字部分和模擬部分(2卷). 北京: 高等教育出版社, xxxx (任意版) C編程語言 (不強(qiáng)制要求) 介紹C語言的任意參考書都可以,課程目的: 掌握嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法 課時(shí)分配: 授課28學(xué)時(shí) 課程介紹和第1章(第1周, 本次) 第2章內(nèi)部結(jié)構(gòu)(分3講) 第3章匯編語言程序設(shè)計(jì)(分1講) (安排1次/2學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)) 第4章C語言介紹(分3講) 第5章三個(gè)重要功能單元(分4講) 第6章(分2講) (安排1次/2學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)) 第7章(分1講),課時(shí)分配和授課計(jì)劃,作業(yè) 教材每章后的習(xí)題, 交作業(yè)時(shí)間為每章內(nèi)容授課完畢后的一周內(nèi) 實(shí)驗(yàn) 必須的實(shí)驗(yàn)按 “機(jī)電綜合實(shí)驗(yàn)課” 的要求, 單獨(dú)考核, 不作為本課程要求的內(nèi)容,作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求,方法: 由下面幾部分成績組成 閉卷筆試成績 (占50%) 實(shí)驗(yàn)成績(占15%) 平時(shí)成績 (課堂交互+點(diǎn)名+作業(yè)占15%) 項(xiàng)目報(bào)告(占20%) 日常答疑時(shí)間:每次課后,考核方法,本課程講義,本課程的講義是公開的, 為了便于下載和打開瀏覽, 授課過程中的講義以及相關(guān)的資料都按pdf格式放在百度云中供大家下載 當(dāng)然, 您有任何問題也可以發(fā)到,1. 通用計(jì)算機(jī)(PC)系統(tǒng) vs 嵌入式(計(jì)算機(jī))系統(tǒng) 2. 嵌入式系統(tǒng)核心單片機(jī)的分類 3. 應(yīng)用的需求推動(dòng)單片機(jī)的發(fā)展 4. 目前常見的單片機(jī)介紹 5. 為什么學(xué)MCS-51單片機(jī)? 6. MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)和開發(fā),緒論,MCS-51單片機(jī)的封裝(常見的形式),DIP40(40-pins Dual In-line Package, 腳距2.54mm) PLCC44 (44-lead Plastic Leaded Chip Carrier, 腳距1.27mm) PQFP44 (Plastic Quad Flat Package 腳距0.8mm),2019/7/15,計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。 1946年6月，匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮諾依曼提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。,馮諾依曼,2019/7/15,微型計(jì)算機(jī)從應(yīng)用形態(tài)上可分成兩種,系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)） 將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。 工業(yè)PC機(jī) 也屬于多板機(jī)。,單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口、中斷系統(tǒng)和定時(shí)器等計(jì)算機(jī)必備部件，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為：微控制器 MCU (MicroController Unit) 或嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroControllerUnit）。,通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) vs 嵌入式系統(tǒng),Embedded System (ES) CPU (or MCU, 單片機(jī)) Processor/Controller 集成有Memory和I/O 無主板 無固定外設(shè) 軟件 特點(diǎn) 高集成度, 低成本, 低功耗 特殊結(jié)構(gòu), 難開發(fā) 應(yīng)用開發(fā): 硬件和軟件,PC System (PCS) CPU Processor 主板 CPU和Memory、I/O的通道 有固定外設(shè)和開放總線 軟件 特點(diǎn) 高性能, 高成本, 高功耗 通用體系, 易開發(fā)(根據(jù)應(yīng)用) 工業(yè)應(yīng)用開發(fā): 接口和軟件,一般的PC系統(tǒng)的組成,詳見 “計(jì)算機(jī)接口及應(yīng)用”課程的內(nèi)容,一般的嵌入式系統(tǒng)的組成,Off-chip Expand,Micro-processor/controller in the single chip,Control Unit,Register,ALU,RAM,ROM,Programmable I/O Port,ADC/DAC(AI/O),Special Function Unit Timer, IRQ,UART,LCD/LED driver,RAM,ROM,LCD/LED module,Power Supply,DI/O,AI/O,Keyboard,2019/7/15,單片機(jī)的發(fā)展過程,單芯片微機(jī)形成階段 1976年（Intel）MCS-48：8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、27根I/O線和1個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍?。?K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng) 性能完善提高階段 1980年（Intel）MCS-51：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。 微控制器化階段 1982年（Intel）MCS-96： 16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)RAM、5個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。 特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測(cè)控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)及設(shè)備。,嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 元件少 體積小 低成本 低功耗 高可靠性 多I/O,缺點(diǎn) 靈活性差 性能有限 擴(kuò)展能力有限 開發(fā)周期長,嵌入式系統(tǒng)核心單片機(jī)的分類,嵌入式系統(tǒng)的核心(心臟)是一個(gè)集成有CPU,存儲(chǔ)器和I/O單元的芯片, 具有一般計(jì)算機(jī)的基本功能, 所以稱之為單芯片計(jì)算機(jī) 單片機(jī)分類: 根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)分為 1位的, 4位的, 8位的, 16位的和32位的單片機(jī) 其它分類方法: 如按應(yīng)用分類 控制類的, 信號(hào)處理類的和混合信號(hào)類的單片機(jī),單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 應(yīng)用需求推動(dòng)單片機(jī)的發(fā)展,為了滿足越來越多的需要以及特殊應(yīng)用, 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 增強(qiáng)處理性能: 執(zhí)行指令的速度, 尋址范圍 增加功能: 更多的特殊功能單元 提高集成度 降低功耗, 更寬的供電范圍,目前常見的單片機(jī) (8位的),采用復(fù)雜指令集(CIS)的單片機(jī) Intel公司的MCS-51系列及其衍生的單片機(jī) Zilog公司的Z系列(Z80, Z180, eZ80)及其衍生的單片機(jī) Motorola公司的MC68系列(HC05, HC08, HC11)8位單片機(jī) 采用精簡指令集(RIS)的單片機(jī) Atmel公司的AVR, ATMega系列單片機(jī) Microchip公司的PIC(PIC16, 17, 18)系列8位單片機(jī) 其它 (更多的請(qǐng)大家在圖書館或網(wǎng)絡(luò)上查找),目前常見的單片機(jī) (16位的),Intel公司的MCS-96/196系列單片機(jī) Intel公司的80186微控制器及其衍生的“單片機(jī)” (Intel已停產(chǎn), 有臺(tái)灣金麗科技(RDC, .tw)生產(chǎn)的R系列替代) Motorola公司的HC(/S)12系列, HC16系列和DSP56F8系列單片機(jī) Infineon公司的C166系列單片機(jī) TI公司的MSP430系列單片機(jī) 其它,目前常見的單片機(jī) (32位的),ARM公司開發(fā)的ARM系列32位單片機(jī) ARM7系列及其衍生類型 ARM9/9E系列 ARM10系列 Motorola公司的32位單片機(jī) M68K系列 Coldfire系列 M.Core系列 MPC500系列 其它,問題 如此多的單片機(jī)為什么學(xué)51?,從學(xué)習(xí)和掌握的角度 最具代表性的單片機(jī), 8051已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 資源適合于小型系統(tǒng)(單片應(yīng)用)和中型系統(tǒng)(易擴(kuò)展) 無須操作系統(tǒng)(非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生容易掌握) 應(yīng)用開發(fā)角度 大量性能各異的衍生類型滿足特殊應(yīng)用 相互兼容的MCS-51單片機(jī)有數(shù)百家半導(dǎo)體公司供貨 開發(fā)工具(包括硬件和軟件)齊全,穩(wěn)定,2019/7/15,單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,智能儀器儀表 提高了儀器儀表的使用功能和精度，同時(shí)還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)。如各種智能電氣測(cè)量儀表、智能傳感器等 軍事技術(shù),汽車電子 汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測(cè)控系統(tǒng)、黑匣子等,2019/7/15,單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,機(jī)電一體化產(chǎn)品 集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)包裝機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等。,2019/7/15,智能控制,2019/7/15,單片機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用,數(shù)控車床,2019/7/15,家用電器,2019/7/15,單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程,通常開發(fā)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，完成單片機(jī)及其外圍電路的選型工作。 運(yùn)用PROTEL、POWERPCB等軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖和PCB板，經(jīng)仔細(xì)檢查PCB板后送工廠制作。 完成器件的安裝焊接。 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)要求編寫應(yīng)用程序。 在線調(diào)試軟硬件。 使用編程器燒寫單片機(jī)應(yīng)用程序，獨(dú)立運(yùn)行單片機(jī)系統(tǒng)。,2019/7/15,2019/7/15,通常是C語言或者匯編語言，在特定的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）中編程調(diào)試,2019/7/15,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),調(diào)試硬件仿真器,硬件仿真器,目標(biāo)系統(tǒng),開發(fā)軟件,2019/7/15,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),調(diào)試使用SoftICE仿真,目標(biāo)系統(tǒng),通信數(shù)據(jù)線,開發(fā)軟件,2019/7/15,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),程序下載使用并行編程器,編程器驅(qū)動(dòng)軟件,單片機(jī)或單獨(dú)存儲(chǔ)器,并行編程器,2019/7/15,單片機(jī)應(yīng)