2單片機原理及應用-緒論.ppt

1、,第一章 緒論,一 單片機 是將微型計算機的主要組成部分集成在一個芯片上的微型計算機（圖1-1）。具體地說就是把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、中斷系統(tǒng)、定時器/計數器以及I/O接口電路等集成在一塊芯片上的微型計算機。換一種說法，單片機就是不包括輸入輸出設備、不帶外部設備的微型計算機， 稱它為單片微型計算機SCMC（Single Chip Micro-Computer ），簡稱單片機。 屬于微型機的一種 具有一般微機的基本組成和功能,1.1 單片機的概念,1.1 單片機的概念,二單片機和單片機系統(tǒng): 單片機只是一個芯片，而單片機系統(tǒng)則是在單片機芯片的基礎上擴展

2、其他電路或芯片構成的具有一定應用功能的計算機系統(tǒng)。,1.1 單片機的概念,三單片機應用系統(tǒng)和單片機開發(fā)系統(tǒng): 單片機應用系統(tǒng)是為控制應用而設計的，該系統(tǒng)與控制對象結合在一起使用，是單片機開發(fā)應用的成果。但由于軟硬件資源所限，單片機系統(tǒng)本身不能實現自我開發(fā)，要進行系統(tǒng)開發(fā)設計，必須使用專門的單片機開發(fā)系統(tǒng)。 單片機開發(fā)系統(tǒng)是單片機系統(tǒng)開發(fā)調試的工具：早期，邏輯分析儀；現在，在線仿真器ICE（In Circuit Emulator），如：DICE、SICE、DP-852、KDC-51、SBC-51、EUDS-51、WAVE；PC單片機開發(fā)系統(tǒng)。 四單片機的程序設計語言和軟件 單片機程序設計語言和軟

3、件，主要是指在開發(fā)系統(tǒng)中使用的語言和軟件。在單片機開發(fā)系統(tǒng)中使用機器語言、匯編語言和高級語言，而在單片機應用系統(tǒng)中只使用機器語言。,1.1 單片機的概念,匯編語言 C語言,1.1 單片機的概念,四單片機的程序設計語言和軟件 單片機程序設計語言和軟件，主要是指在開發(fā)系統(tǒng)中使用的語言和軟件。在單片機開發(fā)系統(tǒng)中使用機器語言、匯編語言和高級語言，而在單片機應用系統(tǒng)中只使用機器語言。,歷史： 1971年，微處理器研制成功不久，就出現了單片的微型計算機，即單片機但最早的單片機是1位的。 1975年，德克薩斯儀器公司發(fā)明了世界上第一個4位單片機TMS-1000。 1976年，Intel公司推出了8位的MCS

4、-48系列單片機。 1980年，Intel公司推出了8位的MCS-51系列單片機。其他類似單片機有Zilog公司的Z-80，Motorola公司的6801 發(fā)展： 1 不斷推出高檔、高性能單片機 2 高技術下移，重點提高8位單片機性能 3 不斷采用新工藝，實現低功耗、寬電壓、高速度、高可靠性 4 日趨單片使用 5 SOC嵌入系統(tǒng) 6 單片機應用網絡化,1.2 單片機的歷史和發(fā)展,1.2 單片機的歷史和發(fā)展,STC單片機 ： STC公司的單片機主要是基于8051內核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干

5、擾強. PIC單片機： 是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片. EMC單片機： 是臺義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.,1.2 單片機的歷史和發(fā)展,ATMEL單片機(51單片機)： ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態(tài)時鐘模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態(tài)工作方

6、式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機. PHLIPIS 51LPC系列單片機(51單片機)： PHILIPS公司的單片機是基于80C51內核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求. HOLTEK單片機： 臺灣盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產品.,1.2 單片機的歷史和發(fā)展,TI公司單片機(51單片機)： 德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于

7、復雜的實時控制場;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用于要求功耗低的場合 松翰單片機（SONIX）： 是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有PMW ADC 內振 內部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。,1.3 MCS-51系列單片機,幾步工作： 1）硬件電路設計、組裝、調試； 2）應用軟件的編制、調試； 3）應用軟件的鏈接調試、固化、脫機（脫離開發(fā)裝置）運行,一、硬件的設計 1盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路。 2留有余地：（1）ROM空間；（2）RAM空間；（3）I/O

8、端口；（4）A/D和D/A通道；（5）機動布線區(qū)。 3“以軟代硬”。 4監(jiān)測電路的設計。 5工藝設計。,1.4 單片機開發(fā)與開發(fā)工具,二、軟件設計 1軟件任務分析 從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質性的功能，如測量、計算、顯示、打印、輸出控制、通訊等等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調度角色的軟件； 2結構和數據類型的規(guī)劃； 3資源分配； 資源分配的主要工作是RAM資源的分配。系統(tǒng)資源包括ROM、RAM、定時器/計數器、中斷源等。在任務分析時，實際上已將定時器/計數器、中斷源等資源分配好了。ROM資源用來存放程序和表格，這也是明顯的。 4編程與調試。,1.4 單片機開發(fā)與開發(fā)工具,三、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程 單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程應包括4部分工作內容 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)仿真調試 脫機運行調試。,1.4 單片機開發(fā)與開發(fā)工具,四、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā) 從用戶源程序的編寫到單片機應用系統(tǒng)正常工作前的全過程， 統(tǒng)稱為單片機應用系統(tǒng)開發(fā)。 仿真：把應用系統(tǒng)自身的單片機拔掉，將開發(fā)系統(tǒng)的仿真插頭插入，以取代原單片機，從而實現對用戶樣機軟、硬件的故障診斷和調試。 開發(fā)工具應具備以下主要作用： 1）系統(tǒng)硬件電路的診斷； 2）程序的輸入與修改；