单片机原理及接口技术第一讲课件.ppt

1、参考书张毅刚张毅刚 主编主编彭喜元彭喜元 董继成董继成 副主编副主编高等教育高等教育出版社出版社1.关于教材关于教材：2.关于课时关于课时：54+18=723.关于内容关于内容：大学计划，知识更新：大学计划，知识更新4.关于学习关于学习：硬件、编程，易学难精，学习态度：硬件、编程，易学难精，学习态度5.关于成绩关于成绩：总成绩：总成绩=平时（期中）平时（期中）+实验实验+期末期末6.关于实验关于实验：按课表、共六次实验：按课表、共六次实验7.课程重要性课程重要性：知识结构要求，找工作：知识结构要求，找工作8.课程地位课程地位：专业必修课：专业必修课9.代表人物代表人物：深圳周立功、清华邵贝贝、

2、北航何立民：深圳周立功、清华邵贝贝、北航何立民 几个问题几个问题第一讲第一讲 单片机概述单片机概述 （2020世纪世纪7070年代问世）年代问世）一一 什么是单片机（什么是单片机（SCMSCM）（Single Chip Microcomputer）在在半导体硅片半导体硅片上集成了微处理器上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器(RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。和各种输入、输出接口。具有具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：。也称为：微控制器微控制器 MCU MCU（MicroController UnitMicroControll

3、er Unit）嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCU EMCU（Embedded MicroController UnitEmbedded MicroController Unit）。）。按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类：（1 1）通用型）通用型 可开发的内部资源：可开发的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等等功能部件，全部提供给用户功能部件，全部提供给用户。用户根据需。用户根据需要，设计一个要，设计一个以通用单片机芯片为核心以通用单片机芯片为核心的的测控系统。测控系统。（2 2）专用型）专用型专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途

4、而制作的单而制作的单片机，片机，针对性强针对性强且且数量巨大数量巨大。对对系统结构的最简化、可靠性和成本的最系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化佳化等方面都作了全面的考虑。等方面都作了全面的考虑。“专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。明显的综合优势。二二 单片机的历史及发展概况单片机的历史及发展概况四个阶段四个阶段:第一阶段第一阶段(1971(1971年年19741974年年)：初级阶段。初级阶段。双片的形式，且功双片的形式，且功能比较简单。能比较简单。第二阶段第二阶段（19741974年年19781978年）年）：低性能低性能单片机阶段。以单片机阶段。以Intel Int

5、el 公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48单片机为代表。单片机为代表。第三阶段第三阶段(1978(1978年年1982)1982)：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系列系列等。等。第四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在)：8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及1616位位单片机、单片机、3232位位单片机推出阶段。单片机推出阶段。数学的知识的积累数学的知识的积累 Numbering and coding systemsGottfried

6、Wilhelm Leibniz(July 1,1646 November 14,1716)Leibniz occupies a prominent place in the history of mathematics and the history of philosophy.He developed the infinitesimal calculus independently of Isaac Newton,and Leibnizs mathematical notation has been widely used ever since it was published.He bec

7、ame one of the most prolific inventors in the field of mechanical calculators.While working on adding automatic multiplication and division to Pascals calculator,he was the first to describe a pinwheel calculator in 16854 and invented the Leibniz wheel,used in the arithmometer,the first mass-produce

8、d mechanical calculator.He also refined the binary number system,which is at the foundation of virtually all digital computers.Page 9易经与二进制Digital Primer Goorge BooleanGeorge Boole(2 November 1815 8 December 1864)was an English mathematician and philosopher.As the inventor of Boolean logicthe basis

9、of modern digital computer logicBoole is regarded in hindsight as a founder of the field of computer science.Boole said,.no general method for the solution of questions in the theory of probabilities can be established which does not explicitly recognise.those universal laws of thought which are the

10、 basis of all reasoning.1Numbering and coding systemsDecimal and binary number system （十进制和二进制数字系统十进制和二进制数字系统）Human being use base 10 system(Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 零，一，二，三，四，五，六，七，八，九零，一，二，三，四，五，六，七，八，九 Zero,One,two,three,four,five,six,seven,eight,nine I,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,X Computers u

11、se base 2 system(Binary)0,1 Yes No True False High Low On Off These two binary digits are called bits为什么说计算机识别二进制数方便？电器开关,手机、计算机开关键，0/1三三 8 8位单片机的主要生产厂家和机型位单片机的主要生产厂家和机型（1 1）美国）美国IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增强型、扩展系列及其增强型、扩展型系列。型系列。（2 2）美国）美国ATMELATMEL公司公司89C5189C51、89C5289C52、89C5589C55、89S5289S5

12、2等。等。（3 3）荷兰）荷兰PHILIPSPHILIPS（菲力浦）公司（菲力浦）公司 8xC5528xC552系列系列 。此外：此外：AVRAVR、PICPIC、MICROCHIPMICROCHIP等单片机等单片机。MCS-51MCS-51系列系列单片机在我国得到了广泛的应用，单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列主流系列,软、硬件设计软、硬件设计资料资料丰富齐全。丰富齐全。Who provides microcontrollers四四 单片机的发展趋势单片机的发展趋势CPUCPU的改进的改进（1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处理能力结构，提高处理能力（2 2）增加数据总线宽度，

13、内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线。位数据总线。（3 3）串行总线结构，菲利浦公司的）串行总线结构，菲利浦公司的I I2 2C C总线总线（InterInterIC busIC bus）。用两根信号线代替现行的）。用两根信号线代替现行的8 8位数据总线。位数据总线。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）加大存储容量。）加大存储容量。（2 2）片内片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PROMPROM或或闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器。）存储器。（3 3）程序保密化。）程序保密化。3 3片内片内I/OI/O的改进的改进（1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输

14、出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高大电流和高 电压。电压。（2 2）增加）增加I/OI/O口的逻辑控制功能。口的逻辑控制功能。（3 3）设置了一些）设置了一些特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，构成，构成分布式、分布式、网络化网络化系统系统 。4 4外围电路内装化外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内成在片内系统的单片化系统的单片化。代表：代表：8051F8051F单片机单片机 5 5低功耗化低功耗化 CMOSCMOS化化 CHMOSCHMOS工艺。工艺。总之，向总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低高性能

15、、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化价格、外围电路内装化方向发展。方向发展。五五 单片机的应用单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。到各个领域。使用温度：使用温度：民民 品：品：0 0+70+70C C 工业品：工业品：-40 +85-40 +85C C 汽汽 车：车：-40 +105-40 +105C C 军军 品：品：-55 +125-55 +125C C在下述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用：1.1.工业自动化工业自动化 2.2.智能仪器仪表智能仪器仪表 3 3消费类电子产品消费类电子产品 4

16、.4.通讯通讯 5 5武器装备武器装备 6 6终端及外部设备控制终端及外部设备控制 7 7汽车电子汽车电子Freescale and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor,Inc.All other product or service names are the property of their respective owners.Freescale Semiconductor,Inc.2005汽车电子汽车电子消费电子消费电子工业控制工业控制网络应用网络应用无线通讯无线通讯Where are microco

17、ntrollers?飞思卡尔半导体公司飞思卡尔半导体公司 Future of IT?According to forecasts charac-terized by the terms such as（据预测）Post-PC era（后电脑时代）Disappearing computer（消失.）Ubiquitous computing（普适计算）Pervasive computing（普适计算）Ambient intelligence（情境智能）Embedded systems（嵌入式系统）信息技术信息技术(Information Technology)Application areasAu

18、tomotive electronicsAircraft electronicsTrainsTelecommunicationApplication areasAuthenticationMilitary applicationsMedical systemse.g.“artificial eye”医疗系统医疗系统人造眼人造眼军事应用军事应用鉴定鉴定六六 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机2020世纪世纪8080年代后期年代后期:IntelIntel公司以公司以专利或技术交专利或技术交换换的形式把的形式把80518051内核技术转让给其它厂家内核技术转让给其它厂家。如：如：AMTEL

19、AMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。这些厂家生产的这些厂家生产的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统结构（主要的系统结构（主要是指令系统）相同，采用是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺工艺。80C5180C51系列：系列：所有所有具有具有80518051指令系统指令系统的单片机的单片机，不应直接，不应直接称为称为MCS-51MCS-51系列单片机，系列单片机，MCSMCS只是只是IntelIntel公司专用的单片机系公司专用的单片机系列符号。列符号。MCS-51MCS-51系

20、列单片机及其系列单片机及其兼容产品兼容产品通常分成以下几类：通常分成以下几类：（1 1）基本型）基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751（2 2）增强型）增强型 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752 内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的的内部程序内部程序存储器存储器扩展到扩展到8KB8KB，1616位位定时器定时器/计数器计数器增至增至3 3个。个。（3 3）低功耗型）低功耗型 典型产品：典型产品：80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80

21、C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4 4）专用型）专用型 8044/87448044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美，用于总线分布式多机测控系统。美国国CypressCypress公司公司的的EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。（5 5）超）超8 8位型位型 典型产品典型产品：PHILIPSPHILIPS公司公司80C552/87C552/83C55280C552/87C552/83C552系列系列单片机。单片机。将将MCS-96MCS-96系列（系列（16

22、16位单片机）位单片机）I/OI/O部件部件如：如：高速输入高速输入/输出（输出（HSI/HSOHSI/HSO）、）、A/DA/D转换器、脉冲转换器、脉冲宽度调制（宽度调制（PWMPWM）、看门狗定时器（）、看门狗定时器（WDTWDT）等移）等移植进来构成新一代植进来构成新一代MCS-51MCS-51产品。产品。功能介于功能介于MCS-MCS-5151和和MCS-96MCS-96之间之间。目前已得到了较广泛的使用。目前已得到了较广泛的使用。（6 6）片内闪烁存储器型）片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司公司的的AT89C51AT89C51单片机，受到应用单片机，受到应用设计者的欢

23、迎。设计者的欢迎。MCS-51 MCS-51系列以及系列以及80C5180C51系列单片机有系列单片机有多种类型多种类型，但掌握好但掌握好MCS-51MCS-51的的基本型基本型（80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51）是十分重要的。）是十分重要的。它们是具有它们是具有MCS-51MCS-51内核的内核的各种型号单片机的基各种型号单片机的基础，础，也是也是各种各种增强型增强型、扩展型扩展型等衍生品种的核心。等衍生品种的核心。作业：作业：P15-16P15-161 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8谢谢！