0单片机原理及应用(概述)

单片机原理及应用（绪论）宁静联系方式:87634693(o)[e-mail]教材：单片微型计算机原理、接口及应用（第二版）徐惠民安德宁编著北京邮电大学出版社参考书目：单片机原理与接口应用兵器工业出版社候紫达智能化测量控制原理与设计北京航空航天大学出版社徐爱钧MCS-51系列单片机系统接口及应用北京航空航天大学出版社何立民MCS-51系列单片机实用接口技术李华主编北京航空航天大学出版社微型计算机IBM-PC/XT[0520系列]系统原理及应用（上）清华大学出版社周明德课程规划（1）微机原理基础知识介绍（2）MCS-51单片机原理介绍（3）MCS-51单片机的系统扩展（接口技术）研究对象到底是什么？与我们日常生活有无关系？国内外发展的历史，现状以及趋势？单片机系统的开发过程？1.1单片微型计算机发展简况单片机的定义用一块集成电路芯片集成微型计算机的基本功能部件，则此芯片被成为单片机。（Single-chipMicrocomputer）MCU(MicroControllorUnit)Microcontroller:扩展了许多控制功能A/DPWMWDT高速I/O等单片机的发展史(以美国intel公司为例)第一代：8位通用单片机——MCS-48系列，第二代：8位增强型单片机——MCS－51系列，第三代：外部接口电路扩展——MCS-96系列，80C51系列ARM几种单片机封装形式单片机的特点——与PC的区别（1）单片机小巧，灵活，易于组织成实用系统。小巧在于单片机集成了微处理器的基本功能（而不是全部功能）（2）特殊的单片机有专门的用途：如有用做控制的单片机，用做数据处理的单片机（3）最主要的是：价格便宜单片机的广泛应用（1）工业上：数控机床、机器人控制、汽车控制、飞行器制导系统（2）仪表：数字示波器、智能化医疗仪器、智能化数字仪表（3）办公用品：打印机、复印机、智能化绘图仪（4）一般用品：游戏机、电子称（5）智能家电：电饭锅、组合音响、洗衣机单片机与嵌入式系统嵌入式系统的由来：微型计算机功能的划分：数值计算：海量、高速（通用计算机系统）智能控制：对象嵌入，I/O控制（嵌入式计算机系统）嵌入式计算机的定义：嵌入到对象体系中的专用计算机系统关键词：计算机、嵌入性、专用性特点：由嵌入对象紧耦合引起的采样、控制要求（接口电路、实时性）环境要求（体积、可靠性）专用要求（软硬件的裁剪性）知识平台的基本特点平台的广义性（广泛到人类领域）明确的工具性（给他人使用的工具）知识的黑洞性（不断扩展的知识）傻瓜应用界面（使用时不需了解平台知识）平台的商业性（平台创建与平台应用的市场行为）嵌入式系统应用的平台化厂家的商业平台技术支持环境配套集成开发环境软硬件技术平台用户的应用平台基础平台设计外围扩展规划软硬件平台库建设平台文档及应用规范建设基3.嵌入式操作系统的分类从嵌入式系统的应用来分类▉低端设备的嵌入式操作系统：各种工业控制系统，计算机外设，民用消费品的微波炉，洗衣机，冰箱等,比如uCOS等；▉高端设备的嵌入式操作系统：信息化家电，掌上电脑，机顶盒、WAP手机，路由器，比如wince,linux等。ARM公司是享誉全球的知识产权（IP）供应商，提供高性能低功耗IP设计的授权。全球20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户发售了超过10亿个ARM微处理器内核在2001年，全行业74.6%采用的是ARM的微处理器结构。ARM公司通过出售芯片技术授权，而非生产或销售芯片，建立起新型的微处理器设计、生产和销售商业模式。新的发展——ARMARM的发展历史1985年4月26日第一个ARM原型诞生在英国剑桥的Acorn公司1990年成立了AdvancedRISCMachinesLimited20世纪90年代，ARM32位嵌入式RISC处理器占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位ARM处理器的3大特点：小体积、低功耗、成本低、高性能；16位/32位双指令集全球众多的合作伙伴ARM（AdvancedRISCMachines）是英国知识产权核（IP）设计公司，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可。ARM知识产权无处不在●工业控制：工业设备是机电产品中最大一类过去在工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等方面，大部分低端型设备主要采用是８位单片机。随着技术发展，目前许多设备除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。●信息家电信息家电将成为嵌入式系统最大的应用领域。只有按钮、开关的电器显然已经不能满足人们的日常需求。具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是未来的发展趋势，如冰箱、空调等的网络化、智能化等。●消费类电子智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。●交通管理、环境监测交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元•水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。•加油站、停车场管理思考题(一)：1什么叫做单片机，它与单板机，多板机有何区别？微处理器(CPU):控制器+运算器集成在一片或几片芯片里，是微型计算机的核心部件，是衡量微型计算机性能的重要指标。单板机：将CPU，存储器，接口电路，键盘，显示屏等设计在一块电路板上。例如：Z80单板机。单片机：将CPU，存储器，接口电路等集成在一片芯片里。例如：Intel8051、Intel80982查阅资料，了解单片机在生产、生活中的广泛应用。思考题(二)：单片机：最基本的结构是将CPU和外围功能单元如存储器、I/O口、定时、计数器、中断系统等集成在一个芯片上。单片机系统：当单片机内部的计算机外围功能单元不能满足对象要求时，通过系统扩展，在外部总线上扩展相应对计算机外围功能单元所构成的系统。单片机应用系统：通过系统配置，给单片机系统按控制对象、环境配置相应的外部接口电路，构成能满足对象全部要求的单片机的硬件环境。应用系统的开发(1)总体方案设计(2)系统硬件设计(3)系统软件设计（监控程序设计）协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件钟充当组织调度的角色(4)应用软件的编制（构造数据结构、建立逻辑/算术运算关系、绘制流程图）、调试(5)仿真调试(6)程序固化(7)脱机运行硬件实现：实时性强，响应速度快软件实现：简化电路结构，降低成本，减少故障率，提高系统的灵活性与通用性,同时降低系统实时性，增加处理时间，增加软件设计费用，设计时间增加单片机开发系统应具备的功能：1、系统硬件电路的诊断与检查2、用户程序的输入修改3、程序的运行调试4、程序的固化系统硬件设计（Protel原理图）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeCDate:17-Mar-2004SheetofFile:E:\智能仪器\实验电路图\设计_final.ddbDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U180311A11Y22A32Y43A53Y64Y84A95Y105A116Y126A13U974061A11Y22A32Y43A53Y64Y84A95Y105A116Y126A13U1074061A11B21Y32B72A62Y5U11754511A11B21Y32B72A62Y5U12754511A11B21Y32B72A62Y5U13754511A11B21Y32B72A62Y5U1475451D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U374LS373A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U574LS138OUTA027OUTB031OUTA126OUTB130OUTA225OUTB229OUTA324OUTB328DB012BD23DB113DB214SL032DB315SL133DB416SL234DB517SL335DB618DB719RL038RL139IRQ4RL21RL32CS22RL45RD10RL56WR11RL67A021RL78CLK3SHIFT36RESET9CNTL/S37U48279R501KR1R2R4R3R5R612345679ABCDEFREADMODIFYDELETEADDNEWStepMODEEXECDefaultADDefault8255Default8155DefaultINTDefaultTIMERDefaultCOMMDefault8279SSHIFT08COMMDefaultDAP0P1P2P3P4P5P6P7P0P1P2P3P4P5P6P7ALE0ALEALEA0A0P0P1P2P3P4P5P6P7RDWR0RDWRW8279IRQIRQP27C8279VCCSL0SL1SL2SL0SL1SL2RL0RL1RL2RL3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7RL0OA0OA1OA2OA3OB0OB1OB3RL1C1133uFVCCRL2RL3OB2OA0OA0OOA1OA1OOA2OA2OOA3OA3OOB0OB0OOB1OB1OOB2OB2OOB3OB3OR7R8VCCOB0OOB1OOB2OOB3OOA3OOA2OOA1OOA0OOB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2O1A11Y22A32Y43A53Y64Y84A95Y105A116Y126A13U874LS04abfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D1OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D2OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D3OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D4OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D5OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D6OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D7OB0OOB1OOB2OOB3OOA0OOA1OOA2OabfcgdeDPY76421910abcdefg5dpdpGND3GND8D8VCC28WE27NC26A825A924A1123OE22A1021CE20I/O719I/O618I/O517I/O416I/O315R/BY1A122A73A64A55A46A37A28A19A010I/O011I/O112I/O213GND14U22864AWR1A11B21Y32A4