單片機原理及應用2014春季學期李肅義,Schedule,教材與參考資料何橋單片機原理及應用北京：中國鐵道出版社。何立民編著MSC-51系列單片機應用系統設計北京：北京航空航天大學出版社。網絡資料：單片機論壇、學習網等。,Schedule,教學安排講課共40學時1-16周：周一第1，3，5，7周：周五地點：李206,210實驗安排周末共8學時短學期2周實習地點：實驗樓單片機實驗室,Schedule,考試平時：5作業：10實驗：15期中、期末：70要求請不要遲到、曠課記筆記，寫作業（統一用A4紙）實驗前要寫好實驗報告課代表？,本門課程創新思維的培養創新意識：擅于總結與提練，發現不足。敢想。創新能力：針對不足，博采眾長，進行實踐。敢做。敢想不是空想，要講出道理。敢做也不是瞎做，要有目的。不要為了創新而去創新！,LED數碼管設計電子時鐘。,第一章緒論,1.1單片機概述,1.2典型單片機系列簡介,教學目的和要求,了解單片機的發展概況、單片機的特點、單片機的應用領域以及典型單片機系列。重點掌握單片機的定義、51單片機的特點。,單片機概述,單片機:SingleChipMicrocomputer;微控制器:MicrocontrollerUnit,MCU定義：中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)隨機存取存儲器RAM(RandomAccessMemory)只讀存儲器ROM(ReadOnlyMemory)定時器/計數器(Timer/Counter)I/O接口(Input/Outputinterface)等集成在一塊芯片上，構成的一個單片微型計算機，簡稱為單片機。,單片機概述,單片機發展概況單片機作為微型機的一個重要分支，應用面很廣，發展很快。發展階段：第一階段（1976年1978年）：以Intel公司的MCS-48系列單片機為代表。第二階段（1978年1983年）：以Intel公司的MCS-51系列單片機為代表。第三階段（1983年）：高檔8位單片機鞏固發展及16位單片機推出階段。,單片機概述,發展趨勢：大容量化：擴大片內存儲容量單片機的高性能化：改進CPU的性能，加快指令運行速度，加強位處理功能等。小容量、低價格化：外圍電路內裝化：有可能把眾多的各種外圍功能器件集成在片內。,單片機概述,單片機的特點1.集成度高、體積小、可靠性高。2.有優異的性能價格比。3.控制功能強。4.系統配置較典型、規范。5.低功耗。,單片機概述,時鐘OSC,程序存儲器ROM,數據存儲器RAM,中央處理器CPU,各種I/O,定時器/計數器,中斷,單片機結構框圖,單片機的應用領域1.單片機在智能儀器儀表中的應用體積小、功耗小、功能強等特點，故廣泛應用于各類儀器儀表中。例如：多功能電位分析儀、溫度測控儀、智能電度表、智能流速儀等。2.單片機在工業測控中的應用廣泛用于工業過程監測、過程控制、工業控制器、機電一體化控制系統等。例如：MCS51單片機控制電鍍生產線，溫室的溫度自動控制系統、報警系統控制、工業機器人的控制系統等。,單片機概述,單片機概述,3.單片機在日常生活及家電中的應用廣泛地應用于日常生活中的智能電氣產品及家電中。例如：洗衣機、電冰箱、電子秤等。4.單片機在計算機網絡與通信技術中的應用單片機的通訊接口，為在計算機網絡與通訊設備中的應用提供了良好的條件。例如：單片機控制的串行自動呼叫應答系統、列車無線通信系統、單片機無線遙控系統等。5.在其它方面的應用單片機除以上各方面的應用外，它還廣泛應用于辦公自動化領域、汽車自動駕駛系統、計算機外部設備、航空航天器電子系統等。,單片機系列簡介Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列產品；Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCII系列產品；NEC公司的UCOM87系列產品；Zilog公司Z8、Super8系列產品；Rockwell(美國洛克威爾)公司的6500、6501系列產品；Fairchild(仙童)公司和Mostek公司的F8、3870產品。,典型單片機系列簡介,典型單片機系列簡介,MCS-51系列單片機簡介按照其存儲器配置狀態可分為三種：片內ROM型片內EPROM型外接EPROM型,典型單片機系列簡介,按其功能則可分為以下幾種類型：1.基本型該類型的典型產品是8051，其特性如下：8位CPU；片內RAM有128字節；片內ROM有4K字節；21個特殊功能寄存器；4個并行8位并行I/O口，1個全雙工串行口；2個16位定時器/計數器；5個中斷源、2個中斷優先級；1個片內時鐘振蕩器和時鐘電路。,典型單片機系列簡介,2.增大內部存儲器的基本型此種單片機的內部RAM和ROM容量比基本型單片機增大一倍。產品有8052AH、8032AH、8752BH。3.低功耗基本型這類產品型號中帶有“C”字的單片機，采用CHMOS工藝，其特點為低功耗。產品有80C51BH、80C31BH、87C51。4.高級語言型如8052AHBASIC芯片內固化有MCSBASIC52解釋程序。,典型單片機系列簡介,5.可編程計數陣列（PCA）型兩個特點：有5個比較/捕捉模塊；有一個增強的多機通信接口。該類產品有83C51FA、87C51FA、83C51FB等。6.A/D型帶有8路8位A/D；半雙工同步串行接口；擁有16位監視定時器；擴展了A/D中斷和串行口中斷，中斷源達到7個；具有振蕩器失效檢測功能。該類產品有83C51GA、80C51GA、87C51GA等。,典型單片機系列簡介,7.DMA型。實現高速數據傳送可分為兩類。一類是DMA、GSC型，產品有83C152JA、80C152JA等。另一類產品是DMA、FIFO型，產品有83C452、80C452、87C452P。8.多并行口型增加了和P1口相同8位準雙向P4口和P5口，還增加在內部具有上拉電阻的8位雙向口P6口。該類產品有83C451、80C451。,典型單片機系列簡介,16位單片機簡介MCS96：Intel，適用于復雜的、實時性要求較高的自動控制系統、數據采集系統和高級智能儀器等。MSP430：TI，低功耗，抗干擾能力強，采用RISC。凌陽16位機：采用片上系統SoC，兼有DSP芯片功能。Freescale的MC9S12UF32、富士通的MB90F54X、日本PD70320、Atmel公司AT93C46/56/66等,ReducedInstructionSetComputing精簡指令集運算,典型單片機系列簡介,16位單片機有以下主要性能特點1.強功能的16位CPU。2.多位的A/D轉換器(如96，10位)。3.增強I/O處理能力。4.增強中斷系統。5.片內ROM和RAM進一步增大。,典型單片機系列簡介,ARM內核單片機簡介AdvancedRISCMachines，ARM是一家英國公司名只提供內核，不提供具體的芯片。高性能的32位嵌入式SoC設計中，幾乎都使用ARM作為處理器核。與普通的單片機相比，其處理效率高很多。今后要從事電子高端設計，建議先學習51單片機，再從普通的單片機設計過渡到ARM以及嵌入式。,51單片機是學習其它單片機的基礎。PIC單片機較穩定，MicroChip公司的產品。在要求穩定性高的應用中多采用用PIC單片機。AVR是ATMEL公司的產品，其性價比高，如果對系統穩定性要求不高，選擇這一系列的單片機較好，哈佛結構、RISC、處理功能強、效率較高。,典型單片機系列簡介,PLC：ProgrammableLogicController可編程邏輯控制器。具有更強的控制驅動能力