單片機原理及應(yīng)用(李肅義)cha

單片機原理及應(yīng)用2014春季學(xué)期李肅義,Schedule,教材與參考資料何橋單片機原理及應(yīng)用北京：中國鐵道出版社。何立民編著MSC-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計北京：北京航空航天大學(xué)出版社。網(wǎng)絡(luò)資料：單片機論壇、學(xué)習(xí)網(wǎng)等。,Schedule,教學(xué)安排講課共40學(xué)時1-16周：周一第1，3，5，7周：周五地點：李206,210實驗安排周末共8學(xué)時短學(xué)期2周實習(xí)地點：實驗樓單片機實驗室,Schedule,考試平時：5作業(yè)：10實驗：15期中、期末：70要求請不要遲到、曠課記筆記，寫作業(yè)（統(tǒng)一用A4紙）實驗前要寫好實驗報告課代表？,本門課程創(chuàng)新思維的培養(yǎng)創(chuàng)新意識：擅于總結(jié)與提練，發(fā)現(xiàn)不足。敢想。創(chuàng)新能力：針對不足，博采眾長，進行實踐。敢做。敢想不是空想，要講出道理。敢做也不是瞎做，要有目的。不要為了創(chuàng)新而去創(chuàng)新！,LED數(shù)碼管設(shè)計電子時鐘。,第一章緒論,1.1單片機概述,1.2典型單片機系列簡介,教學(xué)目的和要求,了解單片機的發(fā)展概況、單片機的特點、單片機的應(yīng)用領(lǐng)域以及典型單片機系列。重點掌握單片機的定義、51單片機的特點。,單片機概述,單片機:SingleChipMicrocomputer;微控制器:MicrocontrollerUnit,MCU定義：中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)隨機存取存儲器RAM(RandomAccessMemory)只讀存儲器ROM(ReadOnlyMemory)定時器/計數(shù)器(Timer/Counter)I/O接口(Input/Outputinterface)等集成在一塊芯片上，構(gòu)成的一個單片微型計算機，簡稱為單片機。,單片機概述,單片機發(fā)展概況單片機作為微型機的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。發(fā)展階段：第一階段（1976年1978年）：以Intel公司的MCS-48系列單片機為代表。第二階段（1978年1983年）：以Intel公司的MCS-51系列單片機為代表。第三階段（1983年）：高檔8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機推出階段。,單片機概述,發(fā)展趨勢：大容量化：擴大片內(nèi)存儲容量單片機的高性能化：改進CPU的性能，加快指令運行速度，加強位處理功能等。小容量、低價格化：外圍電路內(nèi)裝化：有可能把眾多的各種外圍功能器件集成在片內(nèi)。,單片機概述,單片機的特點1.集成度高、體積小、可靠性高。2.有優(yōu)異的性能價格比。3.控制功能強。4.系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范。5.低功耗。,單片機概述,時鐘OSC,程序存儲器ROM,數(shù)據(jù)存儲器RAM,中央處理器CPU,各種I/O,定時器/計數(shù)器,中斷,單片機結(jié)構(gòu)框圖,單片機的應(yīng)用領(lǐng)域1.單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用體積小、功耗小、功能強等特點，故廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表中。例如：多功能電位分析儀、溫度測控儀、智能電度表、智能流速儀等。2.單片機在工業(yè)測控中的應(yīng)用廣泛用于工業(yè)過程監(jiān)測、過程控制、工業(yè)控制器、機電一體化控制系統(tǒng)等。例如：MCS51單片機控制電鍍生產(chǎn)線，溫室的溫度自動控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)控制、工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)等。,單片機概述,單片機概述,3.單片機在日常生活及家電中的應(yīng)用廣泛地應(yīng)用于日常生活中的智能電氣產(chǎn)品及家電中。例如：洗衣機、電冰箱、電子秤等。4.單片機在計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用單片機的通訊接口，為在計算機網(wǎng)絡(luò)與通訊設(shè)備中的應(yīng)用提供了良好的條件。例如：單片機控制的串行自動呼叫應(yīng)答系統(tǒng)、列車無線通信系統(tǒng)、單片機無線遙控系統(tǒng)等。5.在其它方面的應(yīng)用單片機除以上各方面的應(yīng)用外，它還廣泛應(yīng)用于辦公自動化領(lǐng)域、汽車自動駕駛系統(tǒng)、計算機外部設(shè)備、航空航天器電子系統(tǒng)等。,單片機系列簡介Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列產(chǎn)品；Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCII系列產(chǎn)品；NEC公司的UCOM87系列產(chǎn)品；Zilog公司Z8、Super8系列產(chǎn)品；Rockwell(美國洛克威爾)公司的6500、6501系列產(chǎn)品；Fairchild(仙童)公司和Mostek公司的F8、3870產(chǎn)品。,典型單片機系列簡介,典型單片機系列簡介,MCS-51系列單片機簡介按照其存儲器配置狀態(tài)可分為三種：片內(nèi)ROM型片內(nèi)EPROM型外接EPROM型,典型單片機系列簡介,按其功能則可分為以下幾種類型：1.基本型該類型的典型產(chǎn)品是8051，其特性如下：8位CPU；片內(nèi)RAM有128字節(jié)；片內(nèi)ROM有4K字節(jié)；21個特殊功能寄存器；4個并行8位并行I/O口，1個全雙工串行口；2個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源、2個中斷優(yōu)先級；1個片內(nèi)時鐘振蕩器和時鐘電路。,典型單片機系列簡介,2.增大內(nèi)部存儲器的基本型此種單片機的內(nèi)部RAM和ROM容量比基本型單片機增大一倍。產(chǎn)品有8052AH、8032AH、8752BH。3.低功耗基本型這類產(chǎn)品型號中帶有“C”字的單片機，采用CHMOS工藝，其特點為低功耗。產(chǎn)品有80C51BH、80C31BH、87C51。4.高級語言型如8052AHBASIC芯片內(nèi)固化有MCSBASIC52解釋程序。,典型單片機系列簡介,5.可編程計數(shù)陣列（PCA）型兩個特點：有5個比較/捕捉模塊；有一個增強的多機通信接口。該類產(chǎn)品有83C51FA、87C51FA、83C51FB等。6.A/D型帶有8路8位A/D；半雙工同步串行接口；擁有16位監(jiān)視定時器；擴展了A/D中斷和串行口中斷，中斷源達到7個；具有振蕩器失效檢測功能。該類產(chǎn)品有83C51GA、80C51GA、87C51GA等。,典型單片機系列簡介,7.DMA型。實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送可分為兩類。一類是DMA、GSC型，產(chǎn)品有83C152JA、80C152JA等。另一類產(chǎn)品是DMA、FIFO型，產(chǎn)品有83C452、80C452、87C452P。8.多并行口型增加了和P1口相同8位準雙向P4口和P5口，還增加在內(nèi)部具有上拉電阻的8位雙向口P6口。該類產(chǎn)品有83C451、80C451。,典型單片機系列簡介,16位單片機簡介MCS96：Intel，適用于復(fù)雜的、實時性要求較高的自動控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和高級智能儀器等。MSP430：TI，低功耗，抗干擾能力強，采用RISC。凌陽16位機：采用片上系統(tǒng)SoC，兼有DSP芯片功能。Freescale的MC9S12UF32、富士通的MB90F54X、日本PD70320、Atmel公司AT93C46/56/66等,ReducedInstructionSetComputing精簡指令集運算,典型單片機系列簡介,16位單片機有以下主要性能特點1.強功能的16位CPU。2.多位的A/D轉(zhuǎn)換器(如96，10位)。3.增強I/O處理能力。4.增強中斷系統(tǒng)。5.片內(nèi)ROM和RAM進一步增大。,典型單片機系列簡介,ARM內(nèi)核單片機簡介AdvancedRISCMachines，ARM是一家英國公司名只提供內(nèi)核，不提供具體的芯片。高性能的32位嵌入式SoC設(shè)計中，幾乎都使用ARM作為處理器核。與普通的單片機相比，其處理效率高很多。今后要從事電子高端設(shè)計，建議先學(xué)習(xí)51單片機，再從普通的單片機設(shè)計過渡到ARM以及嵌入式。,51單片機是學(xué)習(xí)其它單片機的基礎(chǔ)。PIC單片機較穩(wěn)定，MicroChip公司的產(chǎn)品。在要求穩(wěn)定性高的應(yīng)用中多采用用PIC單片機。AVR是ATMEL公司的產(chǎn)品，其性價比高，如果對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求不高，選擇這一系列的單片機較好，哈佛結(jié)構(gòu)、RISC、處理功能強、效率較高。,典型單片機系列簡介,PLC：ProgrammableLogicController可編程邏輯控制器。具有更強的控制驅(qū)動能力