第一章概述(J電氣)

單片機原理電氣信息工程學院

姬偉1課程性質(zhì)和目的

單片機是微型計算機應(yīng)用技術(shù)的一個重要分支，近年來在工業(yè)智能儀器儀表、光機電設(shè)備、自動檢測、信息處理、家電等方面得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。2

《單片機原理》是為電氣自動化、測控技術(shù)類專業(yè)及計算機應(yīng)用專業(yè)學生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)選修課，本課程的教學目的是通過理論教學與實驗環(huán)節(jié)，使學生正確理解單片機的基本概念、基本原理，掌握單片機程序設(shè)計和微機接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運用單片機的軟、硬件技術(shù)分析實際問題，為工業(yè)生產(chǎn)、科學研究和實驗設(shè)備等領(lǐng)域的單片機應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，也是進一步學習計算機原理和有關(guān)接口知識重要環(huán)節(jié)。3課程要求本課程是實踐性較強的課程。通過理論和實踐的學習，掌握軟件編程和硬件電路設(shè)計的方法，能夠進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試工作。4課程安排理論課:講述基本原理結(jié)構(gòu)和方法實驗課:根據(jù)實驗指導書的要求自己完成參考書:單片機原理及應(yīng)用胡漢才清華大學出版社MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計張毅剛等編5課時安排（45學時）講課：38學時實驗及上機：3次課程設(shè)計：1周6考試評分標準卷面成績：70％平時成績：30％平時成績由來：上課考勤情況占20％，實驗情況10％。

7涉及內(nèi)容MCS-51的基本硬件結(jié)構(gòu)程序設(shè)計定時/計數(shù)器中斷系統(tǒng)串行口存儲器接口設(shè)計8主要內(nèi)容單片機的概念*計算機發(fā)展歷史單片機發(fā)展歷史應(yīng)用特點*典型的單片機產(chǎn)品發(fā)展趨勢開發(fā)條件*第一章概述9計算機的概念微型計算機是由LSI、VLSI等組成的，具有功能強，結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)可靠性高的特征，一般由中央處理器CPU（以集成電路為主）、存儲器、通用或?qū)Ｓ肐/O接口電路等組成。在辦公自動化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。微型計算機有單片微機、單板微機和多板微機之分。

10單片機的概念將組成微型計算機的各功能部件：中央處理器、存儲器、I/O接口電路及定時/計數(shù)器等外圍設(shè)備集成制作在一塊電路芯片中從而構(gòu)成完整的微型計算機，我們稱之為單晶片微型計算機，簡稱單片機（Singlechipmicrocomputer)

單片機是應(yīng)工業(yè)測控而誕生的，它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計的，故也叫單片微控制器（SCMSingleChipMicrocontroller），它在控制領(lǐng)域大顯身手，裝入到各種智能化產(chǎn)品之中，所以又稱為嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrollerUnit)，也有文獻中稱為微控制器單元（MCUMicrocontrollerUnit）。11Intel4004和采用4004的計算器12一種8位嵌入式微控制器13單片機實驗板

14計算機的發(fā)展歷史世界上第一臺現(xiàn)代意義的電子計算機是1946年美國賓夕法尼亞大學設(shè)計制造的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator,即電子數(shù)字積分計算機）15第一代計算機（1947-1958年）以電子管（EVL）為基本邏輯元件。主存儲元件為汞延遲線，數(shù)字表示為定點數(shù)據(jù)，語言軟件為機器語言或匯編語言第二代計算機（1958-1964年）以晶體管（TTL）為基本邏輯元件。主存儲元件為磁芯存儲器，數(shù)據(jù)表示有浮點數(shù)據(jù)與變址，語言軟件獲得了發(fā)展，有FORTRAN、BASIC、COBOL等16第三代計算機（1964-1971年）以中小規(guī)模集成電路（SSI、MSI）為基本邏輯元件。主存儲器為半導體存儲器，系統(tǒng)采用微程序技術(shù)與虛擬存儲，并有多種高級語言和成熟的操作系統(tǒng)。第四代計算機（1971年至今）采用大規(guī)模集成電路（LSI、VLSI）為基本邏輯元件。主存儲器為大規(guī)模、高密度半導體存儲器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用并行、多機、分布式及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并發(fā)展到了多媒體機型。17

微處理器的集成度每隔18個月就會翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍 ------摩爾定律GordonE.MooreIntel公司的創(chuàng)始人之一18單片機的發(fā)展歷史產(chǎn)生階段（1974~1976）Fairchild集成芯片為雙片形式（集成工藝限制）低性能初級階段（1976~1978）IntelMCS-48高性能發(fā)展階段（1978~1988）Intel

MCS-51/96更高性能階段（1989~）多種機型并行發(fā)展19單片機的應(yīng)用應(yīng)用特點體積?。夯竟δ懿考M足要求可靠性高：BUS大多在內(nèi)部；易采取電磁屏蔽功能強：實時響應(yīng)速度；I/O直接操作使用方便：硬件設(shè)計簡單；提供開發(fā)工具資料性能價格比高：電路板?。唤硬寮僖桩a(chǎn)品化：研制周期短20應(yīng)用：量大面廣機電一體化：電腦縫紉機智能儀表：測量儀實時控制：汽車家電：（MOTOROLA）網(wǎng)絡(luò)通信：通信協(xié)議集成其中計算機外設(shè)：鍵盤、打印機保健產(chǎn)品：按摩器提示單片機的出現(xiàn)使得電路設(shè)計簡單化單片機的應(yīng)用21典型單片機產(chǎn)品器件廠家美國：Intel、Atmel、Motorola、Microchip荷蘭：Philips德國：Siemens日本：TOSHIBA、NEC22典型單片機產(chǎn)品

?根據(jù)每種型號的存儲器的類型無ROM型：8031ROM型：8051EPROM：8751EEPROM型：895123單片機的發(fā)展趨勢性能不斷提高CPU功能增強：速度、精度內(nèi)部資源增多：A/D、D/A、EEPROM多功能引腳：尋址范圍大高新技術(shù)下移，重點發(fā)展8位機性能24單片機的發(fā)展趨勢單片機的新品種不斷增加：超微型化：MC68HC705C8A：8KEPROM、304BRAM、16BITTIMER、Watchdog；低功耗，低電壓：

采用CHMOS工藝、增加空閑等待和掉電停機工作方式、電壓2.4~5.5V.

–工藝更先進和封裝更小：封裝水平已大大提高，有越來越多的單片機采用各種貼片封裝形式，以滿足便攜式手持設(shè)備的需要。25單片機系統(tǒng)開發(fā)條件單片機芯片開發(fā)工具資料手冊26一.重要作用：1.單片機的出現(xiàn)為電氣自動控制帶來革命性的變革。