(2.1)--1章 单片机概述单片机原理与应用技术.ppt

第第1章章 绪论绪论单片机原理单片机原理与应用与应用内容指南内容指南本章主要介绍单片机的概念、特点、应用领域和发展趋势，目前主流的单片机系列及其特点，学习和实践单片机的两个重要软件工具及仿真开发步骤。学习目标学习目标掌握单片机的概念及特点。了解单片机的应用领域及目前主流的单片机系列。初步了解Proteus和Keil uVision软件的功能及仿真开发步骤。第1章 概述 本讲提纲本讲提纲关于本课程关于本课程什么是单片什么是单片机机为什么要学单片为什么要学单片机机怎样才能学好单片怎样才能学好单片机机第第1 1讲讲 课程导论课程导论第1章 概述 专业必修课专业必修课课程基础是课程基础是大学计大学计算机算机基础基础、C语言程语言程序序设设计计、数字数字电子电子技术技术是学习是学习DSP、ARM嵌入式系统嵌入式系统基础基础是一门实践性很强的课程是一门实践性很强的课程课程性质课程性质第1章 概述 课程目标课程目标知识目标：知识目标：单片单片机机的概念的概念、特点特点、用、用途和基础知识；途和基础知识；单片单片机机的内部资源及工作原理；的内部资源及工作原理；单片单片机机的编程语言与编程技术；的编程语言与编程技术；单片单片机应用系统机应用系统的的设设计与开发技术。计与开发技术。第1章 概述 课程目标课程目标能力目标：能力目标：能能使使用用单单片片机机的的编编程程语语言言进进行行简简单单的的应应用用程程序序设设计；计；能能在在通通用用编编程程环环境境Keil uVision下下编编程程调调试试单单片片机机程序；程序；能使能使用用仿真软件仿真软件Proteus仿真单片仿真单片机应用系统机应用系统；能进行简单的单片能进行简单的单片机应用系统机应用系统的分析和的分析和设设计。计。第1章 概述 课程目标课程目标素质目标：素质目标：具有求知热情和探索精神；具有求知热情和探索精神；具具有有严严谨谨求求实实的的科科学学态态度度和和刻刻苦苦钻钻研研的的工工作作风；作作风；具有创新思维和创新意识。具有创新思维和创新意识。第1章 概述 理论课：理论课：48学时，讲述工作原理及编程学时，讲述工作原理及编程应用应用实验课：实验课：16学时，巩固和实践学时，巩固和实践教学内容与学时安排教学内容与学时安排第1章 概述 理论课教学内容理论课教学内容第第1章章 绪论绪论第第2章章 单片机结构及工作原理单片机结构及工作原理第第3章章 指令系统与汇编语言程序设计指令系统与汇编语言程序设计第第4章章 单片机的单片机的C语言与程序设计语言与程序设计第第5章章 单片机的中断系统单片机的中断系统第第6章章 单片机的定时单片机的定时/计数器计数器第第7章章 单片机的串行接口单片机的串行接口第第8章章 单片机的系统扩展单片机的系统扩展第第9章章 单片机应用系统设计单片机应用系统设计第1章 概述 1.1单片单片机机简介简介什么是单片机微型计算机硬件结构常见的微机外形卧式微机立式微机便携式微机1.1单片机简介12运算器运算器+控制器控制器输入设备输入设备输出设备输出设备存储器存储器输入设备输入设备运算器运算器输出设备输出设备控制器控制器存储器存储器微型计算机系统微型计算机系统的硬件部分通常的硬件部分通常由五部分组成由五部分组成:微型计算机硬件结构内部结构什么是单片机微型计算机系统什么是单片机硬件系统：构成微机的实体和装置。软件系统：微机系统所使用的各种程序的总称。微型计算机系统什么是单片机硬件系统：构成微机的实体和装置。软件系统：微机系统所使用的各种程序的总称。软件系统和硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。什么是单片机单片微型计算机什么是单片机单片微型计算机1.1单片机的概念单片机是一个相对的概念：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口、定时器/计数器以及串行通信接口等等，集成在一块芯片上，构成一个单片微型计算机，简称单片机，Single-chip MicrocomputerMCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元 Plcc lqfp一个新型计算机主板带底座的51芯片 当然，单片机也需要一个电路板的支持：按按用用途分类途分类可可分为分为通通用用型型和和专专用用型型两大类两大类按位数分类按位数分类可可分为分为4位位、8位位、16位位、32位位按按CPU架构架构可可分为分为CISC和和RISC两大类。两大类。按环境温度等级分为民按环境温度等级分为民用用级级、工业级工业级、汽车级汽车级、军军用用级。级。芯片的封装形芯片的封装形式式也有多种多样：也有多种多样：DIP、QFP、PLCC单片单片机机的分类的分类第1章 概述 vMCS-51内核单片内核单片机系机系列列 Intel，Atmel，Philips，Siemens，Silicon lab,STCv美国微芯片美国微芯片(Microchip)公司公司的的PIC16、PIC17、PIC1400系系列列(高性价比高性价比、RISC指令指令系统系统);v美国德州仪美国德州仪器器TI公司的公司的MSP430系系列列(超低功耗超低功耗、RISC指令集指令集、存储、存储体体系系为普为普林斯顿结构林斯顿结构);vAVR系系列单片列单片机机（高速（高速、功能强功能强、低功耗低功耗、低价位）；低价位）；vARM(Advanced RISC Machines)公司提供的公司提供的ARM内核内核32位位MCU，支持实时，支持实时操作操作系统系统Windows CE、Linux等。等。主流的单片机品种8 8位的位的5151内核单片机仍然是目前主流机型。内核单片机仍然是目前主流机型。第1章 概述 什么是单片机单片机应用系统单片机应用系统由硬件和软件组成注：本课程重点：1、掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法2、掌握软件设计与调试的基本技能单片单片机应用系统机应用系统 单片机应用系统单片机应用系统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软件系统系统组成组成硬件是硬件是应用系统应用系统的基础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进行合理调配和使用用，从而完成，从而完成应用系统应用系统所要求任务的程序所要求任务的程序本课程的重点本课程的重点本课程的重点本课程的重点1.1.1.1.掌握单片机应用系统硬件原理掌握单片机应用系统硬件原理掌握单片机应用系统硬件原理掌握单片机应用系统硬件原理2.2.2.2.掌握程序设计与调试的基本技能掌握程序设计与调试的基本技能掌握程序设计与调试的基本技能掌握程序设计与调试的基本技能单单片片机机外外设设硬件硬件硬件硬件软件软件软件软件程程序序第1章 概述 1.2单片单片机机的发展的发展历史与发展趋势历史与发展趋势2023/12/11.2 单片机的发展过程单片机经历了由4位机到8位机，再到16位机32位机的发展过程。什么是位？这里所说的位是指CPU内部总线的位数，也就决定了存储单元的位数。单片单片机机的历史及发展的历史及发展单片机的发展：单片机的发展：从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位机）、MCS-51（8位机）和MCS-96（16位机）3大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列.由于51 系列单片机具有开放的系统架构、灵活可靠的工作性能、低廉的价格，因而获得了很大的成功。第1章 概述 19771978年年1974197619741976年年年年19791982年年1983年至今年至今1234单片机初级阶段典型代表Fairchild公司的F8系列8位单片机Intel公司的MCS-48系列 高档8位单片机 Intel公司的MCS-51系列 16位/32位单片机 Intel MCS-96 系列 ARM系列1.2 单片机的发展过程1.2 单片机的发展趋势全盘CMOS化更高集成度CPU不断改进存储容量大驱动能力强便于外围扩展外围电路内装化互联网连接可靠性高1.3单片单片机机的特的特 点与点与应用应用1.3.1单片单片机机的特点的特点体积小，集成度高体积小，集成度高抗干扰能力强，抗干扰能力强，可可靠性高靠性高优异的性能价格比优异的性能价格比低低电电压，低功耗压，低功耗发展迅速，前景广阔。发展迅速，前景广阔。嵌入嵌入容易，容易，用用途广泛。途广泛。由于它的结构及功能特点（由于它的结构及功能特点（控制控制功能强功能强、体积小体积小可可靠性高靠性高、低低电电压低功耗压低功耗、性价比高性价比高、易于易于产品产品化化），单片），单片机机也被称为也被称为微微控制器控制器Microcontroller Unit（MCU）或）或 嵌入式嵌入式微微控制器控制器 Embedded Microcontroller Unit（EMCU）。）。为什么能够获得大量的为什么能够获得大量的为什么能够获得大量的为什么能够获得大量的应用应用应用应用？可以嵌入到机电、电气、电子产品中可以嵌入到机电、电气、电子产品中可以嵌入到机电、电气、电子产品中可以嵌入到机电、电气、电子产品中嵌入式应用系统嵌入式应用系统嵌入式应用系统嵌入式应用系统第1章 概述 A可靠性高B便于扩展C控制功能强D低电压、低功耗E片内存储容量较小1.3.1单片机的主要特点 单片机是为单片机是为嵌入式应用嵌入式应用而生。而生。嵌入式应用：能嵌入到对象体系中，以实现对象体系智能化为目的的一类微型计微型计算机算机。技术要求：必须满足对象体系的体积、功耗、环境和产品成本等要求 发展方向:与对象系统密切相关的嵌入嵌入性能性能、控制控制能力能力与可可靠性靠性 第1章 概述 1.3.2 单片机的应用领域众多小型对象系统小型对象系统（如家电、仪器仪表、信息通信产品、工控单元）都是嵌入式计算机系统（核心部件就是单片机）。第1章 概述 1.3.2 单片机的应用领域单片机的应用领域单片机的应用领域单片机的应用领域单片机的应用领域无所不在，无所不能。无所不在，无所不能。无所不在，无所不能。无所不在，无所不能。工业自动化工业自动化仪器仪表仪器仪表家用电器家用电器汽车汽车信息通信产品信息通信产品MCU 目前，目前，单片单片机机-嵌入嵌入式式技术已在工业技术已在工业、农业农业、军事军事、保安保安、金融金融、仪仪器器仪表仪表、航空航天航空航天、医疗医疗、通讯通讯、办公办公设备、设备、娱乐休娱乐休闲闲、健身健身、体育竞赛体育竞赛、服服务领域等等领域得务领域等等领域得到到广泛广泛的的应用应用。可以可以说：无处不在。说：无处不在。正迅速改变着人们传正迅速改变着人们传统统的的生生产产和生活方和生活方式式。第1章 概述 1.4单片单片机机与与嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统所谓嵌入式系统，是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的主要特点（1）系统内核小嵌入式系统，一般用于小型电子装置系统，功能针对性强，系统资源相对有限，所需要的内核较传统的计算机系统要小得多。（2）专用性强嵌入式系统的个性化很强，尤其是软件系统和硬件的结合非常紧密，即使在同一系列的产品当中也需要根据系统硬件的变化进行软件设计、修改。同时针对不同的功能要求和需要对系统进行相应的更改。（3）系统精简嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，其功能设计及使用上不要求过于复杂，这样一方面利于降低控制系统成本，同时也利于实现系统安全。（4）高实时性高实时性是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储以提高运行速度，软件代码要求高质量，高可靠性和实时性。（5）嵌入式系统开发需要开发工具和环境嵌入式系统本身不具备自主开发能力，在设计完成后，用户必须通过开发工具和环境才能进行软硬件调试和系统开发。思考与讨论：8位的单片机是否会被16位的单片机取代？谢谢您的聆听谢谢您的聆听