1、第 2页教师介绍&授课教师：授课教师：&联系方式：联系方式：&办公地点办公地点：第 9页第1章 单片机概述单片机的定义单片机的定义.1微型计算机概述微型计算机概述1.2PICPIC单片机简介单片机简介1.4单片机的发展历史及分类单片机的发展历史及分类.3第 10页1.1 单片机的定义&单片机是一种采用超大规模集成电路技术把单片机是一种采用超大规模集成电路技术把CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、I/OI/O口等电路集成到一块硅片上而构成口等电路集成到一块硅片上而构成的一个小而完善的计算机系统。的一个小而完善的计算机系统。&单片机与单片机与PCPC机相比就好像麻雀与大象一样：机相比就好像麻
2、雀与大象一样：&麻雀虽小五脏俱全。麻雀虽小五脏俱全。&单片机又称微控制器（单片机又称微控制器（Micro Controller UnitMicro Controller Unit），微控制器是国际上流行的称呼。现在又改称为，微控制器是国际上流行的称呼。现在又改称为嵌入式系统（嵌入式系统（Embedded SystemEmbedded System）了。）了。第 11页第1章 单片机概述单片机的定义单片机的定义.1PICPIC单片机简介单片机简介1.4单片机的发展历史及分类单片机的发展历史及分类.3微型计算机概述微型计算机概述1.2第 12页1.2.1 微型计算机的基本结构第 13页1.2.2
3、微型计算机的工作原理运算器输入设备存储器输出设备控制器数数据据控制控制命令命令程程序序运算运算结果结果第 14页1.2.3 二进制编码&在数字式计算机中，指令和数据都采用二进制编在数字式计算机中，指令和数据都采用二进制编码。不同的码。不同的CPUCPU其指令编码可能不同。其指令编码可能不同。&为了使计算机中的数据能与人类所能识别的文字为了使计算机中的数据能与人类所能识别的文字建立一一对应的关系，需要对数字、字母和字符建立一一对应的关系，需要对数字、字母和字符进行编码。用二进制代码对数据进行编码的方法进行编码。用二进制代码对数据进行编码的方法很多，二进制数的位数越长，所能编码的数字、很多，二进制
4、数的位数越长，所能编码的数字、字母和字符就越多。常用的二进制编码有字母和字符就越多。常用的二进制编码有BCDBCD码、码、ASCIIASCII码等。码等。第 15页BCD码&用二进制编码表示的十进制数称为二用二进制编码表示的十进制数称为二-十进制数，十进制数，简称简称BCD(Binary Coded Decimal)BCD(Binary Coded Decimal)码。码。BCDBCD码保留码保留了十进制的权，用四位二进制数给了十进制的权，用四位二进制数给0 09 9这这1010个数个数字编码。字编码。BCDBCD码种类较多，如有码种类较多，如有84218421码、码、24212421码和码和
5、余余3 3码等。最常用的是码等。最常用的是 8421BCD8421BCD码码(以后简称以后简称BCDBCD码码)，组成它的，组成它的4 4位二进制数码的权分别是位二进制数码的权分别是8 8、4 4、2 2、1 1 第 16页BCD码十进制数8421码十进制数8421码十进制数8421码000006011012000100101000170111130001001120010810001400010100300119100115000101014010010000100001600010110第 17页ASCII码&ASCIIASCII码是美国信息交换标准代码码是美国信息交换标准代码(Ameri
6、can Standard(American Standard Coded for Information Interchange)Coded for Information Interchange)的简称，已成为国的简称，已成为国际通用的英文、数字、符号标准编码。际通用的英文、数字、符号标准编码。&ASCIIASCII码采用码采用7 7位二进制编码，可为位二进制编码，可为128128个字符编码，这个字符编码，这128128个字符分为两类，即图形字符和控制字符，详见表个字符分为两类，即图形字符和控制字符，详见表 1.21.2。&图形字符包括图形字符包括1010个十进制数符、个十进制数符、5252
7、个大小写英文字母和个大小写英文字母和3434个其它字符，共计个其它字符，共计9696个。图形字符具有特定的形状，通过个。图形字符具有特定的形状，通过与特定的字形库匹配可以在显示器上显示。与特定的字形库匹配可以在显示器上显示。&控制字符包括回车、换行、退格等，共控制字符包括回车、换行、退格等，共3232个。控制字符没个。控制字符没有特定的形状但有一定的控制作用，不能在显示器上显示有特定的形状但有一定的控制作用，不能在显示器上显示。第 18页表1.2 ASCII码表0123456700000101001110010111011100000NULDLESP0P、p10001SOHDC1!1AQaq2
8、0010STXDC2“2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC44DTdt50101ENQNAK%5EUeu60110ACKSYN&6FVfv70111BELETB7GWgw81000BSCAN(8HXhx91001HTEM)9IYiyA1010LFSUB*：JZjzB1011VTESC+；KkC1100FFFS，Ll|D1101CRGS-=MmE1110SORS.NnF1111SIUS/?OoDEL第 19页第1章 单片机概述单片机的定义单片机的定义.1微型计算机概述微型计算机概述1.2PICPIC单片机简介单片机简介1.4单片机的发展历史及分类单片机的发展历史及分类
9、.3第 20页1.3.1微型计算机与单片机计算机巨大中小微多片机（PC）单片机第 21页1.3.2 单片机技术的发展历程&第一阶段第一阶段(19741976)(19741976)初始阶段。以初始阶段。以4 4位单片机为主，功能比较简位单片机为主，功能比较简单。如单。如19741974年美国年美国FairchildFairchild公司生产的第一台单片机公司生产的第一台单片机F8F8，采用双片形，采用双片形式，功能简单。式，功能简单。&第二阶段第二阶段(19761978)(19761978)探索阶段。单芯片形式，低档探索阶段。单芯片形式，低档8 8位单片机。位单片机。如如19761976年美国年
10、美国IntelIntel公司生产的公司生产的MCS-48MCS-48系列单片机，这是第一台完全的系列单片机，这是第一台完全的8 8位单片机。位单片机。MCS-48MCS-48的推出是在工控领域的探索，此后，各种的推出是在工控领域的探索，此后，各种8 8位单片位单片机纷纷应运而生。机纷纷应运而生。&第三阶段第三阶段(19781982)(19781982)完善阶段。提高电路的集成度，增加完善阶段。提高电路的集成度，增加8 8位单位单片机的功能。如片机的功能。如IntelIntel公司在公司在MCS-48MCS-48基础上推出了完善的高档基础上推出了完善的高档8 8位单片位单片机系列机系列MCS-5
11、1MCS-51。&第四阶段第四阶段(19821990)(19821990)巩固和发展阶段。巩固发展巩固和发展阶段。巩固发展8 8位单片机、位单片机、推出推出1616位单片机、向微控制器发展，强化了智能控制器的特征位单片机、向微控制器发展，强化了智能控制器的特征 。如如将将ADCADC、DACDAC、PWMPWM、WDTWDT、DMADMA集成到单片机集成到单片机 。&第五阶段第五阶段(1990(1990至今至今)全面发展阶段。适合不同领域要求的单片机全面发展阶段。适合不同领域要求的单片机，如各种高速、大存储容量、强运算能力的，如各种高速、大存储容量、强运算能力的8 8 位位/16/16位位/3
12、2/32位通用型单位通用型单片机，还有用于单一领域的廉价的专用型单片机。片机，还有用于单一领域的廉价的专用型单片机。第 22页单片机相对PC的特点&小巧玲珑（最小的四个脚，可食用）小巧玲珑（最小的四个脚，可食用）&控制能力强（位开关控制灵活）控制能力强（位开关控制灵活）&功能丰富（接口电路丰富）功能丰富（接口电路丰富）&适应能力强（适应能力强（电磁干扰、冲击振动、高低温湿度等电磁干扰、冲击振动、高低温湿度等）&运算能力相对弱（指令少，速度较慢）运算能力相对弱（指令少，速度较慢）&性价比高（性价比高（3 3￥到￥到XXXXXX￥不等）￥不等）&可靠性高（看门狗，电压监测）可靠性高（看门狗，电压监
13、测）&低功耗（休眠）低功耗（休眠）&学习入门容易（外围电路简单）学习入门容易（外围电路简单）第 23页1.3.3 单片机的应用领域&1 1智能仪器智能仪器&2 2通信设备通信设备&3 3家用电器家用电器&4 4工业控制工业控制&等等等等第 24页1智能仪器第 25页2通信设备第 26页3家用电器第 27页4工业控制第 28页微控制器应用例子第 29页微控制器应用例子第 30页1.3.4 常用单片机产品介绍&PICPIC单片机单片机&MicrochipMicrochip的的8 8位单片机的主要产品是位单片机的主要产品是PIC16PIC16系列系列、PIC18PIC18系列系列8 8位单片机，位单
14、片机，CPUCPU采用采用RISCRISC结构，分结构，分别仅有别仅有3535、5858条指令，采用条指令，采用HarvardHarvard双总线结构双总线结构，运行速度快，工作电压低，功耗低，具有较大，运行速度快，工作电压低，功耗低，具有较大的输入输出直接驱动能力，的输入输出直接驱动能力，FLASHFLASH在线编程调试在线编程调试，体积小、接口丰富、品种繁多。，体积小、接口丰富、品种繁多。适用于用各适用于用各个档次，价格敏感的产品。在办公自动化设备，个档次，价格敏感的产品。在办公自动化设备，消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车电子，金融电子，
15、工业控制不同领域都有广泛的电子，金融电子，工业控制不同领域都有广泛的应用。应用。PICPIC系列单片机目前在世界单片机市场份系列单片机目前在世界单片机市场份额排名第一，发展非常迅速。额排名第一，发展非常迅速。第 31页1.3.4 常用单片机产品介绍&MotorolaMotorola单片机单片机&MotorolaMotorola目前是世界上仅次于目前是世界上仅次于MicrochipMicrochip的第二大的第二大的单片机厂商。从的单片机厂商。从M6800M6800开始，开发了广泛的品种开始，开发了广泛的品种，4 4位，位，8 8位，位，1616位位3232位的单片机都生产，其中典位的单片机都生
16、产，其中典型的代表有：型的代表有：8 8位机位机M6805M6805，M68HC05M68HC05系列；系列；8 8位增位增强型强型M68HC11M68HC11，M68HC12M68HC12；1616位机位机M68HC16M68HC16；3232位机位机M683XXM683XX。MotorolaMotorola单片机的特点之一是抗干扰能单片机的特点之一是抗干扰能力强，更适合于工控领域及恶劣的环境力强，更适合于工控领域及恶劣的环境 。第 32页1.3.4 常用单片机产品介绍&80518051单片机单片机&80518051单片机最早由单片机最早由IntelIntel公司推出，其后，多家公公司推出，
17、其后，多家公司购买了司购买了80518051的内核设计，使得以的内核设计，使得以80518051为内核的为内核的系列单片机种类繁多，应用非常广泛。常见的系列单片机种类繁多，应用非常广泛。常见的5151内核的单片机厂家有内核的单片机厂家有ATMELATMEL、NXPNXP（原（原PhilipsPhilips半导半导体事业部）、体事业部）、STST、STCSTC、SSTSST、LGLG、华邦、瑞萨等、华邦、瑞萨等。第 33页1.3.4 常用单片机产品介绍&ARMARM单片机单片机&ARMARM（Advanced RISC MachinesAdvanced RISC Machines）原本是是微处理
18、）原本是是微处理器设计企业，但其主要产品是销售其设计的一系器设计企业，但其主要产品是销售其设计的一系列列3232位单片机的知识产权（位单片机的知识产权（Intellectual Intellectual PropertyProperty，简称，简称IPIP）。由于多家公司都购买了其）。由于多家公司都购买了其知识产权来生产各自的知识产权来生产各自的3232位单片机，所以习惯上位单片机，所以习惯上人们把以人们把以ARMARM公司的公司的IPIP为内核的控制器称为为内核的控制器称为ARMARM单单片机。其特点为高性能、廉价、耗能低、接口丰片机。其特点为高性能、廉价、耗能低、接口丰富等特点。适用于多种
19、领域，例如移动式应用、富等特点。适用于多种领域，例如移动式应用、消费消费/教育类多媒体、教育类多媒体、DSPDSP以及嵌入控制等。以及嵌入控制等。第 34页1.3.4 常用单片机产品介绍&AVRAVR单片机单片机&AVRAVR是是ATMELATMEL公司生产的增强型公司生产的增强型RISCRISC单片机，也采用单片机，也采用FLASHFLASH作作为程序存储器，可随时编程（烧写），使用户的产品设计为程序存储器，可随时编程（烧写），使用户的产品设计容易，更新换代方便。容易，更新换代方便。AVRAVR单片机采用的增强性单片机采用的增强性RISCRISC结构使结构使其具有高速处理能力，在一个时钟周期
20、内可执行复杂的指其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每令，每MHzMHz可实现可实现1 MIPS1 MIPS的处理能力。的处理能力。AVRAVR单片机工作电压单片机工作电压为为2.76.0 V2.76.0 V，可以实现耗电最优化。，可以实现耗电最优化。AVRAVR单片机也具有丰单片机也具有丰富的接口，内置富的接口，内置USARTUSART、SPISPI、I2CI2C、A/DA/D等模块。等模块。AVRAVR单片机单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。通讯设备，家用电器，
21、宇航设备等各个领域。&上面这些产品有很多类似之处，但又各有特色，用户可以上面这些产品有很多类似之处，但又各有特色，用户可以根据需要选择。如此庞大的单片机家族，其实只要熟练掌根据需要选择。如此庞大的单片机家族，其实只要熟练掌握一种单片机的使用方法，便可以举一反三、触类旁通，握一种单片机的使用方法，便可以举一反三、触类旁通，对其他型号的单片机也能够快速上手。这里推荐以对其他型号的单片机也能够快速上手。这里推荐以PICPIC单片单片机作为入门选择。机作为入门选择。第 35页第1章 单片机概述&【学习目标学习目标】单片机的定义单片机的定义.1微型计算机概述微型计算机概述1.2单片机的发展历史及分类单片
22、机的发展历史及分类.3PICPIC单片机简介单片机简介1.4第 36页1.4 为什么选择PIC单片机讲解&目前其目前其8 8位单片机的出货量从位单片机的出货量从20032003年起至今一直稳年起至今一直稳居世界第一位。居世界第一位。&入门容易入门容易:其典型的其典型的8 8位机指令集只有位机指令集只有3535条条&功能齐全功能齐全:学习了学习了PICPIC的典型的典型8 8位机之后，你就基本位机之后，你就基本掌握了单片机中大部分常用的接口用法，例如：掌握了单片机中大部分常用的接口用法，例如：USARTUSART、I2CI2C、SPISPI等典型接口。等典型接口。&可靠性高。可靠性高。&升级、移
23、植容易。升级、移植容易。&强大统一的开发环境。强大统一的开发环境。第 37页1.4.1 PIC 8位单片机分类&1 1低端架构低端架构&该档次产品的特点是低价位，如该档次产品的特点是低价位，如PIC16C5XPIC16C5X，适，适用于各种对成本要求严格的消费类产品选用。用于各种对成本要求严格的消费类产品选用。又如又如PIC10F200PIC10F200是世界第一个是世界第一个6 6脚的低价位单片脚的低价位单片机，因其体积很小，完全可以应用在以前不能机，因其体积很小，完全可以应用在以前不能使用单片机的产品领域，并能取代标准逻辑及使用单片机的产品领域，并能取代标准逻辑及时计组件或传统的机械定时器
24、及开关。时计组件或传统的机械定时器及开关。第 38页1.4.1 PIC 8位单片机分类&2 2中端架构中端架构&该档次产品是该档次产品是PIC8PIC8位机中性价比最高的系列。它是在低端位机中性价比最高的系列。它是在低端产品上进行了改进，并保持了很高的兼容性。外部结构也产品上进行了改进，并保持了很高的兼容性。外部结构也是多种多样，从是多种多样，从6 6引脚到引脚到6868引脚的各种封装一一俱全。如引脚的各种封装一一俱全。如PIC16F887PIC16F887，该级产品其性价比很高，如内部带有，该级产品其性价比很高，如内部带有14K14K程序程序存储器、存储器、368368字节数据存储器、字节数
25、据存储器、256256字节字节EEPROMEEPROM、3 3个定时个定时/计数器、计数器、1414路路A/DA/D转换器、两路模拟比较器、两路增强型转换器、两路模拟比较器、两路增强型CCPCCP、一路增强型、一路增强型USARTUSART、在线调试编程接口、在线调试编程接口、I2CI2C和和SPISPI等等接口。接口。PICPIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产品的设计中。品的设计中。第 39页1.4.1 PIC 8位单片机分类&3 3高端架构高端架构&该档次产品主要包括该档次产品主要包括PIC18PIC18系列单片机，是系列单片机，是Mi
26、crochipMicrochip公司目前主要发展的产品，其型号众多公司目前主要发展的产品，其型号众多，性能优异，运算速度快，可适用于高速数字运，性能优异，运算速度快，可适用于高速数字运算的应用场合中，加之它具备一个指令周期内可算的应用场合中，加之它具备一个指令周期内可以完成以完成8 88(8(位位)二进制乘法运算能力，所以可取二进制乘法运算能力，所以可取代某些低端代某些低端DSPDSP产品。再有产品。再有PIC18PIC18单片机具有丰富单片机具有丰富的的I/OI/O控制功能，并可外接扩展控制功能，并可外接扩展EPROMEPROM和和RAMRAM，使它，使它成为目前成为目前8 8位单片机中性能
27、最高的机种之一。所以位单片机中性能最高的机种之一。所以很适用于高、中档的电子设备。很适用于高、中档的电子设备。第 40页1.4.1 PIC 8位单片机分类&40/44pin 40/44pin：CCPCCP模块模块 电压比较器电压比较器 8 8位位A/D USB1.1 A/D USB1.1 1212位位A/D 8A/D 8位位A/D/FLASH A/D/FLASH 程序区程序区 CCPCCP模块模块 1010位位A/D A/D CAN2.0B/10CAN2.0B/10位位A/D CCPA/D CCP模块模块&80/84pin 80/84pin：1616位位A/D 10A/D 10位位A/D CA
28、N2.0B/10A/D CAN2.0B/10位位A/D A/D ROMless 10ROMless 10位位A/D/CCPA/D/CCP模块模块/8x8/8x8乘法器乘法器/USART/USART/MI2C/SPI MI2C/SPI 第 41页1.4.2 PIC16F877A单片机的基本特性&“哈佛哈佛”结构，功能强大的结构，功能强大的RISC RISC 单片机内核，单片机内核，&8 8层硬件堆栈用于保护和恢复程序计数器；层硬件堆栈用于保护和恢复程序计数器；&工作频率工作频率020MHz 020MHz，用户可选的多种时钟模式；，用户可选的多种时钟模式；&二级指令执行流水线机制，使平均每条指令执
29、行时只需二级指令执行流水线机制，使平均每条指令执行时只需1 1 个指令周期；个指令周期；&全部全部35 35 条指令，每条指令占条指令，每条指令占1 1个字，程序字长个字，程序字长14 14 位；位；&程序空间最大物理可寻址范围程序空间最大物理可寻址范围8192(8K 8192(8K）程序字；）程序字；&片上寄存器最大物理可寻址范围片上寄存器最大物理可寻址范围512 512 字节，使用寄存器文字节，使用寄存器文档的概念；档的概念；&丰富的外围功能模块；丰富的外围功能模块；&片内或片外多种信号中断机制；片内或片外多种信号中断机制；&片上具备独立看门狗。片上具备独立看门狗。&可靠的复位功能；可靠的
30、复位功能；第 42页1.4.2 PIC16F877A单片机的基本特性&8K 148K 14位位FLASHFLASH程序存储器、程序存储器、368368字节字节RAMRAM、&内置内置256256字节字节EEPROMEEPROM、&2 2个个8 8位计数器、位计数器、1 1个个1616位计数器、位计数器、&两个两个CCPCCP、&1010位多通道模数转换器、位多通道模数转换器、&1414个中断源、个中断源、8 8级深度的硬件堆栈、级深度的硬件堆栈、&可配置编程可配置编程I/OI/O端口、端口、&具备具备SPISPI总线、总线、I2CI2C总线、总线、USARTUSART总线。总线。第 43页本章
31、小结&本章首先简介了微型计算机的结构和原理，并介绍了计算本章首先简介了微型计算机的结构和原理，并介绍了计算机中常用的两种二进制编码：机中常用的两种二进制编码：BCDBCD码和码和ASCIIASCII码。此部分仅码。此部分仅作了解使用。作了解使用。&其次介绍了单片机的发展历史。单片机发展到目前，其发其次介绍了单片机的发展历史。单片机发展到目前，其发展历程大致分为初始阶段、探索阶段、完善阶段、巩固发展历程大致分为初始阶段、探索阶段、完善阶段、巩固发展阶段和全面发展阶段。展阶段和全面发展阶段。&单片机的应用领域非常广泛，包括智能仪器、通信设备、单片机的应用领域非常广泛，包括智能仪器、通信设备、家用电
32、器、工业控制等领域，从民用到工业、军事、航空家用电器、工业控制等领域，从民用到工业、军事、航空航天都具有广泛的应用。航天都具有广泛的应用。&根据不同领域的单片机的需求不同，单片机的产品也多种根据不同领域的单片机的需求不同，单片机的产品也多种多样，从性价比高的商用级芯片到高可靠的工业级芯片，多样，从性价比高的商用级芯片到高可靠的工业级芯片，应有尽有。应有尽有。&PICPIC单片机作为一种高性价比的单片机，其产品系列多种多单片机作为一种高性价比的单片机，其产品系列多种多样、指令简洁、易于入门、执行效率高、外围接口丰富、样、指令简洁、易于入门、执行效率高、外围接口丰富、性价比高，非常适合工业和商业应
33、用。性价比高，非常适合工业和商业应用。第 44页思考与练习&1.1 1.1 名词解释：单片机、名词解释：单片机、CPUCPU、ROMROM、RAMRAM、BCDBCD码、码、ASCIIASCII码码。&1.21.2绘制出微型计算机的基本结构。绘制出微型计算机的基本结构。&1.3 1.3 简述单片机技术的简述单片机技术的5 5个发展阶段。个发展阶段。&1.4 1.4 单片机的应用领域有哪些，各举一例说明。单片机的应用领域有哪些，各举一例说明。&1.51.5简述简述PIC16F877APIC16F877A单片机基本特性。单片机基本特性。&1.6 PIC81.6 PIC8位单片机分几个档次，分别介绍各个档次产品特位单片机分几个档次，分别介绍各个档次产品特点。点。&1.7 1.7 参考参考ASCIIASCII表，分别采用十六进制数和十进制数的形式表，分别采用十六进制数和十进制数的形式写出以下字符写出以下字符ASCIIASCII码：码：&0 1 9 A B Z 0 1 9 A B Z a b z a b z 回车符回车符 换行符换行符
