单片机 概述优秀PPT.ppt

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1、单片机 概述第1页，本讲稿共22页1.1单片机及其相关概念单片机的概念：单片机的概念：单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名。即单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名。即把中央处理器把中央处理器CPU、随机存储器、随机存储器RAM、只读存储器、只读存储器ROM、中断系统、定时、中断系统、定时/计数器以及计数器以及I/O口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已经具备了计算机系统的属性。为此，称它个芯片，但从组成和功能上看，它已经具备了计算机系统的属性。为此，称它为单片微型计算机

2、，简称单片机。为单片微型计算机，简称单片机。单片机和单片机系统：单片机和单片机系统：单片机只是一个芯片，而单片机系统则是在单片机单片机只是一个芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。统。单片机应用系统与单片机开发系统：单片机应用系统与单片机开发系统：单片机应用系统：指能满足嵌入对象单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系统。要求的全部电路系统。单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。常用的单片机开发工具单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。常用的单片机开发工具有：

3、微型机开发系统有：微型机开发系统第2页，本讲稿共22页1.2单片机的发展历史单片机的发展历史v 高速发展阶段：高速发展阶段：20世纪世纪90年代是单片机高速发展阶段。年代是单片机高速发展阶段。8位单位单片机改良型及片机改良型及16位单片机阶段。单片机的性能不断完善，性价比位单片机阶段。单片机的性能不断完善，性价比显著提高，种类和型号增加，市场扩大。单片机的应用已深入到各显著提高，种类和型号增加，市场扩大。单片机的应用已深入到各个领域。由单片机控制的微电脑产品比比皆是。个领域。由单片机控制的微电脑产品比比皆是。v单片机的发展历史可分三个阶段单片机的发展历史可分三个阶段:v初级阶段：初级阶段：20

4、世纪世纪70年代。年代。Eg:MCS-48系列。只能应用在比系列。只能应用在比较简单的场合，应用未引起足够的重视。较简单的场合，应用未引起足够的重视。v发展阶段：发展阶段：20世纪世纪80年代。年代。Eg:MCS-51和和MCS-96。应用得。应用得到推广，开始广泛应用到各个领域。到推广，开始广泛应用到各个领域。第3页，本讲稿共22页1.3单片机的内部结构中断控制中央处理器时钟电路程序存贮器数据存贮器定时器并行I/O接口特殊I/O接口外部中断请求线内部中断源外部时钟VCCGND外部输入线并行I/O特殊I/O第4页，本讲稿共22页中央处理器中央处理器v中央处理器（中央处理器（CPU）是单片机的核

5、心部件，它由）是单片机的核心部件，它由运算器、控制器、运算器、控制器、中断部件、时钟和定时控制逻辑中断部件、时钟和定时控制逻辑等组成，等组成，CPU控制数据的处理和整个控制数据的处理和整个系统的各种操作。系统的各种操作。v根据根据CPU一次数据运算和数据传送的位数，单片机可分为一次数据运算和数据传送的位数，单片机可分为4位机，位机，8位机，位机，16位机，位机，32位机。位机。第5页，本讲稿共22页存贮器存贮器二二.数据存贮器数据存贮器一一.程序存贮器程序存贮器ROMEPROMEEPROMFlash Memory无无ROM型单片机型单片机 单片机内部的数据存贮器一般为静态随机存取的存储器单片机

6、内部的数据存贮器一般为静态随机存取的存储器RAM，容，容量为几十字节量为几十字节几几k字节。字节。第6页，本讲稿共22页输入输入/输出部件输出部件二、特殊的二、特殊的I/O部件部件n1.串行接口串行接口：同步或异步串行口，扩展串口，：同步或异步串行口，扩展串口，I2C BUS串行口，串行口，SPI 总线串行口。总线串行口。n2.模数，数模转换器模数，数模转换器：A/D，D/A。8位、位、10位或位或12位位n3.多功能定时器多功能定时器：16位多功能定时器，具有定时、测量外部输入信位多功能定时器，具有定时、测量外部输入信 号功能，有的还有比较输出、号功能，有的还有比较输出、PWM等多种功能。等

7、多种功能。n4.显示驱动器显示驱动器：可驱动：可驱动：LED，LCDn5.其它其它：看门狗定时器，：看门狗定时器，DMA通道等通道等一、最基本的一、最基本的I/O部件部件并行口和定时器并行口和定时器第7页，本讲稿共22页1.4典型单片机介绍典型单片机介绍v1.INTEL单片机单片机:MCS-48系列（系列（4位），位），MCS-51系列（系列（8位），位），MCS-96系列系列（16位）位）v2.Motorola单片机单片机:68HC05，68HC08（8位）位）v3.TOSHIBA单片机单片机:TLCS-470（4）TLCS-870（8）v4.HITACHI单片机单片机:H400（4），），

8、H8（8）v5.ATMEL单片机单片机:AT89C51，AT89C2051v6.Philips单片机单片机:P89C51RD2v7.SIEMENS单片机单片机:C166（16），），C500（8）v8.CYGNAL单片机单片机:C8051F020第8页，本讲稿共22页1.5单片机应用和应用系统结构v1.单片机在智能仪表中的应用单片机在智能仪表中的应用：计量与测量仪表，功能强、精度高、智能化程度高。如电：计量与测量仪表，功能强、精度高、智能化程度高。如电表、电阻、电容电感测量仪等。表、电阻、电容电感测量仪等。v2.单片机在机电一体化中的应用：单片机在机电一体化中的应用：机械技术、微电子技术、自动

9、化技术、和计算机技术于一体，机械技术、微电子技术、自动化技术、和计算机技术于一体，具有智能化特征的机电一体化产品。具有智能化特征的机电一体化产品。（电牵引采煤机单片机控制器、微机单车检测器）（电牵引采煤机单片机控制器、微机单车检测器）v3.单片机在实时控制中的应用：单片机在实时控制中的应用：对工业上的一些温度、湿度等进行测量与控制。（啤酒厂糖化车对工业上的一些温度、湿度等进行测量与控制。（啤酒厂糖化车间温度控制系统）间温度控制系统）v4.单片机在分布式多机系统中的应用：单片机在分布式多机系统中的应用：由若干台单片机协调工作，将各点的工业参数测量后由若干台单片机协调工作，将各点的工业参数测量后送

10、到上位机中进行数据处理和显示、打印等。（粮库的粮仓进行温度检测）送到上位机中进行数据处理和显示、打印等。（粮库的粮仓进行温度检测）v5.单片机在家用电器中的应用：单片机在家用电器中的应用：电视机、洗衣机、微波炉、空调机、电视机、洗衣机、微波炉、空调机、VCD、DVD等等1.5.1单片机应用单片机应用第9页，本讲稿共22页单片机应用系统结构单片机应用系统结构一一.基本系统基本系统单片机单片机复位电路复位电路时钟电路时钟电路输入输入/输出输出电源电源第10页，本讲稿共22页二二.扩展系统扩展系统(并行总线扩展并行总线扩展)并行扩展总线并行扩展总线单片机单片机输入输入/输出输出设备设备复位电路复位电

11、路时钟电路时钟电路电源电源程序存贮器程序存贮器数据存贮器数据存贮器模拟量模拟量输入输入/输出输出并行接口并行接口串行接口串行接口特殊特殊I/O输入输入/输出输出设备设备串行设备串行设备特殊特殊I/O第11页，本讲稿共22页二二.扩展系统扩展系统(串行总线扩展串行总线扩展)单片机单片机输入输入/输出输出复位复位时钟时钟电源电源RAM并行口并行口特殊特殊I/O串行扩展总线串行扩展总线第12页，本讲稿共22页三三.实际应用系统（实际应用系统（微机单车检测器微机单车检测器）步进电机P89C51RD2单片机模拟量输入复位时钟电源4X4键盘打印机步进电机驱动开关量输入8255并口扩展压力传感器第13页，本

12、讲稿共22页单片机应用第14页，本讲稿共22页1.6 单片机应用系统开发第15页，本讲稿共22页单片机的程序设计语言和软件v 机器语言：v 单片机应用系统只使用机器语言（指令的二进制代码，又称指令代码）。机器语言指令组成的程序称目标程序。v MCS-51两个寄存器相加的机器语言指令：00101000v 汇编语言：v 与机器语言指令一一对应的英文单词缩写，称为指令助记符。汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。v MCS-51两个寄存器相加汇编语言指令：ADD A，R0 机器语言机器语言（Machine Language)有三类有三类 汇编语言汇编语言 (Assemble)高级语言高级语言 (Hig

13、h Level Language)第16页，本讲稿共22页v 高级语言：v 高级语言源程序C-51、C、PL/M51等。v简单控制程序不太长。v复杂多种多样的控制对象，少有现成程序借鉴。v简单系统不含管理和开发功能。v复杂系统实时系统，需要监控系统v （甚至实时多任务操作系统）。v编译型高级语言可生成机器代码；v解释型高级语言必须在解释程序支持下直接解释执行。v因此，只有编译型高级语言才能作为微机开发语言。第17页，本讲稿共22页不同计算机语言的应用：v源程序通过编译得到机器能执行的目标程序。v 汇编语言程序可以高效率利用计算机资源，目标程序占用内存少，执行速度快，适合于自动测控系统反应快速、

14、结构紧凑的要求。实际应用中，常与C语言配合使用。v 高级语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系统开销大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长，多用于科学计算、工业设计、企业管理。源程序源程序目标程序目标程序编译编译程序程序第18页，本讲稿共22页 汇编或编译汇编或编译 将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：用的汇编方法有三种：手工汇编手工汇编 利用开发机的驻留汇编程序进行汇编利用开发机的驻留汇编程序进行汇编 交叉汇编交叉汇编第19页，本讲稿共22页 独立型仿真器开发独立型仿真器开发 单片机应用系统传统开发方式单片机应用系统传统开发

15、方式单片机开发系统又称开发机或仿真器。单片机开发系统又称开发机或仿真器。仿真目的：利用开发机的资源来模拟欲开发的单仿真目的：利用开发机的资源来模拟欲开发的单片机应用系统的片机应用系统的CPU、存储器和、存储器和I/O操作。操作。第20页，本讲稿共22页 SST公司推出的公司推出的SST89C54和和SST89C58芯片芯片有有SuperFLASH存储器，利用这种存储器可以进存储器，利用这种存储器可以进行高速读写的特点，能够实现：行高速读写的特点，能够实现：在系统编程（在系统编程（ISP）在应用编程（在应用编程（IAP）。）。单片机开发方式的发展单片机开发方式的发展应用程序的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然应用程序的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然后实现目标程序的串行下载。后实现目标程序的串行下载。第21页，本讲稿共22页 Microchip公司推出的公司推出的PIC16F87X中内中内置有在线调试器置有在线调试器ICD功能功能还还配置了具有配置了具有ICSPICSP功能的功能的简单简单仿真器和仿真器和烧烧写器。写器。通通过过PCPC机串行机串行电缆电缆就可以完成就可以完成对对目目标标系系统统的仿的仿真真调试调试 。第22页，本讲稿共22页