第 1 章 單片機概論

1、單片機原理與應用主講教師：趙健緒論課程的性質(zhì)和目的課程教學內(nèi)容課程特點與學習方法一、課程的性質(zhì)和目的1. 課程的性質(zhì)單片機是微型計算機應用技術的一個重要分支，近年來在工業(yè)智能儀器儀表、光機電設備、自動檢測、信息處理、家電等的得到廣泛應用和迅速發(fā)展。適 用 專 業(yè)：電子信息工程、測控技術類專業(yè)及計算機應用等專業(yè)學生開設的專業(yè)基礎必修課或專業(yè)基礎選修課 2. 課程的目的正確理解單片機的基本概念、基本原理掌握單片機程序設計和接口應用的基本方法能綜合運用單片機的軟、硬件技術分析實際問題重視實踐動手能力的培養(yǎng)，通過各種途徑，最終達到初步具有獨立設計和開發(fā)應用型項目的能力二、課程教學內(nèi)容本課程以理論教學為

2、主要環(huán)節(jié)，以學生課堂實驗為輔，同時使用計算機輔助教學，54學時理論課和18學時實驗課，共計10章內(nèi)容，具體內(nèi)容如下:課程目錄 第 1 章 單片機概論 第 2 章 單片機內(nèi)部結構及原理 第 3 章 單片機的指令系統(tǒng) 第 4 章 80C51匯編程序設計 第 5 章 單片機的中斷系統(tǒng) 第 6 章 單片機的定時器/計數(shù)器 第 7 章 單片機的串行通信 第 8 章 單片機系統(tǒng)擴展 第 9 章 單片機接口技術 第 10 章 單片機產(chǎn)品開發(fā)三、課程特點與學習方法1.課程特點 知識點既分散又連貫，結構和指令系統(tǒng)是基礎； 與電子線路，尤其是數(shù)字和模擬電子線路關系密切； 與PLC(可編程邏輯器件）相關。2.學習方

3、法 預習、復習； 多動手（硬件、軟件實驗）； 多看參考書(包括利用網(wǎng)上資料)； (武漢力源）或(老古開發(fā)網(wǎng)) 其它（上課、作業(yè)、答疑）。3、提高學習效果的途徑抓好理論學習參加電子活動小組，創(chuàng)新活動小組，電子工程師培訓等形式；參加電子設計大賽、機電設計大賽等競賽，能快速提高實踐動手能力和就業(yè)競爭力，為將來的就業(yè)打下堅實的基礎。充分利用我院先進的試驗設備和場所，重視基礎實驗；我院部分實驗設備與場所圖片四、單片機的應用實例超市收銀機圖書借閱與管理系統(tǒng)數(shù)顯稱重器數(shù)字溫度計數(shù)控機床電腦刻花機實例：超市收銀機的構成 超市收銀臺基本有主機、顯示器、掃描儀、打印機、專用刷卡鍵盤、錢箱、UPS等等組成。 一般情

4、況下，超市收銀機不進行進貨價格及售價調(diào)整，但對于特殊情況則例外，條碼效驗則可以在掃描儀上進行，超市收銀機只進行單據(jù)打印一般不進行單據(jù)掃描。 相關網(wǎng)頁第 1 章 單片機概論 一、微處理器、微型計算機與單片機 1. 微型計算機的構成： 包括運算器、控制器、存儲器、輸入輸出接口四個 基本組成部分。 2.微處理器： 把運算器與控制器封裝在一小塊芯片上，則稱該芯片為微處理器，微處理器cpu 3 .單片微型計算機 將微型計算機的四個基本組成部分做到一個芯片上，則這種芯片就被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。以單片機為核心的硬件電路稱為單片機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)（）指非PC（Personal Computer）系

5、統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括中央處理器、存儲器、外設器件、I/O（輸入/輸出）端口和圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS）（要求實時和多任務操作）和應用程序編程ARM資料繼續(xù)ARM簡介ARM即Advanced RISC Machines的縮寫,既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后來簡稱為 Limited，ARM公司)。20世紀90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)處理器擴展到世界

6、范圍，占據(jù)了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應用領域的領先地位。ARM公司既不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只出售芯片技術授權。復雜指令系統(tǒng)(CISC)， （Complex Instruction Set Computer） 資料：RISC 和 CISC的區(qū)別（1）指令系統(tǒng)：RISC設計者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡單高效的特色。對不常用的功能，常通過組合指令來完成。因此，在RISC機器上實現(xiàn)特殊功能時，效率可能較低。但可以利用流水技術和超標量技術加以改進和彌補。而CISC計算機的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。（2）存儲器操作：RISC對存儲器操作有限制，使

7、控制簡單化；而CISC機器的存儲器操作指令多，操作直接。（3）程序：RISC匯編語言程序一般需要較大的內(nèi)存空間，實現(xiàn)特殊功能時程序復雜，不易設計；而CISC匯編語言程序編程相對簡單，科學計算及復雜操作的程序社設計相對容易，效率較高。（4）中斷：RISC機器在一條指令執(zhí)行的適當?shù)胤娇梢皂憫袛啵欢鳦ISC機器是在一條指令執(zhí)行結束后響應中斷。（5）CPU：RISCCPU包含有較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而CISCCPU包含有豐富的電路單元，因而功能強、面積大、功耗大。（6）設計周期：RISC微處理器結構簡單，布局緊湊，設計周期短，且易于采用最新技術；CISC微處理器結構復雜，設計周期長。（

8、7）用戶使用：RISC微處理器結構簡單，指令規(guī)整，性能容易把握，易學易用；CISC微處理器結構復雜，功能強大，實現(xiàn)特殊功能容易。（8）應用范圍：由于RISC指令系統(tǒng)的確定與特定的應用領域有關，故RISC機器更適合于專用返回二、 單片機的結構與組成 (1)單片機的結構 (2)單片機的功能單片機內(nèi) 部組成三、單片機的分類和指標 位數(shù)：是單片機能夠一次處理的數(shù)據(jù)的寬度，有1位機（如PD7502）、4位機（如MSM64155A）、8位機（如MCS-51）、16位機（如MCS-96）、32位機（如IMST414）。存儲器：包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器空間較大，字節(jié)數(shù)一般從幾KB到幾十KB（1K

9、B = 210B = 1024B），另外還有不同的類型，如ROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM和OTP ROM型。數(shù)據(jù)存儲器的字節(jié)數(shù)則通常為幾十字節(jié)到幾百字節(jié)之間。I/O口：即輸入/輸出口，一般有幾個到幾十個。速度：指的是CPU的處理速度，以每秒執(zhí)行多少條指令衡量，常用單位是MIPS（百萬條指令每秒），目前最快的單片機可達到100MIPS。單片機的速度通常是和系統(tǒng)時鐘（相當于PC機的主頻）相聯(lián)系的。工作電壓：通常工作電壓是5V，范圍是5%或10%，也有3V/3.3V電壓的產(chǎn)品，更低的可在1.5V工作?，F(xiàn)代單片機又出現(xiàn)了寬電壓范圍型，即在2.5V6.5V內(nèi)都可正常工作。功耗：低功

10、耗是現(xiàn)代單片機所追求的一個目標，目前低功耗單片機的靜態(tài)電流可以低至A（微安，10-6A）或nA（納安，10-9A）級。溫度：單片機根據(jù)工作溫度可分為民用級（商業(yè)級）、工業(yè)級和軍用級三種。民用級的溫度范圍是070，工業(yè)級是-4085，軍用級是-55125。新一代的單片機有的還具有在系統(tǒng)編程（ISP, In-System-Programmable）或在應用再編程（IAP, In-Application re-Programmable）功能，有的還有專用的ISP編程JTAG口。四、 單片機的特點 基本特點： 體積小、價格低、性能強大、速度快、用途廣、靈活性強、可靠性高獨特之處： （1）存儲器ROM和

11、RAM是嚴格分工的。 （2）采用面向控制的指令系統(tǒng)。在實時控制方面，尤其是在位操作方面單片機有著不俗的表現(xiàn)。 （3）輸入/輸出（I/O）端口引腳通常設計有多種功能。在設計時，究竟使用多功能引腳的哪一種功能，則可以由用戶編程確定。 （4）品種規(guī)格的系列化。屬于同一個產(chǎn)品系列、不同型號的單片機，通常具有相同的內(nèi)核、相同或兼容的指令系統(tǒng)。其主要的差別僅在片內(nèi)配置了一些不同種類或不同數(shù)量的功能部件，以適用不同的被控對象。 （5）單片機的硬件功能具有廣泛的通用性。同一種單片機可以用在不同的控制系統(tǒng)中，只是其中所配置的軟件不同而已。換言之，給單片機固化上不同的軟件，便可形成用途不同的專用智能芯片。有時將這種芯片稱為固件（Firmware）。五、單片機應用系統(tǒng)及應用領域 應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能