2单片机基本概念课件电子教案幻灯片.ppt





《2单片机基本概念课件电子教案幻灯片.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2单片机基本概念课件电子教案幻灯片.ppt(24页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、学习任务学习任务1 单片机基本概念的学习单片机基本概念的学习学习内容学习内容单片机的概念单片机的概念单片机的基本功能单元单片机的基本功能单元单片机的开发与仿真单片机的开发与仿真单片机的结构分类单片机的结构分类学习目标学习目标掌握单片机的一般概念掌握单片机的一般概念掌握单片机组成的各基本单元的功能掌握单片机组成的各基本单元的功能了解单片机的开发与仿真方法了解单片机的开发与仿真方法了解单片机的结构分类了解单片机的结构分类一、一、 单片机的概念单片机的概念 目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化方向发展,目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化方向发展,单片机技术作为计算机技术的一个分支,因其
2、按工业测控单片机技术作为计算机技术的一个分支,因其按工业测控环境要求设计,故抗干扰的能力优于环境要求设计,故抗干扰的能力优于PC机。用单片机构机。用单片机构成的电路往往具有体积小、成本低、功能强、可靠性高、成的电路往往具有体积小、成本低、功能强、可靠性高、功耗低、电路简捷、开发和改进容易等一系列优点,已广功耗低、电路简捷、开发和改进容易等一系列优点,已广泛地应用于军事、工业控制、家用电器、智能玩具、便携泛地应用于军事、工业控制、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域,另一方面,单片机也在式智能仪表和机器人制作等领域,另一方面,单片机也在数字化电子产品中担任数字信号处理任务。数字化
3、电子产品中担任数字信号处理任务。 单片机的应用使产品功能、精度和质量大幅度提升,且电单片机的应用使产品功能、精度和质量大幅度提升,且电路简单,故障率低,可靠性高,成本低廉,从而使它得到路简单,故障率低,可靠性高,成本低廉,从而使它得到了越来越广泛的应用。了越来越广泛的应用。一、一、 单片机的概念单片机的概念 单片微型计算机,通常简称为单片机单片微型计算机,通常简称为单片机(SingleChip Microcomputer),也称,也称为微控制器为微控制器MCU(Micro-Controller Unit),它采用大规模集成电路技术把中,它采用大规模集成电路技术把中央处理单元央处理单元(CPU)
4、和随机存取数据存储和随机存取数据存储器器(RAM)、只读程序存储器、只读程序存储器(ROM)、输、输入输出电路入输出电路(I/O口口)以及定时以及定时/计数器、串计数器、串行通信口行通信口(SCI)、时钟电路、脉宽调制电、时钟电路、脉宽调制电路路(PWM)、模拟多路转换器及、模拟多路转换器及A/D转换转换器等电路集成到单独的一块芯片上,构器等电路集成到单独的一块芯片上,构成一个最小的完善的计算机系统。这些成一个最小的完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下单独准确、迅速、电路能在软件的控制下单独准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。高效地完成程序设计者事先规定的任务。单片机芯片的外
5、形如图单片机芯片的外形如图1-1所示。所示。一、一、 单片机的概念单片机的概念 单片机处理的三种基本信息:数据信息、地址信息、指令单片机处理的三种基本信息:数据信息、地址信息、指令信息:信息: 这三种信息都以二进制数的形式存在,并根据各自属性的这三种信息都以二进制数的形式存在,并根据各自属性的不同在对应的数据总线(不同在对应的数据总线(DB)、地址总线()、地址总线(AB)和控制)和控制总线(总线(CB)上传输,它们都是一串)上传输,它们都是一串“0”和和“1”组成的序组成的序列。列。 指令信息:由单片机芯片的设计者规定的一组数字,它与指令信息:由单片机芯片的设计者规定的一组数字,它与我们常用
6、的指令助记符有着严格的一一对应关系,不可以我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系,不可以由单片机的开发者更改。由单片机的开发者更改。 地址信息:是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入地址信息:是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入/输出接口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定输出接口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定好,不可更改,外部的单元可以由单片机开发者自行决定。好,不可更改,外部的单元可以由单片机开发者自行决定。 数据信息:由微处理器进行运算与处理的具体对象。数据信息:由微处理器进行运算与处理的具体对象。二、单片机的基本功能单元二、单片机的基本功能单元 单片机实际上是一
7、种将中央处理单元单片机实际上是一种将中央处理单元CPU、存储器、输入输出电路存储器、输入输出电路(I/O口口),内部控制,内部控制寄存器等基本功能单元集成在一个芯片中寄存器等基本功能单元集成在一个芯片中的微型计算机,下面对这些构成单元分别的微型计算机,下面对这些构成单元分别进行介绍。进行介绍。二、单片机的基本功能单元二、单片机的基本功能单元 1中央处理系统中央处理系统 单片机的中央处理系统具有很强的控制功单片机的中央处理系统具有很强的控制功能,好比人的大脑和心脏,是单片机系统能,好比人的大脑和心脏,是单片机系统最关键的部件。在它的控制之下,可以完最关键的部件。在它的控制之下,可以完成程序设定的
8、各种操作和控制任务。成程序设定的各种操作和控制任务。 单片机的中央处理系统包括中央处理单元单片机的中央处理系统包括中央处理单元CPU、时钟系统、总线控制单元等。、时钟系统、总线控制单元等。1中央处理系统中央处理系统 1)中央处理单元)中央处理单元CPU CPU由控制器和运算器两部分组成,主要完成指由控制器和运算器两部分组成,主要完成指令译码、指令存取、产生控制信号,使单片机的令译码、指令存取、产生控制信号,使单片机的各个部分协调工作和进行数据处理等功能。各个部分协调工作和进行数据处理等功能。 所谓的指令,实际上是由一连串单片机的所谓的指令,实际上是由一连串单片机的CPU能能够识别的二进制代码构
9、成的,一条指令与单片机够识别的二进制代码构成的,一条指令与单片机的一种基本操作相对应,单片机根据其内部设定的一种基本操作相对应,单片机根据其内部设定的具体含义,有效调动其内部资源,并最终通过的具体含义,有效调动其内部资源,并最终通过输入输入/输出接口来实现对外部系统进行控制的程序。输出接口来实现对外部系统进行控制的程序。单片机种类不同,其单片机种类不同,其CPU所能够识别的指令代码所能够识别的指令代码也就不同。一种单片机的也就不同。一种单片机的CPU所能够识别的全部所能够识别的全部指令的集合,构成了其指令系统。指令的集合,构成了其指令系统。1中央处理系统中央处理系统 2)时钟系统)时钟系统 单
10、片机执行指令都有一个严格的先后次序,这种单片机执行指令都有一个严格的先后次序,这种次序就是单片机的时序。时钟是时序的基础,时次序就是单片机的时序。时钟是时序的基础,时序是由时钟系统的电路产生的,所以说单片机是序是由时钟系统的电路产生的,所以说单片机是在一定的时序控制下工作的。单片机本身就如同在一定的时序控制下工作的。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路,为了保证同步工作方一个复杂的同步时序电路,为了保证同步工作方式的实现电路就要在唯一的时钟信号控制下按时式的实现电路就要在唯一的时钟信号控制下按时序进行工作。包括中央处理单元序进行工作。包括中央处理单元CPU在内的所有在内的所有的单片机部件都是
11、按照时钟系统所提供的节拍工的单片机部件都是按照时钟系统所提供的节拍工作的。时钟电路一般由晶振电路构成,它产生的作的。时钟电路一般由晶振电路构成,它产生的时钟脉冲周期我们称为振荡周期。时钟脉冲周期我们称为振荡周期。1中央处理系统中央处理系统3)总线控制系统)总线控制系统单片机的总线控制系统包括复位控制和外部总线时序管理两个部分。单片机的总线控制系统包括复位控制和外部总线时序管理两个部分。(1)复位复位使单片机的内部寄存器和与程序运行相关的主要功能部件设置为规定使单片机的内部寄存器和与程序运行相关的主要功能部件设置为规定的初始状态的操作称为复位,它能确保程序计数器的初始状态的操作称为复位,它能确保
12、程序计数器PC装入程序存储装入程序存储器的初始单元地址,为正常运行做好准备。器的初始单元地址,为正常运行做好准备。单片机的复位包括上电复位、人工复位和自动复位,是由单片机硬件单片机的复位包括上电复位、人工复位和自动复位,是由单片机硬件(复位电路)完成的。(复位电路)完成的。(2)外部总线时序管理)外部总线时序管理外部总线时序管理是在单片机片内资源不足,需要扩展时对所扩展器外部总线时序管理是在单片机片内资源不足,需要扩展时对所扩展器件进行控制的时序信号。没有这些时序信号,单片机就无法对扩展器件进行控制的时序信号。没有这些时序信号,单片机就无法对扩展器件实施控制。外部总线时序信号由外部总线时序管理
13、机构进行管理。件实施控制。外部总线时序信号由外部总线时序管理机构进行管理。需要说明的是,目前单片机正朝着单片化的方向发展,内部资源的日需要说明的是,目前单片机正朝着单片化的方向发展,内部资源的日益丰富和针对不同应用推出的从简到繁的众多单片机,使得在中小规益丰富和针对不同应用推出的从简到繁的众多单片机,使得在中小规模的单片机控制系统中基本不需要进行外部并行总线器件的扩展,因模的单片机控制系统中基本不需要进行外部并行总线器件的扩展,因而其内部没有外部并行总线时序管理系统。而其内部没有外部并行总线时序管理系统。2控制中心外围单元控制中心外围单元 单片机的控制中心外围单元包括程序存储器、数据存储器、单
14、片机的控制中心外围单元包括程序存储器、数据存储器、输入输入/输出电路和内部控制寄存器等。输出电路和内部控制寄存器等。 存储器用于存放程序和数据,存储器用于存放程序和数据, 分为程序存储器和数据存分为程序存储器和数据存储器两种。储器两种。 两种存储器由于用途不同,它们对于存储器性能的要求也两种存储器由于用途不同,它们对于存储器性能的要求也不相同。程序存储器用于存放程序、表格和固定的常数,不相同。程序存储器用于存放程序、表格和固定的常数,单片机工作时只从中提取指令或常数,通常不会对其内容单片机工作时只从中提取指令或常数,通常不会对其内容进行修改,因此对其基本要求是必须确保存储内容长期不进行修改,因
15、此对其基本要求是必须确保存储内容长期不变,断电也不丢失,所以程序存储器用的是非易失性只读变,断电也不丢失,所以程序存储器用的是非易失性只读存储器存储器(Non-Volatile Read Only Memory,NVROM或或ROM);而数据存储器所存放的内容在程序运行中要经常;而数据存储器所存放的内容在程序运行中要经常改变,即对数据存储器的要求是要能够随时快速方便地读改变,即对数据存储器的要求是要能够随时快速方便地读写,所以数据存储器用的是随机存储器写,所以数据存储器用的是随机存储器(Random Access Memory,RAM)。2控制中心外围单元控制中心外围单元 为了能够准确快速的找
16、到存储器中的每个为了能够准确快速的找到存储器中的每个存储单元,我们为它们进行编号,这个编存储单元,我们为它们进行编号,这个编号就是存储单元的地址。每个存储单元可号就是存储单元的地址。每个存储单元可存放一个存放一个8位二进制数,通常用两位位二进制数,通常用两位16进制进制数来表示,这就是存储单元的内容。整个数来表示,这就是存储单元的内容。整个存储空间的大小称为存储容量,它是单片存储空间的大小称为存储容量,它是单片机的一个性能指标,存储空间一般由该空机的一个性能指标,存储空间一般由该空间的首末存储单元地址表示。间的首末存储单元地址表示。2控制中心外围单元控制中心外围单元 1)单片机中常用的几种程序
17、存储器)单片机中常用的几种程序存储器 单片机中常用的程序存储器有掩膜型只读存储器单片机中常用的程序存储器有掩膜型只读存储器MROM、一次性可编程存储器、一次性可编程存储器OTPROM、紫外线、紫外线可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器EPROM和闪速存储器和闪速存储器Flash Memory四种。四种。 (1)掩膜型只读存储器)掩膜型只读存储器MROM MROM是由厂家生产时采用掩膜工艺,将信息写入是由厂家生产时采用掩膜工艺,将信息写入只读存储器内的,其内容用户不可修改。只读存储器内的,其内容用户不可修改。MROM仅仅在已定型,且批量很大的产品中采用。在已定型,且批量很大的产品中采用。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 基本概念 课件 电子 教案 幻灯片

限制150内