單片機(jī)控制原理第1章課件

第一章

單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)(1)第二章MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理(2)第三章指令系統(tǒng)和匯編語言(程序設(shè)計(jì))(7)第四章定時(shí)計(jì)數(shù)器(2)第五章串行通訊(2)第六章中斷處理(2)第七章單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展(2)第八章單片機(jī)IO擴(kuò)展(2)單片機(jī)控制原理第一章

單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)第二章MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理第三章指令系統(tǒng)和匯編語言(程序設(shè)計(jì))第四章定時(shí)計(jì)數(shù)器第五章串行通訊第六章中斷處理第七章單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展第八章單片機(jī)IO擴(kuò)展單片機(jī)控制原理課時(shí)安排授課內(nèi)容有側(cè)重點(diǎn)。教學(xué)（20學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)教學(xué)（8學(xué)時(shí)）考查方式閉卷考試卷面成績70％，平時(shí)成績30％（作業(yè)+提問）備注：平時(shí)點(diǎn)名的原則：第一次點(diǎn)名沒到扣總成績的30%，第二次點(diǎn)名沒到扣總成績的20%。手機(jī)、MP3、洗衣機(jī)、冰箱以及各種儀表等都是專用的特殊功能的芯片（單片機(jī)），而單片機(jī)問世以來，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它在芯片內(nèi)集成了許多面對(duì)測控對(duì)象的接口電路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等，已經(jīng)發(fā)展到嵌入式ARM、AVR、FPGA等。單片機(jī)卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。FPGA:(Field-ProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場可編程門陣列;ARM:AdvancedRISCMachineAVR:AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精簡指令集高速8位單片機(jī)什么是單片機(jī)?在半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲(chǔ)器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。它具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為：微控制器MCU(MicroControllerUnit)嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。我國，習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱。（以后講的定義及相關(guān)的軟硬件知識(shí)均只針對(duì)Intel公司的MCS-51/96芯片。）我們重點(diǎn)介紹的是Intel公司1980年推出的MCS-51/96系列8位CPU，并行I/O口，增有串行I/O口，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可進(jìn)行中斷處理，具有并行三總線結(jié)構(gòu)，RAM，ROM容量較大，最大尋址范圍為64KB。MCS-51單片機(jī)是目前開發(fā)的完備的通用芯片，在國內(nèi)使用的最廣泛，可以利用的軟硬件資源很豐富。plasticquadflatpack(PQFP)塑料四方扁平封裝一、單片機(jī)的概念、MCS系列單片機(jī)特點(diǎn)及分類1.定義：

單片機(jī)是在一塊芯片上集成了中央處理器CPU（CentralProcessingUnit，CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessmemory,RAM）、只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-onlymemory）（EPROM，E2PROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器CTC(counter/timercircuit)和多個(gè)輸入/輸出接口I/O等。單片機(jī)MCS（single-chipMicrocomputer）全稱為單片微型計(jì)算機(jī)或微處理單元（MicroProcessorUnit，MPU）。2.MCS單片機(jī)的特點(diǎn)：單片機(jī)的體積小，可靠性高，價(jià)格便宜，功耗低，它是目前應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制。3.按用途可分為通用型和專用型兩大類:（1）通用型：Intel8051可開發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心的測控系統(tǒng)。（2）專用型：8096C8051F340專門針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)且數(shù)量巨大。專用芯片要求對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。如8096單片機(jī)上還集成了ADC和DAC轉(zhuǎn)換芯片；手機(jī)芯片上開發(fā)的有USB接口C8051F340；DSP系列中的TMS320F2812集成了PWM功能。二、單片機(jī)發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢發(fā)展第一階段：1974年～1976年，單片機(jī)初級(jí)階段。雙片的形式，且功能比較簡單。第二階段：1976～

1978年，低性能單片機(jī)探索階段。以Intel公司的MCS-48單片機(jī)為代表。

MCS-48：8位CPU，并行I/O口，8位定時(shí)計(jì)數(shù)器，無串行I/O

口，RAM、ROM容量較小，尋址范圍小于4KB。2.應(yīng)用領(lǐng)域：

凡是與控制或簡單計(jì)算有關(guān)的電子設(shè)備都可以用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，再根據(jù)具體實(shí)際情況選擇不同性能的單片機(jī)，如：Atmel，stc，pic，avr，凌陽，philip，arm等。主要應(yīng)用于以下幾方面：①智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號(hào)源、數(shù)字萬用表、感應(yīng)電流表等。②工業(yè)自動(dòng)化：如數(shù)據(jù)采集、測控技術(shù)。用于提高加工的自動(dòng)化程度和精度。③實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：對(duì)一些實(shí)時(shí)過程的控制與監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)過程中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與控制，從而保證系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。④消費(fèi)類電子產(chǎn)品：如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC卡、汽車電子設(shè)備等。 ⑤通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、手機(jī),blue-tooth等。⑥武器裝備：飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。3.MCS-51系列單片機(jī)

20世紀(jì)80年代后期：Intel公司以專利或技術(shù)交換的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給其他廠家。如：ATMEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī)，與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。

目前，單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家：（1）美國Intel公司MCS-51系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列。（2）美國ATMEL公司AT89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。此外：AVR、PIC(PIC16C765MCUwithUSB)、MICROCHIP(PIC16F87X)等單片機(jī)也有廣泛的應(yīng)用?！?9C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)，不應(yīng)直接稱為MCS-51系列單片機(jī)，MCS只是Intel公司專用的單片機(jī)系列符號(hào)。

(5）超8位型

典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列單片機(jī)。將MCS-96系列（16位單片機(jī)）I/O部件如：高速輸入/輸出（HSI/HSO）、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、看門狗定時(shí)器（WDT）等移植進(jìn)來構(gòu)成新一代MCS-51產(chǎn)品。（6）片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型典型產(chǎn)品：AT89C51單片機(jī)。

MCS-51系列單片機(jī)及其兼容機(jī)有

基本型、增強(qiáng)型、低功耗型、專用型、超8位型和片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型.

MCS-51系列以及80C51系列單片機(jī)有多種類型，但掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。它們是具有MCS-51內(nèi)核的各種型號(hào)單片機(jī)的基礎(chǔ)，也是各種增強(qiáng)型、擴(kuò)展型等衍生品種的核心。

4.單片機(jī)的發(fā)展趨勢1）CPU的改進(jìn)（1）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高處理能力。（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結(jié)構(gòu)，菲利浦公司的總線（Inter－ICbus）。用兩根信號(hào)線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2）存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）加大存儲(chǔ)容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲(chǔ)器。（3）程序保密化。3）片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1）增加并行口的驅(qū)動(dòng)能力，能直接輸出大電流和高電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設(shè)置了一些特殊的串行接口功能，構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。三、.預(yù)備知識(shí)：（課后作業(yè)）1.存儲(chǔ)器簡介：memory是單片機(jī)的主要組成部分之一，主要用于存儲(chǔ)信息，它的分內(nèi)存和外存：內(nèi)存：

RAM：隨機(jī)存儲(chǔ)器，其中信息可讀可寫，斷電丟失全部內(nèi)容。

ROM：只讀存儲(chǔ)器，用戶不可更改其內(nèi)容，與EPROM同樣，斷電仍可保存信息。

EPROM：可擦除可編程的只讀ROM。Vpp=12V（寫入）用紫外線可擦除其內(nèi)容（除型號(hào)為27開頭的芯片，如27C020）。

E2PROM：

電可擦除ROM，+25V電源可改寫。

FLASH：

+5V電源就可擦寫。外存：硬盤、軟盤、優(yōu)盤、光盤三、.預(yù)備知識(shí)：（課后作業(yè)）2..數(shù)制及其間的轉(zhuǎn)換

（1）數(shù)制

常用的計(jì)數(shù)方法：二（B）、八(Q)、十（D）、十六（H）、十二及六十進(jìn)制等。二進(jìn)制：binary（B）八進(jìn)制：octal(O)十進(jìn)制：decimal（D）十六進(jìn)制：hex（H）十二進(jìn)制：duodecimal六十進(jìn)制：sexagesimal三、.預(yù)備知識(shí)：（課后作業(yè)）（2）數(shù)制的轉(zhuǎn)換

①二，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制時(shí)，原則為按權(quán)展開相加。

②十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二，八，十六進(jìn)制時(shí)，原則為整數(shù)部分除基取余，先出低位；小數(shù)部分乘基取整，先