1 / 92

单片机技术课程在同类课程中的特殊地位

单片机技术课程在同类课程中的特殊地位. 1 、 单片机技术是现代 DSP 技术（数字信号处理器） 、嵌入式系统等的基础，应用十分广泛，是一门非常实用的技术，其就业前景良好。 2 、学习、掌握、应用该技术所需的成本越来越低，将成为一种普及性技术，使得越来越多的学生有条件、有机会仅靠自己的力量、按照自己的想法设计制作作品（产品）。这对于在校的、爱好电子产品设计、制作的学生是一个较好的选择。 3 、计算机技术、通讯技术、微电子技术、网络技术是现代社会文明的标志，而单片机技术是这些技术的微缩。. 单片机技术课程的学习.

reuben-bishop
Download Presentation

单片机技术课程在同类课程中的特殊地位

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. 单片机技术课程在同类课程中的特殊地位 1、单片机技术是现代DSP技术（数字信号处理器） 、嵌入式系统等的基础，应用十分广泛，是一门非常实用的技术，其就业前景良好。 2、学习、掌握、应用该技术所需的成本越来越低，将成为一种普及性技术，使得越来越多的学生有条件、有机会仅靠自己的力量、按照自己的想法设计制作作品（产品）。这对于在校的、爱好电子产品设计、制作的学生是一个较好的选择。 3、计算机技术、通讯技术、微电子技术、网络技术是现代社会文明的标志，而单片机技术是这些技术的微缩。

  2. 单片机技术课程的学习 1、学习本课程应硬件、软件兼顾并重，既要掌握单片机的硬件结构和工作原理，也要掌握使用软件编程来控制硬件电路的工作，做到两者融会贯通，能够将两者相互渗透。 2、要学会组成单片机应用系统。学习时对单片机应用系统中常用的输入/输出电路以及各种应用实例（环节）必须给予足够的重视。 3、学习本课程时，宜结合习题、实验、实训，以提高学习质量，巩固和扩大学习收获。 4、学习顺序：基本概念、硬件结构（CPU）、指令系统和程序设计、硬件结构（定时器/计数器、并口、串口、中断）、单片机扩展、接口应用。

  3. 绪论 世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学设计制造的“ENIAC”（电子数字积分计算机） • 占地上百平方米 • 重量几千吨 • 功耗几十千瓦

  4. 电子管计算机（1946-1956） • 晶体管计算机（1957-1964） • 中小规模集成电路计算机（1965-1970） • 超大规模集成电路计算机（1971-今） 计算机的发展及分类 电子计算机按其性能分类： • 大型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） • 中型计算机（Middle Computer） • 小型计算机（Minicomputer） • 微型计算机（Microcomputer）

  5. 微型计算机系统

  6. 微机系统的组成 ALU 控制器 工作寄存器组 微处理器 存储器 I/O接口（各种板卡） 总线 、时钟系统 主机 硬件系统 软件系统 键盘、鼠标 显示器 硬盘、光驱等 打印机、扫描仪 微 型 计算机 系 统 外 设 系统软件（操作系统等） 应用软件

  7. 单板机 将微处理器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）。

  8. 单片机

  9. 由此可见，单片机是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本输入/输出（I/O）接口电路、定时/计数器、中断系统等部分制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机主机，从而实现微型计算机的基本功能。由此可见，单片机是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本输入/输出（I/O）接口电路、定时/计数器、中断系统等部分制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机主机，从而实现微型计算机的基本功能。

  10. 单片机是单片微型计算机的简称

  11. 单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，单片机内部往往还集成了许多面向测控对象的接口电路。单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，单片机内部往往还集成了许多面向测控对象的接口电路。 因此，单片机也被称为微控制器MCU Micro Controller Unit

  12. 定义： 单片机是中央处理单元CPU（Central Processing Unit）、一定容量的随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read Only Memory）、定时器／计数器以及I／O（Input /Output）接口电路等微机的主要部件集成在一块芯片上的微型计算机，称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），简称单片机（SCM）。 单片机也称为： • 微控制器 MCU（Micro Controller Unit） • 嵌入式控制器EMCU（Embedded Micro Controller Unit） 我国，习惯使用“单片机”这一名称。

  13. 区别：

  14. 主流的单片机产品系列 1-4、常用单片机介绍 8051系列，经典的单片机。 PIC8、PIC16系列。 AVR系列。 MSP430系列。 S08系列、S12系列、68K系列 Cortex-M系列 M14K系列

  15. 1-4、常用单片机介绍 单片机的主要生产厂商

  16. INTEL公司单片机的发展历史 • 1971年Intel推出4位微处理器4004 • 1976-1978 初级8位单片机MCS-48系列： • 8748/8048 • 1978-1982 高档8位单片机MCS-51系列： -51：子系列 -52：子系列 • 1983-1990 16位单片机MCS-96系列： 8098/8096、80C198/80C196 • 1990-~ 32位单片机80960 8031/8051/8751 8032/8052/8752

  17. 8051系列单片机：所有具有8051指令系统的单片机8051系列单片机：所有具有8051指令系统的单片机 20世纪80年代后期：Intel公司以专利的形式把8051内核技术转让给其它半导体公司。这些厂家生产的51兼容单片机，与8051的系统结构（指令系统）完全相同。不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。

  18. 1.1 51单片机的内部硬件结构及工作原理 项目一 单个发光二极管闪烁 51单片机由CPU、内部数据存储器（RAM）、内部程序存储器（ROM）、定时/计数器、并行输入/输出（I/O）、串行口、中断控制系统、时钟电路部分组成。

  19. 存放程序、原始数据或表格 存放可读写的数据 实现定时和计数功能 提供其它部件工作所需的时钟信号 完成运算和控制功能 实现单片机之间或与其它设备之间的串行数据传送 管理和处理中断请求 实现数据的并行输入/输出

  20. 51单片机中CPU的工作原理 CPU主要由运算器和控制器组成 • 运算器 运算器由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和8位暂存寄存器TMP2等组成。

  21. 算术逻辑运算单元ALU：完成算术运算和逻辑操作。算术逻辑运算单元ALU：完成算术运算和逻辑操作。 • 累加器A：使用最频繁的寄存器，也可写为ACC，CPU内外的数据传送大多数都通过A进行。参与运算的数据之一需通过A输入ALU，而运算的结果也存放在A中。 • 暂存器：暂存运算过程的中间数据，用户无法访问。

  22. 控制器 控制器主要由指令部件（程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器、堆栈指针SP、数据指针DPTR）、时序部件（时钟发生器）及操作控制部件（定时控制逻辑）等组成。

  23. 程序计数器PC（Program Counter） 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 • 指令寄存器：暂存从程序存储器读取的指令，等待译码。 • 指令译码器：对送入的指令进行译码。 • 时钟发生器：用于产生操作控制部件所需的时序信号。 • 操作控制部件：形成与指令操作相应的操作控制序列信号。

  24. 51单片机执行程序过程 单片机的工作过程就是执行程序的过程，即逐条执行指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行，即取指（读取指令）、译码（分析指令）和执行（执行指令）。 • 取指：读取存放在程序存储器中的程序指令代码，放入指令寄存器。 • 译码：分析读取的指令，产生相应的控制信号。 • 执行：根据译码产生的控制信号，完成相应的操作。

  25. 总结： 51单片机与一般微型计算机的工作过程的主要区别在于： 51单片机——直接从ROM中读取指令并执行，用户程序必须事先烧写在ROM中。 微型计算机——从内存（RAM）中读取指令并执行，用户程序一般存放在外存（硬盘、光盘等）上，被执行的部分才加载到内存中去。

  26. 一、51单片机的引脚及功能

  27. 引脚按功能分为4类： 1．电源引脚 （1）VCC：接+5V电源； （2）GND或VSS：接地。 通常，在接近芯片引脚处， VCC与GND之间应接上退耦电容。

  28. 2．时钟信号引脚 （1）XTAL1：接外部晶体的一个引脚，采用外部时钟信号时，此引脚应接地。 （2）XTAL2：接外部晶体的另一端。可输出时钟信号，采用外部时钟信号时，外部时钟信号应接到此引脚上。

  29. 时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作时序所必需的时钟控制信号。 时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。 常用的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。

  30. 内部时钟方式 51单片机

  31. 外部时钟方式

  32. CPU时序相关的几个概念 时序：CPU在执行指令时各控制信号之间的时间顺序关系。 单片机执行的指令的各种时序均与时钟振荡电路有关。

  33. 振荡周期 （又称节拍，用P表示）： 内部振荡器的周期，是单片机的基本时间单位。若外接晶体的频率为fosc，则振荡器的周期为Tosc=1/fosc。 例如：fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。 • 时钟周期（又称状态，用S表示）： 振荡脉冲经过二分频后的周期。一个状态包含两个节拍，前一个叫P1，后一个叫P2。

  34. 机器周期（T）： CPU完成一个基本操作所需的时间称为机器周期 。 一个机器周期又分为6个状态，并依次记为S1~S6，一个状态包括2个节拍P1和P2，因此一个机器周期总共有12个节拍（1T=6S=12P），记为S1P1、S1P2、…、S6P1、S6P2。

  35. 振荡周期、时钟周期与机器周期的相互关系

  36. 指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期，一般由若干(1~4)个机器周期组成。指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期，一般由若干(1~4)个机器周期组成。

  37. 3. 控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1)RST：复位（RESET）。 用于提供复位信号，以控制触发单片机进入复位状态。

  38. 为何要复位？ 复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

  39. 复位状态 • 复位完成后的初始状态称为复位状态 • 复位后PC寄存器初始化为0，于是单片机自动从地址为0的单元开始执行程序。 • 复位后片内其他部件的状态在学习相关部件时介绍。

  40. 复位信号 RST（复位信号输入端，高电平有效，有效时间要求至少持续2个机器周期即24个振荡周期） 。

  41. 复位电路

  42. 单片机正常运行的基本条件 • 电源正常 • 时钟正常 • 复位正常 为满足上述条件所外接的电路与单片机本身一起构成所谓的“最小单片机系统”。

  43. (2) (3)：外部程序存储器的读选通信号。低电平时可选中外接的程序存储器。 第二功能：为编程脉冲输入端。 第一功能：ALE（Address Latch Enable）为地址锁存允许，用于系统扩展时低8位地址的锁存。

  44. (4) 第一功能：为是否使用片内程序存储器选择控制端。 • 可以看到，与程序存储器的编程（将用户程序固化到ROM中）相关的引脚是VPP和 ，这两个引脚功能只是在烧写程序时使用，而正常工作时只能使用另外的功能。 第二功能：VPP用于施加编程电压。

  45. 4. I/O口引脚 P0口：P0.0~P0.7，为8位双向I/O口。 P1口：P1.0~P1.7，为8位准双向I/O口。 P2口：P2.0~P2.7，为8位准双向I/O口。 P3口： P3.0~P3.7，为8位准双向I/O口。

  46. P3口的第二功能定义 引脚 第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0 （外部中断0） P3.3 INT1 （外部中断1） P3.4 T0（定时器0外部计数输入） P3.5 T1（定时器1外部计数输入） P3.6 WR （外部数据存储器写选通） P3.7 RD （外部数据存储器读选通） • P3口具有第二功能定义。

  47. 存储器简介 二、51单片机的存储器结构 • 存放程序和数据的记忆装置 • 用途：存放程序和要操作的各类信息（数据、文字、图像、…） • 内存：ROM、RAM • 特点：速度快，容量小 • 外存：磁盘、光盘 …… • 特点：顺序存取/块存取，速度慢，容量大

  48. 有关内存储器的几个概念 A.内存单元的地址和内容 B.内存容量 C.内存的操作 D.内存的分类

More Related