单片机概述

第一章单片微型机概述21.1电子计算机概述1.1.1冯·诺依曼型计算机1.1.2电子计算机的基本结构与工作原理1.1.3电子计算机的发展与分类1.2微型计算机的应用形态1.2.1系统机（多板机）1.2.2单板机1.2.3单片机1.2.4PC机与单片机的比较1.3单片机的历史、近况及发展趋势1.3.1单片机的发展概况1.3.2单片机产品的近况1.3.3单片机的发展趋势1.4单片机的特点及应用领域1.4.1单片机的特点1.4.2单片机的应用领域第一章单片微型机概述第一章单片微型机概述3教学目的及要求：了解单片机的由来与发展了解单片机与PC机的异同了解单片机产品的近况及发展趋势了解单片机的特点及应用领域教学思路与教法法从综合演示项目开始(与教材配套的实验板装有演示程序)，从电动小车循迹行驶录像讲起，引出单片机。单片机的由来与发展，从第一台电子计算机的问世到冯•诺依曼型计算机、微型计算机、单片机，最后讲到单片机的应用领域。本课一开始就抓住学生对单片机的学习兴趣，用身边的实例启发，讲到单片机的应用达到高潮。课时安排：2学时（使用本课PPT演示文稿）第一章单片微型机概述4小车的大脑：单片机单片机电动小车循迹行驶录像第一章单片微型机概述5单片机的功能小车循迹跑检测驱动电路单片机处理信息发出相应的控制命令单片机在这里的功能:信息处理→→形成命令→控制驱动电路→小车循迹跑第一章单片微型机概述6硬件及软件硬件电路大规模数字电路软件机器语言厂家生产用户编写那么，什么是单片机呢？从微型计算机讲起第一章单片微型机概述71.1微型计算机的应用形态从应用形态上,微型计算机可分为三种1.1微型计算机的应用形态有单板机、多板机、单片机等8将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）1.1.1单板机1.1微型计算机的应用形态I/O设备简单、软件资源少，使用不方便早期用于教学和简单测控系统，现在很少使用9多板机（系统机）典型：个人计算机（PC机）1.1微型计算机的应用形态1.1.2多板机（系统机）10将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。多板机（系统机）个人计算机（PC机）工业PC机当代最通用的工具测控系统的主机1.1微型计算机的应用形态111.1.3单片机如果将微处理器、存储器和输入输出接口电路集成在一块集成电路芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机。为强调其控制属性，一般把单片机称为微控制器（MCU）；为强调其“嵌入式”特点，也常常把单片机称为嵌入式控制器（EMCU）1.1微型计算机的应用形态12微型计算机发展的主要两大分支PC机系统全力实现海量高速数据处理，兼顾控制功能。单片机系统全力满足测控对象的测控功能，兼顾数据处理功能1.PC机2.单片机1.1.4PC机与单片机的比较1.1微型计算机的应用形态13PC机与单片机之异同1.从组成方面看CPU(进行运算、控制)RAM(数据存储器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存储器)上述部件以芯片形式安装在主板上还包括：键盘、显示器、鼠标、硬盘/光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。PC机单片机单片机则只是一片集成电路含上述部件1.1微型计算机的应用形态142.从功能方面看PC机单片机通用计算机擅长于数据采集、运算、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。1.1微型计算机的应用形态153.从应用特点方面看体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。单片机PC机1.1微型计算机的应用形态161.2单片机的历史及发展概况第一阶段（1974-1976）初级单片机阶段集成度低工艺落后1.2单片机的历史及发展概况例如：8位单片机F8特点：采用双片组成结构：F8CPU64BRAM2个I/O38511KROM1个T/C2个I/O完整的单片机存放数据存放程序17第二阶段（1976-1978）低性能单片机阶段8位机早期产品已淘汰例如：MCS–48系列特点：小而全结构：MCS–488位CPURAMI/OROMT/C1.2单片机的历史及发展概况18第三阶段（1978-1983）高性能单片机阶段MCS-51系列是国内外主流例如：MCS–51系列特点：系列化、功能强结构：MCS–518位CPURAMI/OROMUARTINTT/C1.2单片机的历史及发展概况19第四阶段（1983年至今）16位以上单片机和超8位单片机并行发展阶段1.2单片机的历史及发展概况例如：MCS–96系列特点：增加了内部资源、实时处理能力更强除了具有16位CPU和存储器外又增加了部分内部资源，如：MCS–9610位A/D转换器高速输入输出HSIO脉宽调制输出装置PWM8XC196增强型之后又推出：2016位、32位及64位单片机不断扩大应用范围，但不能代替8位机8位机性能价格比占优势，速度和功能向16位机靠拢目前最为典型的、销量最多的仍为MCS-51系列单片机。它的功能强大、兼容性好、软件硬件资源丰富；国内应用广泛，仍为主流机型。因此，本书以讨论MCS-51系列单片机为主。1.2单片机的历史及发展概况21MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机产品繁多，主流地位已经形成：1.38位单片机的主要生产厂家和机型1.38位单片机的主要生产厂家和机型22在生产工艺上该系列单片机有两种：CHMOS工艺：互补金属氧化物HMOS工艺HMOS工艺：高密度短沟道MOS工艺CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片。1.38位单片机的主要生产厂家和机型23在功能上该系列单片机有基本型和增强型两大类：增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C3289C52/89S52基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C3189C51/89S51本课以MCS-51中的89C51为主进行研讨1.38位单片机的主要生产厂家和机型24﹡美国Intel公司：MCS-51系列及其增强型系列(MCS是Intel公司单片机的系列符号)；﹡Atmel公司：融入Flash存储器技术的AT89系列；﹡荷兰Philips公司：P89C51XX系列、8XC552系列；﹡美国Motorola公司：6801系列和6805系列；﹡ADI公司：ADμC8xx高精度ADC系列；﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。目前，世界上较为著名的8位单片机生产厂家和主要机型如下：1.38位单片机的主要生产厂家和机型251.4单片机的发展趋势1、高档单片机性能不断提高速度：是原来单片机的5~15倍精度：CPU字长增加，16位、32位单片机问世指令系统丰富、效率高⑵内部资源的增加程序存储器：ROM、EPROM、E2PROM或FLASH达几十KB⑴CPU功能的增强闪速存储器26数据存储器：RAM达几KBI/O口：并口串口串行扩展口定时/计数器（T/C）：定时输出捕捉输入监视器WatchdogA/D转换器：8位、12位、16位、24位，多通道输入脉宽调制输出PWM，可代替D/A输出27⑶引脚的多功能化一个引脚具有几种功能扩展方式从并行总线发展出各种串行总线2、超小型、低功耗、价廉如:ATMEL公司的89C1051/205120引脚，工作电压（2~6V），电流仅几个mA如：Microchip公司的PIC16/17系列18引脚、20引脚、28引脚，有的仅5个引脚工作电压（2~6V），电流仅2个mA283、单片机开发方式的进步单片机片内FlashROM的使用，使得单片机开发不再需要仿真器。例如：常用的AT89S51/52单片机，其片内FlashROM都是可以在线编程的，即在线写入、擦除，以及在线下载程序。给开发调试带来极大方便。4、多机与网络系统的支持技术日趋成熟单片机与芯片间串行总线相配合，能灵活方便地构成各种规模的多机系统或网络系统。291.5单片机的特点及应用领域1.5.1单片机的特点1.结构简单、体积小2.性能价格比高3.可靠性高，功耗低4.应用范围广泛1.5单片机的特点及应用领域301.构成智能化产品，实现仪器设备的智能化、自动化①智能化仪器仪表1.5.2单片机的应用领域1.5单片机的特点及应用领域②在家用电器领域③在计算机外设中的应用312.在工业测控领域中的应用①数据采集与处理1.5单片机的特点及应用领域②工业过程控制32另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用，如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等。1.5单片机的特点及应用领域33谢谢大家！