单片机基本知识整体介绍.ppt

单片机基本知片机基本知识整体介整体介绍课程特点课程特点 本课程是实践性较强的课程。通过课程的学本课程是实践性较强的课程。通过课程的学习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用系统的设计、调试工作。够进行单片机应用系统的设计、调试工作。课程学习方法课程学习方法预习、复习预习、复习多动手（硬件、软件实验）多动手（硬件、软件实验）多看参考书多看参考书(包括利用网上资料包括利用网上资料)其它（上课、作业、答疑）其它（上课、作业、答疑）介绍几个有用的网站：介绍几个有用的网站：平凡单片机网平凡单片机网平凡单片机网平凡单片机网单片机学习网单片机学习网单片机学习网单片机学习网 51 51单片机学习网单片机学习网单片机学习网单片机学习网一学网一学网一学网一学网中国单片机资讯网中国单片机资讯网中国单片机资讯网中国单片机资讯网 参考书：参考书：例说例说8051 张义和主编张义和主编单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 李朝青主编李朝青主编MCS-51单片机原理及应用单片机原理及应用 南建光主编南建光主编单片微型计算机与接口技术单片微型计算机与接口技术 李群芳主编李群芳主编单片微型计算机原理及应用单片微型计算机原理及应用 赵广复主编赵广复主编第一章绪论 介绍单片微型计算机的基本知识、基介绍单片微型计算机的基本知识、基本概念，着重讨论单片机的发展和应用。本概念，着重讨论单片机的发展和应用。本章内容本章内容本章内容本章内容前言前言-微型计算机及微型计算机系统微型计算机及微型计算机系统n n 微型计算机（微型计算机（微型计算机（微型计算机（MicrocomputerMicrocomputerMicrocomputerMicrocomputer）简称微机，是计算）简称微机，是计算）简称微机，是计算）简称微机，是计算机的一个重要分类。人们通常按照计算机的体积、性机的一个重要分类。人们通常按照计算机的体积、性机的一个重要分类。人们通常按照计算机的体积、性机的一个重要分类。人们通常按照计算机的体积、性能和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、能和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、能和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、能和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。微型计算机不但具有其中型机、小型机和微型机等。微型计算机不但具有其中型机、小型机和微型机等。微型计算机不但具有其中型机、小型机和微型机等。微型计算机不但具有其它计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。它还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。它还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。它还具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜等优点。个人计算机简称个人计算机简称个人计算机简称个人计算机简称PCPCPCPC（Personal ComputerPersonal ComputerPersonal ComputerPersonal Computer）机，是）机，是）机，是）机，是微型计算机中应用最为广泛的一种微型计算机中应用最为广泛的一种微型计算机中应用最为广泛的一种微型计算机中应用最为广泛的一种，也是近年来计算，也是近年来计算，也是近年来计算，也是近年来计算机领域中发展最快的一个分支。由于机领域中发展最快的一个分支。由于机领域中发展最快的一个分支。由于机领域中发展最快的一个分支。由于PCPCPCPC机在性能和价机在性能和价机在性能和价机在性能和价格方面适合个人用户购买和使用，目前，它已经像普格方面适合个人用户购买和使用，目前，它已经像普格方面适合个人用户购买和使用，目前，它已经像普格方面适合个人用户购买和使用，目前，它已经像普通家电一样深入到了家庭和社会生活的各个方面。通家电一样深入到了家庭和社会生活的各个方面。通家电一样深入到了家庭和社会生活的各个方面。通家电一样深入到了家庭和社会生活的各个方面。台式机台式机笔记本笔记本0.1微型计算机的常见外形：微型计算机的常见外形：计算机的硬件结构计算机的硬件结构计算机的硬件结构计算机的硬件结构0.1 微机系统硬硬硬硬件件件件系系系系统统统统构构构构成成成成微微微微机机机机的实体和装置的实体和装置的实体和装置的实体和装置软件系统软件系统软件系统软件系统微机系统所微机系统所微机系统所微机系统所使用的各种程序的总称使用的各种程序的总称使用的各种程序的总称使用的各种程序的总称软件系统软件系统软件系统软件系统与与与与硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统共同共同共同共同构成实用的微机系统，两构成实用的微机系统，两构成实用的微机系统，两构成实用的微机系统，两者是者是者是者是相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可的。的。的。的。软软件件系系统统+微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统运 算 器控 制 器CPU存 储 器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统1.1 单片微型计算机单片微型计算机 1.1.1 1.1.1 定义：定义：定义：定义：单片机微型计算机简称单片机。它是在一单片机微型计算机简称单片机。它是在一单片机微型计算机简称单片机。它是在一单片机微型计算机简称单片机。它是在一块芯片上集成了块芯片上集成了块芯片上集成了块芯片上集成了CPUCPU、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器和各种输入和各种输入和各种输入和各种输入/输出输出输出输出(I/O)(I/O)接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。单片机又常用于控制装置，所以又称为微单片机又常用于控制装置，所以又称为微单片机又常用于控制装置，所以又称为微单片机又常用于控制装置，所以又称为微控制器（控制器（控制器（控制器（MCU-MCU-Micro Controller Unit）。特点：特点：特点：特点：集成度高、功能强、速度快、集成度高、功能强、速度快、集成度高、功能强、速度快、集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低等格低等格低等格低等单片机的内部结构单片机的内部结构单片机应用系统单片机应用系统单单片片机机接口接口电路电路及外及外设等设等软软软软件件件件硬件硬件硬件硬件单单片片机机应应用用系系统统:由由硬硬件件系系统统和和软件系统软件系统组成组成硬件是硬件是应用系统的基础应用系统的基础软件是在硬件的基础上软件是在硬件的基础上对其资源对其资源进行合理调配和使用进行合理调配和使用，从而完成，从而完成应用系统所要求的任务，二者相应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可互依赖，缺一不可.单片机本身无编制程序的能力，单片机本身无编制程序的能力，需要借助计算机和相应的软件开需要借助计算机和相应的软件开发工具来编制。发工具来编制。注：本课程的重点注：本课程的重点注：本课程的重点注：本课程的重点1.1.1.1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。2.2.2.2.掌握软件设计与调试的基本技能。掌握软件设计与调试的基本技能。掌握软件设计与调试的基本技能。掌握软件设计与调试的基本技能。1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 单片机应用系统单片机应用系统单片机应用系统单片机应用系统 单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显 示、示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。学习实验板学习实验板3.单片机应用开发软件伟福伟福义隆义隆PIC炜煌炜煌单片机仿真器单片机仿真器-调试程序调试程序仿仿真真头头数据线数据线并口通信线并口通信线电电源源仿真器单片机编程器单片机编程器芯片锁紧座通信串口 WH-500型编程器型编程器-烧写固化程序烧写固化程序1-1 1-1 1-1 1-1 什么是单片机？单片机与一般微型计算机在结构什么是单片机？单片机与一般微型计算机在结构什么是单片机？单片机与一般微型计算机在结构什么是单片机？单片机与一般微型计算机在结构上有何区别？上有何区别？上有何区别？上有何区别？答：单片机是在一块芯片上集成了答：单片机是在一块芯片上集成了答：单片机是在一块芯片上集成了答：单片机是在一块芯片上集成了CPUCPU、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器、存储器、定时计数器和各种输入和各种输入和各种输入和各种输入/输出输出输出输出(I/O)(I/O)接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。接口的超微型计算机。微型计算机则由微型计算机则由微型计算机则由微型计算机则由CPUCPU、存储器、输入输出（、存储器、输入输出（、存储器、输入输出（、存储器、输入输出（I/OI/O）接口电路，）接口电路，）接口电路，）接口电路，输入输出设备（键盘、鼠标、显示器）等组成。输入输出设备（键盘、鼠标、显示器）等组成。输入输出设备（键盘、鼠标、显示器）等组成。输入输出设备（键盘、鼠标、显示器）等组成。区别：区别：区别：区别：单片机是把单片机是把单片机是把单片机是把CPUCPU、存储器和、存储器和、存储器和、存储器和I/OI/O接口这几部分集成在一接口这几部分集成在一接口这几部分集成在一接口这几部分集成在一块芯片上。块芯片上。块芯片上。块芯片上。1.2 单片机的发展概况单片机的发展概况第第第第1 1阶段：阶段：阶段：阶段：初级单片机阶段初级单片机阶段初级单片机阶段初级单片机阶段，以，以，以，以MCS-48MCS-48为代表为代表为代表为代表.特点：都是特点：都是特点：都是特点：都是8 8位机，片内有位机，片内有位机，片内有位机，片内有8 8位微处理器、并行位微处理器、并行位微处理器、并行位微处理器、并行I/OI/O口，口，口，口，8 8位定时位定时位定时位定时/计数器和容量有限的存储器。计数器和容量有限的存储器。计数器和容量有限的存储器。计数器和容量有限的存储器。第第第第2 2阶段：阶段：阶段：阶段：高性能单片机阶段高性能单片机阶段高性能单片机阶段高性能单片机阶段,以以以以MCS-51MCS-51为代表为代表为代表为代表特点：串行特点：串行特点：串行特点：串行I/OI/O口，口，口，口，1616位定时位定时位定时位定时/计数器、存储器计数器、存储器计数器、存储器计数器、存储器容量增大，并有中断处理功能。容量增大，并有中断处理功能。容量增大，并有中断处理功能。容量增大，并有中断处理功能。第第第第3 3阶段：阶段：阶段：阶段：单片机向微控制器全面发展阶段单片机向微控制器全面发展阶段单片机向微控制器全面发展阶段单片机向微控制器全面发展阶段特点：特点：特点：特点：8 8位机巩固，位机巩固，位机巩固，位机巩固，1616位机推出。位机推出。位机推出。位机推出。第第第第4 4阶段：阶段：阶段：阶段：微控制器全面发展阶段微控制器全面发展阶段微控制器全面发展阶段微控制器全面发展阶段特点：出现了高速、大寻址范围、强运算能力特点：出现了高速、大寻址范围、强运算能力特点：出现了高速、大寻址范围、强运算能力特点：出现了高速、大寻址范围、强运算能力的的的的8 8位位位位/16/16位位位位/32/32位单片机位单片机位单片机位单片机1.31.3单片机技术发展趋势单片机技术发展趋势单片机技术发展趋势单片机技术发展趋势 1 1、CPUCPU的发展的发展的发展的发展字长：字长：字长：字长：CPUCPU能并行处理二进制数据的位数。能并行处理二进制数据的位数。能并行处理二进制数据的位数。能并行处理二进制数据的位数。2 2、片内存储容量的发展、片内存储容量的发展、片内存储容量的发展、片内存储容量的发展EPROMEPROM（紫外线擦除可编程只读存储器）（紫外线擦除可编程只读存储器）（紫外线擦除可编程只读存储器）（紫外线擦除可编程只读存储器）EEPROMEEPROM（电擦除可编程只读存储器）（电擦除可编程只读存储器）（电擦除可编程只读存储器）（电擦除可编程只读存储器）3 3、片内输入输出接口功能、片内输入输出接口功能、片内输入输出接口功能、片内输入输出接口功能字长：字长：CPU能并行处理二进制数据的位数。能并行处理二进制数据的位数。存储单位存储单位位（位（bit）：）：计算机最小的存储单位。一个计算机最小的存储单位。一个bit即一位即一位二进制数。它的值只能是二进制数。它的值只能是0或或1.字节（字节（byte即即B）:由由8位二进制数组成。位二进制数组成。1byte=8位位存储器通常以存储器通常以字节为单位字节为单位表示存储容量。表示存储容量。字（字（word）:表示一个数据所需的字节数。一个英文表示一个数据所需的字节数。一个英文需要需要1个字节的空间，一个汉字需要个字节的空间，一个汉字需要2个字节的空间。个字节的空间。1byte=8bit 1KB=210byte=1024byte1MB=210KB=220B 1GB=210MB=230byte4、单片机在工艺上的提高、单片机在工艺上的提高PMOSPMOS（P P沟道沟道沟道沟道,MOS,MOS工艺）工艺）工艺）工艺）NMOSNMOS（N N沟道沟道沟道沟道,MOS,MOS工艺）工艺）工艺）工艺）HMOSHMOS（高密度（高密度（高密度（高密度,高速度，高速度，高速度，高速度，MOSMOS工艺）工艺）工艺）工艺）CMOSCMOS（低密度（低密度（低密度（低密度,低速度，低功耗，低速度，低功耗，低速度，低功耗，低速度，低功耗，MOSMOS工艺）工艺）工艺）工艺）正常工作方式：振荡器和正常工作方式：振荡器和正常工作方式：振荡器和正常工作方式：振荡器和 CPUCPU都工作。都工作。都工作。都工作。等待工作方式：振荡器工作，等待工作方式：振荡器工作，等待工作方式：振荡器工作，等待工作方式：振荡器工作，CPUCPU停止工作，停止工作，停止工作，停止工作，存储器内容不变，功耗下降。存储器内容不变，功耗下降。存储器内容不变，功耗下降。存储器内容不变，功耗下降。停止工作方式：振荡器和停止工作方式：振荡器和停止工作方式：振荡器和停止工作方式：振荡器和CPUCPU都停止工作都停止工作都停止工作都停止工作 存储器和寄存器内容不变，功耗最小存储器和寄存器内容不变，功耗最小存储器和寄存器内容不变，功耗最小存储器和寄存器内容不变，功耗最小 5 5、片内固化应用软件和系统软件、片内固化应用软件和系统软件、片内固化应用软件和系统软件、片内固化应用软件和系统软件1.4 单片机技术的应用单片机技术的应用1、单片机在测控系统中的应用单片机在测控系统中的应用2、单片机在智能仪器仪表中的应用单片机在智能仪器仪表中的应用交直流电压电流表交直流电压电流表智能电表智能电表智能热量表智能热量表3、智能产品智能产品数控车床数控车床4、单片机在智能计算机外设中的应用单片机在智能计算机外设中的应用 在计算机应用系统中，除通用外部设在计算机应用系统中，除通用外部设在计算机应用系统中，除通用外部设在计算机应用系统中，除通用外部设备（键盘、显示器、打印机）外，还有许多备（键盘、显示器、打印机）外，还有许多备（键盘、显示器、打印机）外，还有许多备（键盘、显示器、打印机）外，还有许多用于外部通信、数据采集、多路分配管理、用于外部通信、数据采集、多路分配管理、用于外部通信、数据采集、多路分配管理、用于外部通信、数据采集、多路分配管理、驱动控制等接口。驱动控制等接口。驱动控制等接口。驱动控制等接口。总结：单片机的广泛应用，在于它从根本上改变着总结：单片机的广泛应用，在于它从根本上改变着传统的控制系统的设计思想和设计方法，以前必须由模传统的控制系统的设计思想和设计方法，以前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在可以使用单拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在可以使用单片机通过编制程序来实现，这种以片机通过编制程序来实现，这种以软件取代硬件软件取代硬件，并能，并能提高系统系统性能的微电脑控制技术是对传统控制技术提高系统系统性能的微电脑控制技术是对传统控制技术的一种革命。的一种革命。因此，学好这门课是非常有用的！因此，学好这门课是非常有用的！Thank You!不尽之处，恳请指正！不尽之处，恳请指正！