單片機原理與應用緒論

1、單片機原理及應用,緒 論,主要內(nèi)容： 本課程的主要內(nèi)容、學習方法、學習要求、參考書。 單片機的基本概念、發(fā)展過程、發(fā)展趨勢、應用領(lǐng)域、市場前景、單片機的選型、單片機著名網(wǎng)站。目的在于了解單片機，重視單片機原理的學習。,（1）內(nèi)容簡介：,本課程以MCS51單片機為主介紹了單片機的基本原理、發(fā)展過程、匯編語言及程序設(shè)計，MCS51單片機內(nèi)部資源及應用，單片機的擴展技術(shù)、輸入輸出通道接口、交互通道的配置與接口、單片機應用系統(tǒng)設(shè)計。簡單介紹單片機的著名網(wǎng)站、其它類型單片機、單片機最新產(chǎn)品片上系統(tǒng)（SOC）。具有完整的、獨立的實驗教學內(nèi)容。,1. 課程與學習,（2）學習方法：,1. 充分利用已學過的微機

2、原理的知識，掌握單片機的基本結(jié)構(gòu)與組成原理，進一步掌握計算機中的基本概念、基本常識。 2. 掌握單片機的指令系統(tǒng)與編程方法。 3. 掌握單片機的時序，不懂時序，難以充分利用單片機。 4. 掌握單片機硬件電路中通用符號的意義，進一步掌握外圍接口電路的典型應用（鎖存器、緩沖器、驅(qū)動器、定時器/計數(shù)器、并行接口、串行接口、A/D、D/A、鍵盤、顯示器、打印機等）。 5. 掌握單片機擴展的原理，注意學會主要信號的擴展方法，能夠舉 一反三。（如：片選、數(shù)據(jù)總線、地址總線、片內(nèi)尋址、讀/寫控制線、地址鎖存、時鐘、復位、中斷請求與響應等）。 6. 掌握單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計方法，特別是典型應用系統(tǒng)。,（3）學

3、習要求：,1. 前續(xù)課程：數(shù)字電子技術(shù)、微機原理。 2. 預習聽課，筆記 復習作業(yè)教學網(wǎng)站。 3. 實驗課8學時，實驗課缺席一次無考試資格。本次實驗課前交上次實驗報告。 4. 三周單片機系統(tǒng)實訓 5. 成績考核分三部分：考試、實驗、平時（課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、上課出席情況）。,（4）參考書：,1. 張鑫. 單片機原理及應用 電子工業(yè)出版社 2005年 2. 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù). 清華大學出版社. 2003 3. 胡漢才. 單片機原理及其接口技術(shù)學習輔導與實踐教程.清華大學出版社，2004年 4. 何立民. 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學出版社，2002年 5.

4、 魏立峰等主編. 單片機原理與應用技術(shù).北京大學出版社，2006年 6. 張洪潤等編著. 單片機應用設(shè)計200例（上、下冊）.北京航空航天大學出版社，2006年 7. 教學網(wǎng)站：校園網(wǎng)（校內(nèi)訪問）,簡單的測控應用實例（1）,設(shè)計要求： （1）控制紅、黃、綠燈周期性地點亮/熄滅。 燈的點亮/熄滅控制開關(guān)量控制； 周期性地點亮/熄滅多任務(wù)定時切換。 （2）通過紅外傳感器實現(xiàn)防盜報警。 信號檢測、實時控制。,2. 單片機應用實例,簡單測控實例原理圖,簡單測控實例電路,簡單的測控應用實例（2）數(shù)字鐘,用 數(shù) 字 電 路 由 13 片 IC 組 成 的 數(shù) 字 鐘 電 路 圖,用數(shù)字電路由13片IC組成

5、的數(shù)字鐘的電路,用數(shù)字電路由13片IC組成的數(shù)字鐘的電路板,用單片機實現(xiàn)的數(shù)字鐘的電路,簡單的測控應用實例（3）單片機最小系統(tǒng)電路,單片機與嵌入式技術(shù)： 重要嗎？有用嗎？遙遠？ 請稍微留心一下我們的周圍，看看周圍由于應用單片機后發(fā)生了什么變化？ 單片機已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應用手段，除了單獨設(shè)課程外，在涉及的許多實踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計乃至研究生論文課題中，單片機系統(tǒng)都是最廣泛的應用手段之一。在高校中大力推行的各種電子設(shè)計競賽中，采用單片機系統(tǒng)解決各類電子技術(shù)問題已成為主要方法之一。,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(shè)備、娛樂休閑、健身、體育競賽、服

6、務(wù)領(lǐng)域，大量單片機嵌入式技術(shù)已經(jīng)無處不在。正迅速改變著人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。,單片機技術(shù)的應用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟與人民生活的各個領(lǐng)域,3. 單片機的基本概念,單片微型計算機（Single-Chip Microcomputer），簡稱單片機。就是將微處理器（CPU）、存儲器（存放程序或數(shù)據(jù)的ROM和RAM）、總線、定時器/計數(shù)器、輸入/輸出接口（I/O口）、中斷系統(tǒng)和其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計機。又稱為嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。 單片機的特點： 可靠性高、便于擴展、控制功能強、具有豐富的控制指令、低電壓、低功耗、片內(nèi)存儲容量較小、集成度

7、高、體積小、性價比高、應用廣泛、易于產(chǎn)品化等。,4.單片機與計算機之異同,（1）組成 CPU(進行運算、控制)，RAM(數(shù)據(jù)存儲器)， ROM(程序存儲器) I/O口(串口、并口等)，中斷系統(tǒng)，定時器/計數(shù)器。 計算機：上述部件以芯片形式安裝在主板上。 單片機：上述部件被集成到單芯片中。 計算機：鍵盤、顯示器、鼠標、硬/軟/光驅(qū)、音箱、打印機、掃描儀等外設(shè)。 單片機：一片集成電路。（100、48、40、32、28、20、16、8條引腳）。,（2）功能 計算機：主要用于數(shù)據(jù)運算、采集、處理、存儲、傳輸； 單片機：主要用于控制（或受控于）外設(shè)。往往嵌入某個儀器/設(shè)備/系統(tǒng)中，使其達到智能化的效果。

8、 （3）應用特點 計算機：體積大，功耗大，價格高，用途較固定，屬通用計算機。易于學習掌握和使用，但用于控制時必須制作或購買專用的接口卡，并編制專門的應用軟件。 單片機：體積小，功耗小，價格低，用途靈活，無處不在，屬專用計算機。是一種特殊器件，需經(jīng)過專門學習方能掌握應用，應用中要設(shè)計專業(yè)的硬件和軟件。,5. 單片機的發(fā)展過程,單片機的發(fā)展從嵌入式系統(tǒng)的角度可分為SCM、MCU、SOC三大階段。 1974-1976年：4位、8位單片機、 Fairchild雙片的 F8系列 1977-1978年：8位單片機 Intel MCS-48系列 1979-1982年：高檔8位單片機 Intel MCS-51

9、系列 8031/8051/8751、8032/8052/8752 低功耗型80C31、高性能型80C252、廉價型89C2051/ 1051 1983年- 至今 16位單片機 Intel MCS-96 系列 8098/8096、80C198/80C196，DSP 32位單片機 ARM系列,6單片機的發(fā)展趨勢,目前，單片機的主流仍然是8位高性能單片機。其發(fā)展具體體現(xiàn)在CPU功能增強、集成度提高、可靠性提高、內(nèi)部資源增多、引腳的多功能化、外圍電路的內(nèi)裝化、低電壓、低功耗、與互聯(lián)網(wǎng)連接等。并且逐步向SOC、嵌入式系統(tǒng)過渡。,7單片機的應用領(lǐng)域,民用電子產(chǎn)品、計算機系統(tǒng)中的部件控制器、智能儀器儀表、工

10、業(yè)測控、網(wǎng)絡(luò)與通信的職能接口、軍工領(lǐng)域、辦公自動化、集散控制系統(tǒng)、并行多機處理系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,選擇原則：主要從指令結(jié)構(gòu)、程序存儲方式和功能等方面選擇單片機。 Motorola是世界上最大的單片機廠商。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。其特點是噪聲低，抗干擾能力強，比較適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。 Microchip單片機是市場份額增長較快的單片機。它的主要產(chǎn)品是PIC系列8位單片機。其特點是運行速度快，低價位，適用于量大、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品。 美國德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機是一種特低功耗的Flash微控制器。主要用于三表及超低功耗場合。 Intel公司的MCS-51單片機最經(jīng)典，不斷更新，形成了既具有經(jīng)典性又不乏生命力的一個單片機系列。許多半導體廠家、電器公司以MCS-51系列中的8051為基核，推出了許多兼容性的CHMOS單片機-80C51系列。 此外，還Zilog、EM78、Scenix、NEC、Epson、NS、三星、富士通、華邦、Philips、ARM等單片機。,8單片機的選擇,9. 單片機常用網(wǎng)站,周立功單片機（） 武漢力源（） 中源單片機（） 嵌入開發(fā)網(wǎng)（） 51單片機（） 單片機學習網(wǎng)（） 單片機愛好者（） 此外，還有老古開發(fā)網(wǎng)、單片機培訓網(wǎng)、51單片機世界、致遠電子、南京愛思、FPGA論壇、北京單片機開發(fā)網(wǎng)、世紀開發(fā)、艾比德嵌入開