单片机概述-第一章教学文案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机应用技术,教师：贾 磊,手机：[phone],邮箱：,jialei11504,2010年9月1日,目 录,一、,单片机概述,二、,80C51单片机硬件结构,三、,单片机开发系统,四、,单片机的程序设计,五、定时/计数器与中断系统,六、单片机系统的扩展,七、单片机接口技术,八、串行通信技术,九、单片机应用系统设计,十、单片机的C语言应用设计,单片机应用技术,黄河水利职业技术学院机电工程系,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,第一章 单片机概述,1.1 单片机简介,单片机（Single-Chip-Microcomputer）又称微控制器（Microcontroller），其最基本的结构是将CPU和计算机外围功能单元如存储器、I/O口、定时器/计数器、中断系统等集成在一个芯片上构成的。,微处理器MPU 中央处理器CPU,单片微型计算机SCM 微控制器MCU,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.2 单片机的应用领域,控制性能和可靠性高,可对I/O端口直接操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响。,体积小、价格低、易于产品化,应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,智能仪器仪表,机电一体化产品,实时工业控制,分布式系统的前端模块,家用电器,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.3 单片机的发展趋势,CMOS化,低电压、低功耗化（MSP430）,大容量化,高速化（AVR系列）,低噪声和高可靠性,小容量、低价格化（PIC系列）,集成多种外设功能,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.4 单片机MCS-51系列,1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，标志着计算机时代的到来。,开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。,冯诺依曼,提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,电子计算机经历了五个时代：,电子管计算机,晶体管计算机,集成电路计算机,大规模集成电路计算机,超大规模集成电路计算机,结构,仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.2.2 微型计算机的组成及其应用形态,1971年1月，,INTEL,公司的特德霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器（即Intel 4004）。,4004微处理器,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,微型计算机的应用形态可以分为3种：,多板机（系统机）,工业PC机 也属于多板机。,单板机,单片机:集成了CPU、存储器、I/O接口电路的单芯片微型计算机,。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,三种应用形态的比较,：,单板机,单片机,系统机（多板机）,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。,单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。,单片机,体积小,、,价格低,、,可靠性高,，其,非凡的嵌入式应用形态,对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.3 单片机的发展过程及产品近况,1.4.1 单片机的发展过程,三个主要阶段：,单芯片微机形成阶段,1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。,特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。,性能完善提高阶段,1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,微控制器化阶段,特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“,微控制器,”的称谓更能反应单片机的本质。,1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.3.2 单片机产品近况,ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列,Philips公司的80C51、80C552系列,华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列,ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列,LG公司的GMS90/97低压高速系列,Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列,Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机,80C51系列产品繁多，主流地位已形成，已推出的与80C51兼容的主要产品有：,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：,Intel的MCS-96系列16位单片机,Microchip的PIC系列RISC单片机,TI的MSP430F系列16位低功耗单片机,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,1.5 单片机应用系统开发简介,1.4.2 单片机应用系统的开发,单片机自身没有开发功能，必须借助开发机来完成如下任务：,排除硬件故障和软件错误,程序固化到程序存储器芯片中。,正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,指令的表示形式,指令是让单片机执行某种操作的命令。指令按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器中。如：,04H,:累加器A的内容加1，难记！,INC A，记忆容易。,称为符号指令。,0000 0100B,04H,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,汇编或编译,将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：,手工汇编,利用开发机的驻留汇编程序进行汇编,交叉汇编,现在常采用高级语言（如,C51,）进行单片机应用程序的设计。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,仿真开发,1.5.2 单片机应用系统传统开发方式,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,SST公司推出的SST89C54和SST89C58芯片有SuperFLASH存储器，利用这种存储器可以进行高速读写的特点，能够实现：,在系统编程（ISP）,在应用编程（IAP）。,1.5.3 单片机开发方式的发展,应用程序,的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然后实现目标程序的串行下载。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,Microchip公司推出的PIC16F87X中内置有在线调试器ICD功能,还配置了具有ICSP功能的简单仿真器和烧写器。通过PC机串行电缆就可以完成对目标系统的仿真调试。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,复习：,数制与编码,十进制（D）：,二进制（B）：,十六进制（H）:,8421BCD码：四位B表示一位D（0-9）,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,数制之间的转换,R,进制 十进制 D,按位权展开求和,十进制 D,R,进制,整数部分:除,R,取余法,小数部分:乘,R,取整法,然后相加,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,数制之间的转换,二,进制 B 十六进制 H,四位变一位,十六进制 H 二进制 B,一位变四位,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,8位机器数的编码,1.原码：,符号位（1位）+真值（7位）,最高位:0-正数 1-负数,取值范围：-127,+127,正数的补码=反码=原码,2.反码：,负数的反码=正数的原码,3.补码：,负数的补码=正数的原码+1（,求反加一,）,负数的补码=,00H-正数的原码,取值范围：-128,+127,一个数的补码的补码等于原码,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,带符号二进制数运算法则,公 式,：,X+Y补X补+Y补,X-Y补X补+-Y补,运算规则,：,按二进制运算规则运算，即逢二进一；,两个数的符号位参加运算；,由符号位产生的进位自然舍掉。,黄河水利职业技术学院机电工程系,单片机应用技术,