单片机及工程应用优秀PPT.ppt
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1、单片机及工程应用单片机及工程应用第1页,本讲稿共35页各种类型的单片机第2页,本讲稿共35页第3页,本讲稿共35页n n第一章第一章 绪论绪论n n1.1 1.1 微型计算机与单片机微型计算机与单片机n n微处理器:集成控制器和运算器的一片半导体芯片。微处理器:集成控制器和运算器的一片半导体芯片。n n微型计算机:微型计算机简称微机,它包括一个微处理器及微型计算机:微型计算机简称微机,它包括一个微处理器及存储器和连接外设的接口电路。如个人计算机。存储器和连接外设的接口电路。如个人计算机。n n单片机:将微型计算机系统所用的大多数单片机:将微型计算机系统所用的大多数ICIC芯片集成到一个芯芯片集
2、成到一个芯片中。可以认为,单片机就是将微型计算机的片中。可以认为,单片机就是将微型计算机的CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O端口、中断控制器等全部做在一个芯片中去构成的。端口、中断控制器等全部做在一个芯片中去构成的。n n由于单片机主要用于控制系统,所以有时称为微控制器,简由于单片机主要用于控制系统,所以有时称为微控制器,简称称MCU.MCU.第4页,本讲稿共35页n n1.1.2微型机的发展概况微型机的发展概况 电子计算机技术的发展,相继经历了五个时代:1 1 电子管计算机;2 晶体管计算机;晶体管计算机;3 集成电路计算机;集成电路计算机;4 大规模集成电路计算机;大规模集成电路计
3、算机;5 超大规模集成电路计算机;目前:随着大规模集成电路技术的不断发展,导致微型机向两个方向发展:第5页,本讲稿共35页n n一 是向高速度,大容量,多媒体和网络应用等方向发展。n n二 是向稳定可靠,体积小,功耗低,价格廉,专用型方向发展。第6页,本讲稿共35页n n1.1.3 单片机的发展概况:单片机技术发展过程可分为三个主要阶段:单芯片微机形成阶段 1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机。他是8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。n n特点是:存储器容量较小,寻址范围小(不大于4K),无串行接口,指令系统功能不强。第7页,本讲
4、稿共35页性能完善提高阶段 1980年,Intel公司推出了MCS-51系列单片机:8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K,并有控制功能较强的布尔处理器。n n特点是:结构体系完善,性能已大大提高,面向控制的特点进一步突出。现在,MCS-51已成为公认的单片机经典机种。第8页,本讲稿共35页微控制器化阶段1982年,Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成:16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PW
5、M输出及高速I/O部件等。特点是:片内面向测控系统外围电路增强,使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。第9页,本讲稿共35页MCS-51MCS-51系列系列 (1 1)MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生公司生产产的一个的一个单单片片机系列名称。属于机系列名称。属于这这一系列的一系列的单单片机有多种片机有多种,如:,如:8051/8751/80318051/8751/8031;8052/8752/80328052/8752/8032;80C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31 80C52/87C5
6、2/80C3280C52/87C52/80C32等等。第10页,本讲稿共35页n n该系列生产工艺有两种n n一是HMOS工艺(高密度短沟道MOS工艺)。二是CHMOS工艺(互补金属氧化物的HMOS工艺)。CHMOS是CMOS和HMOS的结合,既保持了HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片,CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容,又与CMOS电平兼容。第11页,本讲稿共35页n n在功能上,该系列单片机有基本型和增强型两大类:基本型:8051/8751/803180C51/87C51/80C31增强型:8052/8752/8
7、03280C52/87C52/80C32第12页,本讲稿共35页n n在片内程序存储器的配置上,该系列单片机有三种形式,即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如80C51有4K字节的掩膜ROM;87C51有4K字节的EPROM;80C31在芯片内无程序存储器。第13页,本讲稿共35页n n80C5180C51典型典型产产品品资资源配置源配置第14页,本讲稿共35页n n1.2 单片机的应用智能智能智能智能仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表表表表 单单单单片机用于各种片机用于各种片机用于各种片机用于各种仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表,一方面提高了表,一方面提高了表,一方面提高了表,一
8、方面提高了仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表的使用表的使用表的使用表的使用功能和精度,使功能和精度,使功能和精度,使功能和精度,使仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表智能化,同表智能化,同表智能化,同表智能化,同时还简时还简时还简时还简化了化了化了化了仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表表表表的硬件的硬件的硬件的硬件结结结结构,从而可以方便地完成构,从而可以方便地完成构,从而可以方便地完成构,从而可以方便地完成仪仪仪仪器器器器仪仪仪仪表表表表产产产产品的升品的升品的升品的升级换级换级换级换代。如代。如代。如代。如各种智能各种智能各种智能各种智能电电电电气气气气测测测测量量量量仪仪仪仪表、智能表、智能表、智能表、智能传传传
9、传感器感器感器感器等。等。第15页,本讲稿共35页机电一体化产品机电一体化产品机电一体化产品机电一体化产品n n机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体,具有智能化特征的各种机技术和计算机技术于一体,具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。印机等。第16页,本讲稿共3
10、5页 智能家电智能家电 DVD/VCDDVD/VCD其他其他其他其他数码相机数码相机数码相机数码相机玩具玩具玩具玩具网关、网络家电网关、网络家电智能玩具智能玩具 移动图像终端移动图像终端 TFT LCD TFT LCD 电视电视电视电视第17页,本讲稿共35页n n实时工业控制实时工业控制n n单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中,利均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中,利用单片机作为系统控制器,可以根据被控
11、对象的不用单片机作为系统控制器,可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法,实现期望的控制指标,同特征采用不同的智能算法,实现期望的控制指标,从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等速控制、温度控制、自动生产线等。第18页,本讲稿共35页n n分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块 在较复杂的工业系统中,经常要采用分布式测控系统完成在较复杂的工业系统中,经常要采用分布式测控系统完成在较复杂的工业系统中,经常要采用分布式测控系统完成在较复杂的工业系统中,经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中
12、,采用单片机作为大量的分布参数的采集。在这类系统中,采用单片机作为大量的分布参数的采集。在这类系统中,采用单片机作为大量的分布参数的采集。在这类系统中,采用单片机作为分布式系统的前端采集模块,系统具有分布式系统的前端采集模块,系统具有分布式系统的前端采集模块,系统具有分布式系统的前端采集模块,系统具有运行可靠,数据运行可靠,数据运行可靠,数据运行可靠,数据采集方便灵活,成本低廉采集方便灵活,成本低廉采集方便灵活,成本低廉采集方便灵活,成本低廉等一系列优点。等一系列优点。家用电器家用电器n n家用电器是单片机的又一重要应用领域,前景十分广家用电器是单片机的又一重要应用领域,前景十分广阔。如空调器
13、、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。设备、高档玩具等。第19页,本讲稿共35页第二章 MCS-51单片机的基本结构主要内容n n 单片机中数的表示方式:n n二进制、十进制和十六进制数n n二进制、十进制和十六进制数之间的转换关系二进制、十进制和十六进制数之间的转换关系n n 有符号数的表示方法:原码,反码和补码。n n BCD 码码 ASCII ASCII 码及各种逻辑数据码及各种逻辑数据n n重点和难点:n n 各种数制之间的转换n n 有符号数的运算关系有符号数的运算关系第20页,本讲稿共35页引言引言:n n 十进制数十进制
14、数是人们习惯使用的进制。是人们习惯使用的进制。n n 计算机只能计算机只能“识别识别”二进制数二进制数二进制数二进制数。n n 为了书写和识读方便,计算机程序需要用十六进制为了书写和识读方便,计算机程序需要用十六进制数表示。数表示。n n 十进制数、二进制数、十六进制数之间的十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相关系、相关系、相关系、相互转换和互转换和互转换和互转换和 运算方法,运算方法,运算方法,运算方法,是学习计算机必备的基础知识。是学习计算机必备的基础知识。是学习计算机必备的基础知识。是学习计算机必备的基础知识。第21页,本讲稿共35页n n2.1、二进制、十进制和十六进制数、二进
15、制、十进制和十六进制数、二进制、十进制和十六进制数、二进制、十进制和十六进制数 十进制数十进制数十进制数十进制数 主要特点:主要特点:主要特点:主要特点:基数是基数是基数是基数是10101010。有。有。有。有10101010个数码(数符)构成:个数码(数符)构成:个数码(数符)构成:个数码(数符)构成:0 0 0 0、1 1 1 1、2 2 2 2、3 3 3 3、4 4 4 4、5 5 5 5、6 6 6 6、7 7 7 7、8 8 8 8、9 9 9 9。进位规则是进位规则是进位规则是进位规则是“逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一”。n n【例例例例】1234.56 1234.56 123
16、4.56 1234.56=1=1=1=1101010103 3 3 3+2+2+2+2101010102 2 2 2+3+3+3+3101010101 1 1 1+4+4+4+4101010100 0 0 0+5+5+5+510101010-1-1-1-1+6+6+6+610101010-2-2-2-2=1000+200+30+4+0.5+0.06=1000+200+30+4+0.5+0.06=1000+200+30+4+0.5+0.06=1000+200+30+4+0.5+0.06 上述,上述,上述,上述,101010103 3 3 3、101010102 2 2 2、101010101 1
17、 1 1、101010100 0 0 0、10101010-1-1-1-1、10101010-2-2-2-2 称为十进制数各数位的称为十进制数各数位的称为十进制数各数位的称为十进制数各数位的“权权权权”。第22页,本讲稿共35页 二进制数二进制数 主要特点:主要特点:主要特点:主要特点:基数是基数是基数是基数是2 2 2 2。只有两个数码:。只有两个数码:。只有两个数码:。只有两个数码:0 0 0 0 和和和和 1 1 1 1。进位规则是进位规则是进位规则是进位规则是“逢二进一逢二进一逢二进一逢二进一”。每每每每左左左左移一位移一位移一位移一位,数值数值数值数值增大一倍增大一倍增大一倍增大一倍
18、;右右右右移一位移一位移一位移一位,数值数值数值数值减小减小减小减小一半。一半。一半。一半。二进制数用尾缀二进制数用尾缀二进制数用尾缀二进制数用尾缀B B B B作为标识符。作为标识符。作为标识符。作为标识符。【例例例例】111.11B 111.11B 111.11B 111.11B=12=12=12=122 2 2 2+12+12+12+121 1 1 1+12+12+12+120 0 0 0+12+12+12+12-1-1-1-1+12+12+12+12-2-2-2-2=7.75=7.75=7.75=7.75 其中,其中,其中,其中,2 2 2 22 2 2 2、2 2 2 21 1 1
19、1、2 2 2 20 0 0 0、2 2 2 2-1-1-1-1、2 2 2 2-2-2-2-2 称为二进制数各数位的称为二进制数各数位的称为二进制数各数位的称为二进制数各数位的“权权权权”第23页,本讲稿共35页3 3 十六进制数十六进制数 主要主要主要主要特点特点特点特点:基数是基数是基数是基数是16161616。共有。共有。共有。共有16161616个数符构成:个数符构成:个数符构成:个数符构成:0 0 0 0、1 1 1 1、9 9 9 9、A A A A、B B B B、C C C C、D D D D、E E E E、F F F F。其中,。其中,。其中,。其中,A A A A、B
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