1 / 18

单片机原理与应用

单片机原理与应用. 主讲：马雪芬. 第一章 单片机概述. 1.1 单片机基础知识 1.2 单片机的发展 1.3 单片机的应用 1.4 MCS 系列单片机简介. 1. 教学内容 : 单片机的发展阶段和方向 , 特点； 单片机的概念 2. 教学重难点 单片机的概念 3. 课时 2. 一、 微型计算机的发展概况. 1.1 单片机基础知识. 电子管计算机（ 1945—1955 ）. 晶体管计算机（ 1955—1965 ）. 计算机经历的发展：. 集成电路计算机（ 1965—1975 ）. 大规模，超大规模集成电路计算机 （ 1975— 现在）.

honorato-mcgowan
Download Presentation

单片机原理与应用

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 单片机原理与应用 主讲：马雪芬

  2. 第一章 单片机概述 1.1 单片机基础知识 1.2 单片机的发展 1.3 单片机的应用 1.4 MCS系列单片机简介

  3. 1.教学内容: • 单片机的发展阶段和方向,特点； • 单片机的概念 • 2.教学重难点 • 单片机的概念 • 3.课时 • 2

  4. 一、微型计算机的发展概况 1.1 单片机基础知识 电子管计算机（1945—1955） 晶体管计算机（1955—1965） 计算机经历的发展： 集成电路计算机（1965—1975） 大规模，超大规模集成电路计算机（1975—现在） 现在的发展方向是智能计算机 计算机的分类：巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机 微型机是第四代计算机向微型化发展的结果，以微处理器发展为标志。

  5. 微处理器的发展： 第一代 1971年 美国Intel公司研制了第一个微处理器4004 1972年 Intel公司8008（字长8位） 第二代 1973—1977年 Intel公司的8080/8085 （字长8位） Zilog公司的Z80等(ZiLOG公司由工业先驱FedericoFaggin和RalphUngermann于1974年共同创立。该公司生产的Z80系列控制器曾得到广泛的应用。1998年，TPG(theTexasPacificGroup)收购了ZiLOG公司，根据ZiLOG公司的设计和生产经验，将市场定位于三个方面：通讯、家庭娱乐和集成控制。目前，ZiLOG公司拥有资料齐全的专有设计资料室，在加州、德州、爱德荷州、华盛顿建立了四个设计中心，在爱德荷州拥有先进的制造工厂，在菲律宾马尼拉拥有一个检测工厂，此外，在德州建立了全球用户服务中心。目前在全球共有27个销售办公室，分销点超过120个。该公司新推出的产品是eZ80，它是在Z80的基础上嵌入了Internet和DSP（数字音频处理）功能。产品有IR产品、微控制器、微处理器、PCMCIA、PC外围设备、TV控制器和无线产品等等。产品有IR产品、微控制器、微处理器、PCMCIA、PC外围设备、TV控制器和无线产品等等。) 第三代 1977—1978 Intel公司的8086/8088（字长16位） 第四代 1980年以后 Intel公司的80186/80286（字长16位） 1985年80386 （字长32位） 1990年80486 第五代 1993年 Intel公司的64位Pentium

  6. 二、微处理器、微型计算机和微型计算机系统 • 1、微处理器（Microprocessor) 微型化的中央处理器，由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理部件即CPU或MPU，是微型计算机的核心。 功能： 1）实现算术和逻辑运算，具有逻辑判断能力 2）对指令进行译码，执行指令所规定的操作 3）具有访问存储器和外设的能力 4）提供整个系统所需的定时和控制信号 5）可响应中断请求 结构： 1）算术逻辑部件（处理数据信息） 2）累加器和通用寄存器组（保存运算数据和中间结果，存放地址） 3）程序计数器（指向下一条要执行指令的地址）、指令寄存器（存放指令操作码）和指令译码器 4）时序和控制部件

  7. 2、微型计算机(Microcomputer) 定时电路 地址总线AB 微 处 理 器 输出设备 ROM RAM I/O接口 输入设备 数据总线DB （CPU） 控制总线CB 微型计算机硬件结构图

  8. 注意： 1） 地址总线专门用来传送地址信息，它是由CPU发出的，是单向的，地址总线的位数决定CPU可直接寻址的内存范围。 比如：8位机总线一般为16根A0—A15，所以它可寻址的存储空间为216=64K 地址总线输出的地址是CPU用于确定与哪个内存单元或外部设备进行信息交换的重要条件。 2）数据总线和控制总线为双向的 。 微型机采用总线结构可以很方便的在总线上接入不同的功能部件，而使系统得到扩展。

  9. 3、微型计算机系统（Microcomputer System) • 微型计算机系统包括硬件和软件两个部分 微处理器（ALU，CU，RA） 内存储器（ROM，PROM，EPROM，EEPROM RAM） 微型计算机 I/O接口电路（并行、串行） 硬件 系统总线（AB，DB，CB） 外部设备（键盘/显示器，光电图形输入器，打印机， 外存储器） 微型计算机系统 外围设备 过程控制I/O通道（A/D、 D/A转换器，开关量， 信号指示器） 电源 系统软件 软件 用户（应用）软件

  10. 三、单片机及其结构特点 • 微型机的体积小，性价比高，耗电少，可靠性高和容易掌握的优点使得 它的应用范围非常广阔。比如在科学计算、信息处理、事务管理和控制方面等。 那么单片机与微型机有什么关系呢？ 什么是单片机？

  11. 单片机 Microcontroller即微型控制器，是一种专门为控制和智能仪器设计集成度很高的微型计算机 。就是把中央处理器CPU（Central ProcessingUnit）、存储器（Memory）、定时器、I/0（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型计算机系统的含义。中文“单片机”的称呼由英文名称“Single Chip Microcomputer”直接翻译而来。单片机把微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上,大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。所以，单片机是典型的嵌人式系统，是嵌入式系统低端应用的最佳选择。 • 它的控制能力强，性价比优异，可靠性高，应用范围很广。

  12. 1.2 单片机的发展方向 • 单片机的发展（70年代开始） • 1976年 Intel公司推出MCS -48 8位单片机 • 1978年 Intel公司推出MCS-51 高性能8位单片机 （Motorola公司6805 Zilog公司Z8） • 1983年 Intel公司推出MCS-96高性能16位单片机 • 1988年 Intel公司推出8098准16位单片机（价格便宜） • 90年代初 Intel公司推出80960 32位单片机 方向：大容量、高性能化，小容量、低价格化和外围电路内装化

  13. 1. 3单片机的应用 • 单片机的应用： 1）在智能仪表中的应用 2）在机电一体化产品中的应用 比如微机控制的数控机床，机 器人等 3）在过程控制中的应用 可作为主机控制，也可作为分布式控制系统的前端机，对现场信息进行实时的测量和控制。比如锅炉控制，电机控制，交通信号灯控制雷达与导弹控制和航天导航系统控制等。 4）在计算机网络及通信中的应用 高性能单片机中有SDLC通信接口 5）在家用电器中的应用 所以，单片机在人们生活中的应用所受到的限制不是技术问题，而是创造力和技巧上的问题。

  14. 1. 4 Intel单片机系列介绍 • 自从1974年美国仙童(Fairchild)公司首先推出8位单片机F8以来，各大公司相继推出自己的单片机系列产品，有几百个机种，如Intel公司的MCS-48，MCS-51，MCS-96系列，Motorola公司的6801，6805系列,Zilog公司的Z8等。 • 主要介绍Intel公司的单片机系列： MCS-48， MCS-51，MCS-96 每一种系列 片内带掩膜式ROM 片内带EPROM 按存储器配置 片内无ROM，也无EPROM，须外接EPROM 片内带EEPROM

  15. 一、MCS-48系列（8位机） 是Intel公司的早期产品，应用于较简单的应用系统。 产品有8048/8748/8035 二、 MCS-51系列（8位机） 在MCS-48系列单片机的基础上，采用HMOS技术 产品有8031，8051，8751等（基本型） 8032AH 8052AH（增大内部存储器容量型） HMOS工艺,即高密度短沟道MOS工艺。另外一种是CHMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺CHMOS是CMOS和HMOS的结合，除保持了HMOS的高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点 三、MCS-96系列 （16位机） 按发展年代和功能特点，分为8×9×， 8×9×BH ，8×98三个子系列 典型 产品有8096，8096BH，8098（准16位机）等

  16. 几个术语 1.位(Bit) 兆位(Mb) 千兆位(Gb) 位是计算机所能表示的最小的数据单位,即一位二进制数 Mb 106位 Gb 109位 2.字节（Byte) 8位二进制数为一个字节 3.字 (Word) 16位二进制数为一个字,不同的CPU中, 顺序存放:高8位存放在低地址单元, 低8位存放在高地址单元 逆序存放:高8位存放在高地址单元, 低8位存放在低地址单元 4. K KB MB GB TB都是表示存储器容量 1K=210=1024 1KB=1024×8=1024B (Byte) 1MB=220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024MB

  17. 补充： • AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以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、家用电器等各个领域。AVR的主要特性 高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。

  18. 早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案：即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。 • AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。

More Related