单片机系统教程-第一章课件.ppt

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1、教学教学3232学时学时实验实验1212学时学时上机上机4 4学时学时答疑地点答疑地点：（：（211211）11071107#答疑时间答疑时间:周五下午周五下午2:305:30电话电话:83202400(O):83202400(O)课时安排课时安排单片机原理与应用单片机原理与应用期末考试期末考试60%60%作业作业+平时平时15%15%上机上机10%10%实验实验15%15%课程考核方式课程考核方式单片机原理与应用单片机原理与应用MCS-51MCS-51单片机原理、系统设计与应用单片机原理、系统设计与应用（万福君等万福君等万福君等万福君等 清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版

2、社）教材教材单片机原理与应用单片机原理与应用MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51系列单片微型计算机及其应用系列单片微型计算机及其应用系列单片微型计算机及其应用系列单片微型计算机及其应用 （东南大学出版社（东南大学出版社（东南大学出版社（东南大学出版社 孙育才）孙育才）孙育才）孙育才）单片微型计算机原理、接口及应用单片微型计算机原理、接口及应用单片微型计算机原理、接口及应用单片微型计算机原理、接口及应用 （北京邮电大学出版社（北京邮电大学出版社（北京邮电大学出版社（北京邮电大学出版社 徐惠民）徐惠民）徐惠民）徐惠民）基于基于基于基于C C C C语言编程语言编程语言编程语言编程MCS

3、-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用 （清华大学出版社（清华大学出版社（清华大学出版社（清华大学出版社 张培仁）张培仁）张培仁）张培仁）C8051FC8051FC8051FC8051F系列系列系列系列SOCSOCSOCSOC单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用 （国防工业出版社（国防工业出版社（国防工业出版社（国防工业出版社 张迎新）张迎新）张迎新）张迎新）参考书参考书单片机原理与应用单片机原理与应用硬件部分硬件部分课程主要内容课程主要内容单片机原理与应用单片机原理与应用 MCS-51 MCS-5

4、1 MCS-51 MCS-51硬件结构硬件结构硬件结构硬件结构 定时定时定时定时/计数器原理及应用计数器原理及应用计数器原理及应用计数器原理及应用 中断系统及应用中断系统及应用中断系统及应用中断系统及应用 串行口应用串行口应用串行口应用串行口应用 存储器扩展与应用存储器扩展与应用存储器扩展与应用存储器扩展与应用 A/D A/D A/D A/D、D/AD/AD/AD/A应用应用应用应用软件部分软件部分C51C51C51C51程序程序程序程序汇编程序汇编程序汇编程序汇编程序1 1 1 1、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机的配置单片机的配置单片机的配置单片

5、机的配置 选择合适的单片机型号选择合适的单片机型号选择合适的单片机型号选择合适的单片机型号2 2 2 2、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机引脚功能单片机引脚功能单片机引脚功能单片机引脚功能 能进行系统扩展能进行系统扩展能进行系统扩展能进行系统扩展 3 3 3 3、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源单片机的硬件资源单片机的硬件资源 存储器结构存储器结构存储器结构存储器结构 定时定时定时定时/计数器结构计数器结构计数器结构计数器结构 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O口结构口结构口

6、结构口结构 串行通讯口结构串行通讯口结构串行通讯口结构串行通讯口结构 中断系统结构中断系统结构中断系统结构中断系统结构4 4 4 4、熟悉指令系统的寻址方式、熟悉指令系统的寻址方式、熟悉指令系统的寻址方式、熟悉指令系统的寻址方式5 5 5 5、熟悉指令系统（包括伪指令）、熟悉指令系统（包括伪指令）、熟悉指令系统（包括伪指令）、熟悉指令系统（包括伪指令）编写汇编程序编写汇编程序编写汇编程序编写汇编程序6 6 6 6、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉C51C51C51C51程序设计程序设计程序设计程序设计 编写编写编写编写C C C C程序程序程序程序7 7 7 7、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉51515151单

7、片机仿真工具单片机仿真工具单片机仿真工具单片机仿真工具，如：，如：，如：，如：Keil C51Keil C51Keil C51Keil C518 8 8 8、熟悉单片机系统扩展设计、熟悉单片机系统扩展设计、熟悉单片机系统扩展设计、熟悉单片机系统扩展设计课程要求课程要求单片机原理与应用单片机原理与应用加深对数字电路知识的理解加深对数字电路知识的理解增强系统设计能力（硬件增强系统设计能力（硬件+软件）软件）为学习其它型号单片机打下基础为学习其它型号单片机打下基础为今后的工作和学习铺路为今后的工作和学习铺路课程目的课程目的单片机原理与应用单片机原理与应用一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型

8、计算机（单片机）的发展第第1 1章章绪论绪论自自19751975年第一片单片机年第一片单片机问世以来，单片机技术已经问世以来，单片机技术已经发展成为计算机领域的一个非常有前景的分支，拥发展成为计算机领域的一个非常有前景的分支，拥有自己的有自己的技术特征技术特征、规范规范和和应用领域应用领域。计算机计算机巨型机巨型机微型机微型机单片机单片机组成微型计算机的几大功能部件：组成微型计算机的几大功能部件：运算器运算器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备存储器存储器一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展第一章第一章绪论绪论构成计算机的基本功能部件：构成计算机的基本功

9、能部件：中央处理器（中央处理器（CPUCPU）、存储器存储器、输入输入/输出输出接口及其它接口及其它有关功能部件有关功能部件集成在集成在一块半导体芯片上，该集成电路芯片就构成一台计算一块半导体芯片上，该集成电路芯片就构成一台计算机，称为机，称为单片机单片机（微机的单片化）。（微机的单片化）。单片机单片机：一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展运算器运算器控制器控制器输出设备输出设备输入设备输入设备存储器存储器第一章第一章绪论绪论单片机的发展的几个阶段：单片机的发展的几个阶段：一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展 单片机初级阶段单片机

10、初级阶段 1975 1975年，美国年，美国TITI（TEXAS INSTRUMENTS)TEXAS INSTRUMENTS)公司公司 推出了世界上第一个完全单片化的微型计算推出了世界上第一个完全单片化的微型计算 机：机：TMS1000TMS1000型型4 4位单片机位单片机第一章第一章绪论绪论一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展第一章第一章绪论绪论单片机的发展的几个阶段：单片机的发展的几个阶段：低性能单片机阶段低性能单片机阶段 1976 1976年年9 9月，月，Intel Intel 公司首次推出公司首次推出8 8位单片机位单片机 MCS-48MCS-48系

11、列系列MCS-48MCS-48系列系列其它公司其它公司 内部内部ROM 1kBROM 1kB 内部内部ROM 2kBROM 2kB 内部内部RAMRAM 64B 64B 内部内部RAMRAM 128B 128B I/O I/O口线口线 27 27条条 寻址空间寻址空间 4kB4kB 8 8位定时位定时/计数器计数器 1 1个个 只有并行口，无串行口只有并行口，无串行口 中断源中断源 2 2个个 运算能力弱（算术运算只有加运算能力弱（算术运算只有加1 1、减、减1 1、加法指令）、加法指令）一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展第一章第一章绪论绪论一、单片微型计算机

12、（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展Motorola公司公司新新MC6801Zilog公司公司Z-8系列系列Rockwell公司公司6501/6502NEC公司公司TI公司公司COM-78 TMS-7000系列系列第一章第一章绪论绪论单片机的发展的几个阶段：单片机的发展的几个阶段：高性能单片机阶段高性能单片机阶段 1980 1980年，年，Intel Intel 的的MCS-51MCS-51（高档高档 8 8位单片机位单片机）MCS-51MCS-51系列单片机配置系列单片机配置 内部内部ROM/EPROM ROM/EPROM 达达达达4 4 4 4kBkBkBkB8kB8kB8k

13、B8kB 内部内部RAM RAM 达达达达128128128128B B B B 256B256B256B256B 寻址空间寻址空间 （内部（内部 ROM+ROM+外部外部 ROMROM）达达达达64646464kBkBkBkB （外部外部 RAMRAM）达达达达64646464kBkBkBkB I/O I/O口线口线:32323232条条条条 1616位定时位定时/计数器计数器:2:23 3个个 中断源中断源:5:56 6个个 全双工串行口全双工串行口:1:1个个 指令功能强，增设乘、除、比较等运算指令，且具有位指令功能强，增设乘、除、比较等运算指令，且具有位 （布尔）处理能力（布尔）处理能

14、力一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展第一章第一章绪论绪论一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展 1616位单片机阶段位单片机阶段 1983 1983年，年，MCS-96MCS-96系列单片机（系列单片机（1616位单片机位单片机）第一章第一章绪论绪论单片机的发展的几个阶段：单片机的发展的几个阶段：一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展MCS-96MCS-96系列单片机配置系列单片机配置 内部内部ROM:8kB ROM:8kB 内部内部RAM:232BRAM:232B I/O I/O口线口线 （8 8位

15、）位）:5:5个个 1616位位 WatchdogWatchdog 1616位软件定时器位软件定时器:4:4个个 中断源中断源:8:8个个 1010位位A/DA/D:4 4 8 8通道通道 全双工串行口全双工串行口:1:1个个 1616位定时位定时/计数器计数器:2:23 3个个 指令功能很强，指令功能很强，能实现位、字节、字、双字操作能实现位、字节、字、双字操作 寻址空间（外部寻址空间（外部ROM/RAMROM/RAM）达达6464kBkB（统一寻址）统一寻址）第一章第一章绪论绪论一、单片微型计算机（单片机）的发展一、单片微型计算机（单片机）的发展第一章第一章绪论绪论 嵌入式单片机系统阶段嵌

16、入式单片机系统阶段 ARM7ARM7、ARM9ARM9、ARM11(ARM11(基于基于ARM Cortex-A8ARM Cortex-A8的的 iPhone A4 CPUiPhone A4 CPU核核）单片机的发展的几个阶段：单片机的发展的几个阶段：nCPUCPU的数据处理速度和精度的提高的数据处理速度和精度的提高（CPUCPU字长、字长、指令系统、硬件扩展等）指令系统、硬件扩展等）n内部资源的增加内部资源的增加（存储器容量、存储器类型、（存储器容量、存储器类型、并行口、串行口、并行口、串行口、A/DA/D、定时计数器等）定时计数器等）n寻址能力的增加寻址能力的增加二、二、单片机的单片机的发

17、展趋势发展趋势1 1、不断推出高档、高性能计算机不断推出高档、高性能计算机2 2、高新技术下移，重点提高、高新技术下移，重点提高8 8位单片机性能位单片机性能(由市场由市场 需要决定）需要决定）第一章第一章绪论绪论5 5、日趋单片应用日趋单片应用 降低成本、提高可靠性、减小电路板尺寸降低成本、提高可靠性、减小电路板尺寸uA1.87V主频主频 4MHz、8MHz、12MHz、24MHz 3 3、采用新工艺采用新工艺,实现低功耗、宽电压、高速实现低功耗、宽电压、高速/高可靠性高可靠性4 4、采用采用RISCRISC技术，提高指令执行速度技术，提高指令执行速度二、二、单片机的单片机的发展趋势发展趋势

18、7 7、嵌入式系统应用（嵌入式系统应用（ARM7ARM7、ARM9)ARM9)第一章第一章绪论绪论6 6、扩展系统接口功能（扩展系统接口功能（USBUSB、CANCAN、SPISPI、I I2 2C C等）等）三、应用领域三、应用领域1 1、直接应用直接应用 在整个系统中处于核心控制地位在整个系统中处于核心控制地位 通用微机通用微机主要应用于需要大量数值运算、信息处理主要应用于需要大量数值运算、信息处理 和庞大的系统控制等场合。和庞大的系统控制等场合。单片机单片机主要应用于面向控制的系统。主要应用于面向控制的系统。第一章第一章绪论绪论 智能仪器仪表（数字存储示波器、数字电压表等仪器）智能仪器仪

19、表（数字存储示波器、数字电压表等仪器）测控系统（温室人工控制系统、交通灯自动控制系统测控系统（温室人工控制系统、交通灯自动控制系统）智能接口（键盘接口、打印机、绘图机、硬盘控制智能接口（键盘接口、打印机、绘图机、硬盘控制）智能产品智能产品 家用电器（洗衣机、冰箱、空调、遥控器、恒温器等）家用电器（洗衣机、冰箱、空调、遥控器、恒温器等）办公设备（电话机、传真机、打印机、复印机等）办公设备（电话机、传真机、打印机、复印机等）通信设备（通信设备（ICIC卡及其读写器、无线卡及其读写器、无线RFRF收发器等）收发器等）信号处理（语音识别、语言合成、图象识别等）信号处理（语音识别、语言合成、图象识别等）

20、智能武器智能武器三、应用领域三、应用领域第一章第一章绪论绪论2 2、间接应用、间接应用 只在系统的初始阶段工作只在系统的初始阶段工作 只在系统改变状态时起作用只在系统改变状态时起作用 如：锁相环设计应用如：锁相环设计应用三、应用领域三、应用领域第一章第一章绪论绪论三、应用领域三、应用领域第一章第一章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品1 1、5151系列兼容系列兼容的的8 8位单片机位单片机 MCS-51 MCS-51系列系列单片机单片机 (1212个振荡周期个振荡周期/机器周期机器周期)第一章第一章绪论绪论型号型号特性特性805180518080C51C5187518751803

21、180318080C31C31805280528032803287528752 片内片内ROMROM4 4kBkB4 4kBkB8 8kBkB8 8kBkBROMROMEPROMEPROMROMROMEPROMEPROM 片内片内RAMRAM128128B B256256B B 片外片外ROMROM6060kBkB6464kBkB5656kBkB6464kBkB5656kBkB1616位定时位定时/计数器计数器2 2个个3 3个个 中断源中断源5 5个个6 6个个 片外片外RAMRAM6464kBkB 典型钟频典型钟频1212MHzMHz 并行并行I/OI/O口口3232条条 串行串行I/OI

22、/O口口同步同步/异步方式（全双工）异步方式（全双工）MCS-51MCS-51系列系列单片机单片机 (1212个振荡周期个振荡周期/机器周期机器周期)第一章第一章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品 Philips 51 51系列系列单片机单片机 P89C51 （4K Flash ROM；128B RAM）P89C52/89C54/89C58 （8K/16K/32K Flash；256B RAM）P89C51Rx2 （16K-64K Flash；512-1K RAM）P89C66x （16K-64K Flash；512-8K RAM）典型时钟频率：典型时钟频率：33MHz第一章第一

23、章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品 ATMEL 51ATMEL 51系列系列单片机单片机特性特性 程序存储器程序存储器(FlashFlash)数据存储器数据存储器专用寄存器专用寄存器（SFRSFR）1616位定时位定时/计数器计数器型号型号AT89C10511KB64B RAM128B1AT89C20512KB128B RAM2AT89C514KBAT89C528KB256B RAM3AT89S8252256B RAM2KB E2PROM第一章第一章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品 ADI ADI的的ADuC 51 51系列系列单片机单片机(ADuC841)(A

24、DuC841)（ADuC8XX）Dallas 51 51系列系列单片机单片机(DS87C320)(DS87C320)(DS80C3XX(DS80C3XX，DS87C3XXDS87C3XX，高速高速(4 4个振荡周期个振荡周期/机器周期机器周期)STC micro STC micro宏晶科技（宏晶科技（STC12C5412)STC12C5412)(STC12(STC12系列，超高速系列，超高速(1 1个振荡周期个振荡周期/机器周期机器周期)SYGNAL 51SYGNAL 51系列单片机系列单片机(C8051F020)(C8051F020)超高速超高速(约约1 1个振荡周期个振荡周期/机器周期机器

25、周期)Infineon 51Infineon 51系列单片机系列单片机(XC800)(XC800)(2 2个振荡周期个振荡周期/机器周期机器周期)第一章第一章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品 MicrochipMicrochip的的PIC16C5XPIC16C5X系列单片机系列单片机 MotorolaMotorola的的M68HCXXM68HCXX系列单片机系列单片机 TITI的的MSP430MSP430系列系列超低功耗超低功耗单片机单片机 ARM7ARM7、ARM9ARM9、ARM11ARM112 2、与与5151系列不兼容系列不兼容的的8 8位单片机位单片机第一章第一章绪论绪论四、四、单片机的单片机的典型产品典型产品第一章第一章绪论绪论五、典型五、典型单片机执行时间的对比单片机执行时间的对比 思考思考?影响指令执行速度的因素？影响指令执行速度的因素？选择单片机需要考虑哪些因素？选择单片机需要考虑哪些因素？片内和片外程序存储器容量、片内和片外数片内和片外程序存储器容量、片内和片外数 据存储器容量的关系？据存储器容量的关系？5151系列单片机系列单片机：哪些型号无内部程序存储器？使用时如何哪些型号无内部程序存储器？使用时如何 处理？处理？目前使用较普遍的目前使用较普遍的5151系列单片机类型有哪些系列单片机类型有哪些?第一章第一章绪论绪论