單片機基礎知識

1、主講人主講人: 賴武剛賴武剛單片機原理及應用單片機原理及應用3232學時理論學時理論+8+8學時實驗學時實驗教學用書教學用書單片機原理與項目實踐單片機原理與項目實踐基于基于C語言語言出版社出版社：機械工業(yè)出版社主編：主編：錢宗峰1 1單片機是什么？單片機是什么？2 2該技術能解決什么？該技術能解決什么？3 3怎樣學習？怎樣學習？第1章 單片機基礎知識1.1.單片機單片機概念概念2.2.單片機應用單片機應用3.3.單片機單片機主要類型及其特點主要類型及其特點4.4.單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)5.5.開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境6.6.基礎知識基礎知識1.1 單片機概念微型計算機微型計算機單片機單片機1.1 單片機

2、概念單片機（Microcontrollers，MCU）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、保安、金融、儀器儀表、航空航天、醫(yī)療、通訊、辦公設備、娛樂休閑、健身、體育競賽、服務領域,大量單片機單片機- -嵌嵌入式入式技術已經(jīng)無處不在。正迅

3、速改變著人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。 請稍微留心一下我們的周圍，看看身邊到底發(fā)生了什么變化？1.2 單片機的應用單片機的應用8電冰箱與單片機電冰箱與單片機電磁爐電磁爐與單片機與單片機9輸入設備（箭頭指向單片機）：加、減按鈕輸出設備（箭頭指向設備）：4個指示燈、電磁線圈的驅(qū)動電路MP3播放機與單片機播放機與單片機10單片機就好像核心控制者，統(tǒng)管著液晶屏、USB口、存儲器、DAC及驅(qū)動電路、按鈕等外部設備，并有序地在這些設備中傳遞、交換數(shù)據(jù)或信號。更多單片機應用更多單片機應用11單片機還隱藏在我們?nèi)粘Ｉ畹脑S多電子產(chǎn)品中，如鼠標、遙控器、洗衣機、機器人等。綜觀這些電子產(chǎn)品都有一個特點，它們都有輸入或

4、輸出設備。比如鼠標的按鍵、遙控器的按鍵等是輸入設備；洗衣機的電機、機器人的執(zhí)行機構(gòu)是輸出設備。形形色色的輸入設備和輸出設備都在單片機的控制下協(xié)調(diào)工作。1.3.1 51系列單片機系列單片機12Intel 8051單片機于1980年由Intel（英特爾）公司首先研制出來并應用于嵌入式系統(tǒng)中。MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家很多AT89S51型單片機（8051兼容型單片機），呈現(xiàn)出集成電路特有的外觀，兩側(cè)有整齊排列的金屬管腳，尺寸為52mm（長）15mm（寬）。STC深圳宏晶 http:/ PIC單片機單片機PIC系列單片機由美國Microchip公司設計生產(chǎn)，與MCS-51系列對應的產(chǎn)

5、品有PIC16C系列和PIC17C系列8位單片機，廣泛應用于消費電子產(chǎn)品、汽車電子及工業(yè)控制等領域，就產(chǎn)量和市場份額而言在世界單片機領域排名屬于前列。 1.3.4 MSP430單片機MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)公司1996年開始推向市場的一種16位單片機，采用精簡指令集，是一種超低功耗的混合型單片機。MSP430系列單片機的主要特點是，具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設和方便靈活的開發(fā)手段。 MSP430單片機的主要優(yōu)點描述如下： (1) 運算處理能力強。(2) 超低功耗設計。(3) 豐富的片上外圍模塊1.3.5 AVR單片機單片機17AVR是單片機設計及體系結(jié)構(gòu)中的新生兒，它由A

6、tmel公司于1996研制出來。目前AVR有UC3、XMEGA、megaAVR、tinyAVR等幾大系列過百種型號的單片機可供設計時選擇。1.3.6 其他單片機其他單片機18ARM系列單片機ST Microelectronics公司的ST系列單片機 Freescale公司的單片機系列 Texas Instruments公司的單片機系列為什么選用為什么選用5151系列單片機？系列單片機？1.4.1 數(shù)字溫度計工作原理數(shù)字溫度計工作原理19腋下的體表皮膚溫度由溫度傳感器采集，溫度傳感器把體溫這個物理量進行某種變換后形成電信號，這個電信號是連續(xù)的模擬信號，需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能顯示。于是模數(shù)轉(zhuǎn)換和顯

7、示處理電路實現(xiàn)轉(zhuǎn)換并輸出到液晶屏顯示。1.4 1.4 單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)1.4.2 需求分析需求分析20某工廠有一條圖1-13所示的裝小球生產(chǎn)線，小球被傳送帶運送并掉入下方的紙箱中，紙箱在另一條傳送帶上被運送，每個紙箱裝滿10個小球后就換下一個紙箱裝球?，F(xiàn)在需要設計一個單片機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)以上的小球裝箱要求，并實時顯示當前裝球的紙箱序號和已裝的小球數(shù)。系統(tǒng)系統(tǒng)框架框架21電子血壓計，測量時將一個密封的袖帶套在上臂上，按下按鈕啟動血壓測量后，單片機控制氣泵工作，向袖帶中打氣從而增加其中的壓力。當壓力達到200mmHg左右時即停止打氣并緩慢放氣，在氣壓下降的過程中，壓力傳感器實時監(jiān)測袖帶中的壓力

8、變化，通過ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給單片機分析，從而計算出收縮壓（高壓）和舒張壓（低壓）。1.4.3電子血壓計電子血壓計1.4.3單片機系統(tǒng) 最基本的單片機系統(tǒng)由單片機芯片和軟件程序共同組建而成，是用戶為了實現(xiàn)某種控制用途的需要而設計的實際裝置。在單片機系統(tǒng)中，單片機芯片內(nèi)部的中央處理單元(CPU)處于核心地位，CPU通過執(zhí)行軟件程序調(diào)動硬件電路完成控制功能。根據(jù)這種工作方式，單片機系統(tǒng)可以劃分為硬件和軟件兩個組成部分.單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖課程主要課程主要內(nèi)容內(nèi)容1. 1. 單片機基礎知識。單片機基礎知識。2. 512. 51單片機的硬件結(jié)構(gòu)。單片機的硬件結(jié)構(gòu)。3 3. 指令系統(tǒng)

9、及匯編程序指令系統(tǒng)及匯編程序4. 4. 單片機單片機C C語言基礎語言基礎5. 5. 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)6. 6. 定時器定時器7. 7. 矩陣鍵盤接口矩陣鍵盤接口8. 8. 串行通信串行通信9. AD9. AD和和DADA接口接口10. 10. 液晶接口液晶接口學習這門課程的學習這門課程的方法方法 C語言語言程序設計程序設計基礎基礎知識知識。 基礎基礎課程是課程是數(shù)字電路數(shù)字電路與與微機微機原理。原理。 本本課程是一門實踐性、應用性很強的課程是一門實踐性、應用性很強的學，學，僅僅僅僅聽懂還不夠聽懂還不夠, ,重在培養(yǎng)重在培養(yǎng)動手動手能力能力。硬件硬件/ /軟件軟件同樣重要、不可偏廢同樣重要、不

10、可偏廢 硬件是骨架，軟件是皮肉器臟及思想。硬件是骨架，軟件是皮肉器臟及思想。預習、聽課、復習、作業(yè)、實驗環(huán)環(huán)都重要，預習、聽課、復習、作業(yè)、實驗環(huán)環(huán)都重要， 積累和自我總結(jié)。積累和自我總結(jié)。1.5 開發(fā)環(huán)境單片機及電路仿真：Proteus、Multisim等。電路原理圖及PCB設計：Altium Designer (Protel)等單片機編程：keil （1）位位(Bit)(Bit)：位是計算機中構(gòu)成信息的最小單位，表示二進制數(shù)中的某個數(shù)位“0”或“1”。Bit是Binary Digit的縮寫。 （2）字字(Word)(Word)：字是CPU與輸入/輸出設備和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)的單位，由若干位組成。它與數(shù)據(jù)總線的寬度(根數(shù))一致。 （3）字節(jié)字節(jié)(Byte)(Byte)：一個字節(jié)包含8位(bit)二進制數(shù)，是計算機數(shù)據(jù)的基本存儲單位。Byte、KB、B、MB、GB之間的關系是： 1B=8 Bi