《单片机第一章》PPT课件

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1、单 片 机 与 嵌 入 式 系 统 单 片 机 课 程 安 排课 程 总 学 时 ： 48课 时讲 授 （ 40课 时 ） 实 验 （ 8课 时 ）期 末 ： 一 周 课 程 设 计主 要 参 考 书 ：1、 MCS-51/96系 列 单 片 微 型 计 算 机 及 其 应 用 薛 钧 义 、 张 彦 斌 编 ， 西 安 交 大 出 版 社2、 单 片 机 应 用 系 统 设 计 系 统 配 置 与 接 口 技 术 何 立 民 编 ， 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社3、 单 片 机 基 础 李 广 弟 等 编 著 ， 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 本 课 程 讲 授

2、内 容教 材 ： 第 1章 第 11章本 课 程 以 MCS-51系 列 单 片 机 为 背 景 机 ， 讲 述单 片 机 的 硬 件 结 构 、 工 作 原 理 、 指 令 系 统 、单 片 机 内 部 资 源 的 使 用 、 系 统 扩 展 及 接 口 技术 ； 以 及 典 型 单 片 机 系 统 的 硬 件 设 计 和 软 件设 计 ， 使 同 学 掌 握 单 片 机 应 用 系 统 设 计 和 开发 的 基 本 技 能 ， 为 将 来 从 事 单 片 机 系 统 的 设计 和 开 发 打 下 基 础 。成 绩 ： 平 时 30%、 考 试 70%。 1946-1958 第 一 代 电

3、子 管 计 算 机 。 磁 鼓 存 储 器 ， 机 器 语言 、 汇 编 语 言 编 程 。 世 界 上 第 一 台 数 字 计 算 机 ENIAC1958-1964 第 二 代 晶 体 管 计 算 机 磁 芯 作 主 存 储器 , 磁 盘 作 外 存 储 器 ， 开 始 使 用 高 级 语 言 编 程 。1964-1971 第 三 代 集 成 电 路 计 算 机 半 导 体 存储 器 ， 出 现 多 终 端 计 算 机 和 计 算 机 网 络 。1971-1981 第 四 代 大 规 模 集 成 电 路 计 算 机 出 现 微型 计 算 机 、 单 片 微 型 计 算 机 ， 外 部 设 备

4、 多 样 化 。1981- 第 五 代 人 工 智 能 计 算 机 模 拟 人 的 智 能 和交 流 方 式 。 1.1.2微 型 计 算 机 简 介1、 微 处 理 器 （ Central Processing Unit ） CPU集 成 在 同 一 块 芯 片 上 的 具 有 运 算 和 控 制 逻 辑功 能 的 中 央 处 理 单 元 ， 是 微 型 机 中 的 核 心 部 件 ，包 括 运 算 器 和 控 制 器 两 大 组 成 部 分 。 微 处 理 器 本身 不 是 计 算 机 ， 但 它 是 小 型 计 算 机 或 微 型 计 算 机的 控 制 和 处 理 部 分 。 以 微 处

5、 理 器 为 核 心 ， 加 配 存 储 部 件 和输 入 输 出 部 件 而 成 为 微 型 计 算 机 。n CPUn 存 储 器n 输 入 /输 出 接 口 电 路 （ I/O接 口 ） 运 算 器控 制 器CPU存 储 器输入接口电 路输入设备 输出设备输出接口电 路硬 件 系 统 n 功 能 ： 用 于 连 接 CPU、 内 存 、 外 存 和 各 种 I/O设 备并 在 它 们 之 间 传 输 信 息 的 一 组 共 享 的 传 输 线及 其 控 制 电 路n 分 类 ： 数 据 总 线 地 址 总 线 控 制 总 线 以 微 型 计 算 机 为 基础 ， 加 上 外 围 设 备

6、、电 源 、 系 统 软 件 等就 构 成 微 型 计 算 机系 统 。 软 件 系 统 与硬 件 系 统 共 同 构 成实 用 的 微 机 系 统软件系统+运 算 器控 制 器CPU存 储 器输入接口电路输入设备 输出设备输出接口电路硬 件 系 统 以 应 用 为 中 心 ， 以 计 算 机 为 基 础 ， 软件 、 硬 件 可 裁 剪 ， 适 应 应 用 系 统 对 功 能 、可 靠 性 、 成 本 、 体 积 、 功 耗 严 格 要 求 的 专用 计 算 机 。 n 即 单 片 微 型 计 算 机 （ Single-Chip Microcomputer ） n 在 一 片 芯 片 上 集

7、 成 CPU、 存 储 器 、 I/O接 口 等 组 成 一 台完 整 的 微 型 计 算 机 。 单 片 机 实 质 上 就 是 一 个 芯 片 。n 单 片 机 为 工 业 测 控 而 设 计 ， 又 称 微 控 制 器 （ ） 。 具 有 三 高 优 势 (集 成 度 高 、 可 靠 性 高 、性 价 比 高 )。 CPU输入设备 输出设备 软件系统+硬 件 系 统输入接口设备 输出接口设备运 算 器控 制 器存 储 器 C P U 存 储 器定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统P0-P3 TxDRxD T INT并行I/O口 串行I/O口 单 片 机 应 用 系 统单片机 接 口

8、电 路及 外设 等 单片机应用系统由硬件和软件组成硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可 单 片 机 的 特 点（ 1） 体 积 小 、 重 量 轻 、 功 耗 低 、 功 能 强 、 性 价比 高 。（ 2） 数 据 大 都 在 单 片 机 内 部 传 送 ， 运 行 速 度 快 ，抗 干 扰 能 力 强 ， 可 靠 性 高 。（ 3） 结 构 灵 活 ， 易 于 组 成 各 种 微 机 应 用 系 统 。（ 4） 应 用 广 泛 ， 既 可 用 于 工 业 自 动 控 制 等 场 合 ，又 可 用 于 测 量

9、 仪 器 、 医 疗 仪 器 及 家 用 电 器 等 领域 。 第 一 代 ： 197476， 起 步 阶 段特 点 ： 制 造 工 艺 落 后 ， 集 成 度 低 ， 采 用 双 片 形 式典 型 代 表 ： 美 国 仙 童 （ Fairchild） 公 司 F8系 列1.2 单 片 机 的 发 展 历 史 及 发 展 趋 势 1.2.1 单 片 机 的 发 展 历 史 单 片 机 的 发 展 经 历 了 由 4位 机 到 8位 机 ,再 到 16位机 的 发 展 过 程 ， 目 前 8位 单 片 机 仍 在 广 泛 使 用 。第 二 代 ： 197678， 低 性 能 单 片 机 阶 段特

10、 点 ： 性 能 低 ， 品 种 少 ， 应 用 范 围 不 广 （ 比 较 简 单场 合 ）典 型 代 表 ： Intel公 司 的 MCS-48型 ， 8位 单 片 机采 用 8位 CPU、 2个 I/O口 、 8位 定 时 器 /计 数 器 、 简 单中 断 ， 寻 址 小 于 4K， 且 无 串 行 口 。 第 三 代 ： 197983， 8位 机 成 熟 阶 段特 点 ： 资 源 增 加 ， 指 令 功 能 增 加 ， 品 种 齐 全典 型 代 表 ： Intel MCS-51， MC6801， Zilog公 司 的 Z8系列增 加 功 能 ： 串 行 I/O、 多 级 中 断 、

11、16定 时 /计 数 器 、 片 内RAM/ROM增 大 ， 寻 址 64K， 有 的 片 内 带 A/D转 换 器 接 口 。第 四 代 ： 1983， 16位 机 和 8位 高 性 能 机 并 行 发 展特 点 ： 工 艺 先 进 ， 集 成 度 高 ， 速 度 快 ， 内 部 功 能 强典 型 代 表 ： Intel MCS-96系 列 ， 16位 单 片 机增 加 性 能 ： 16位 CPU， 存 储 容 量 增 大 ， 中 断 能 力 增 强 、A/D等 90年 代 后 出 现 32位 单 片 机 ， 也 是 微 控 制 器 的 全 面发 展 阶 段 。 1.按 应 用 领 域 可

12、分 为 家 电 类 ， 工 控 类 ， 通 信 类 ，个 人 信 息 终 端 类 等 等 ； 2.按 通 用 性 可 分 为 通 用 型 和 专 用 型 。通 用 型 特 点 ： 内 部 资 源 较 丰 富 ， 性 能 全 面 ， 而 且 通用 性 强 ， 可 履 盖 多 种 应 用 要 求 。 通 用 型 单 片 机 的 用途 很 广 泛 ， 使 用 不 同 的 接 口 电 路 及 编 制 不 同 的 应 用程 序 就 可 完 成 不 同 的 功 能 。专 用 型 特 点 ： 针 对 某 一 种 产 品 或 某 一 种 控 制 应 用 而专 门 设 计 的 ， 设 计 时 已 使 结 构 最

13、 简 ， 软 硬 件 应 用 最优 ， 可 靠 性 及 应 用 成 本 最 佳 。 专 用 型 单 片 机 用 途 比较 专 一 ， 出 厂 时 程 序 已 经 一 次 性 固 化 好 ， 不 能 再 修改 的 单 片 机 。 例 如 电 子 表 里 的 单 片 机 就 是 其 中 的 一种 。 其 生 产 成 本 很 低 。 3.按 总 线 结 构 可 分 为 总 线 型 和 非 总 线 型 。如 我 们 常 常 见 到 的 80C51单 片 机 就 是 总 线结 构 ， 在 后 面 讲 解 单 片 机 的 内 部 结 构 时 ，我 们 就 可 以 看 到 ， 80C51单 片 机 内 部

14、有 数据 总 线 ， 地 址 总 线 ， 还 有 控 制 总 线 （ WR，RD， EA， ALE等 ） 。 20引 脚 的 89C2051单 片机 ， 就 是 一 种 非 总 线 型 的 。 其 外 部 的 引 脚很 少 ， 可 使 成 本 降 低 。 （ 1） CPU功 能 增 强（ 2） 内 部 资 源 增 多（ 3） 引 脚 多 功 能 化（ 4） 寻 址 范 围 增 加（ 5） 超 微 型 化（ 6） 低 电 压 和 低 功 耗 MCS51是 指 由 美 国 INTEL公 司 生 产 的 一 系 列 单 片机 的 总 称 ， 这 一 系 列 单 片 机 包 括 了 好 些 品 种 ，

15、 如8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 89C51等 ， 其 中8051是 最 早 最 典 型 的 产 品 ， 该 系 列 其 它 单 片 机 都 是在 8051的 基 础 上 进 行 功 能 的 增 、 减 、 改 变 而 来 的 ，所 以 人 们 习 惯 于 用 8051来 称 呼 MCS51系 列 单 片 机 ，而 8031是 前 些 年 在 我 国 最 流 行 的 单 片 机 ， 所 以 很 多场 合 会 看 到 8031的 名 称 。 片 内 无 ROM，片 内 有 4K B ROM片 内 有 4K B EPROM片 内 ROM、 RAM的 容 量 翻 倍 ， 定 时 计 数 器 增 加到 3个 ， 中 断 源 增 加 到 6个8032/8052/875280C31/80C51/89C51