單片機(jī)01第一章概述課件

聯(lián)系電話：電子郵件：niejugen@163.comQQ：辦公地址：電子信息樓(B201)單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，第二版胡乾斌、李光斌、李玲、喻紅主編華中科技大學(xué)出版社內(nèi)容：第一到第九章學(xué)時(shí)：1-10周每周4學(xué)時(shí)；共40學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)：12學(xué)時(shí)第一章概述計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)、單片機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、及應(yīng)用計(jì)算機(jī)按其規(guī)模分類：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)微型計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)向微型化方向發(fā)展的結(jié)果，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本原理與其他機(jī)型沒有本質(zhì)區(qū)別。具有以下特點(diǎn)：（1）體積小、重量輕、價(jià)格低；（2）結(jié)構(gòu)靈活；（3）應(yīng)用面廣，普及程度高。計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)第一章概述計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)、單片機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、及應(yīng)用微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.微處理器：（常被簡(jiǎn)稱為CPU）（1）微型化的中央處理器，通常是由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理部件。（2）功能:1)實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算

2)能對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并執(zhí)行指令所規(guī)定的操作

3)具有訪問存儲(chǔ)器和外設(shè)的能力

4)提供整個(gè)系統(tǒng)所需要的定時(shí)和控制信號(hào)

5)可響應(yīng)中斷請(qǐng)求微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（4）CPU的發(fā)展：是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的標(biāo)志第一代微處理器：

1971~1972年：處理字長(zhǎng)4或8位；集成度2000管/片；1MHz；如Intel公司4004、8008；第二代微處理器

1973~1977年：8位；9000管/片；2~4MHz；如Intel公司8080/8085、Zilog公司Z80、Motorola公司M6800；第三代微處理器

1977~1978年：16位；20000~60000管/片；4~8MHz；如 Intel公司8086/8088、Zilog公司Z8000;第四代微處理器

1980年：16位；100000管/片；10MHz；如Intel公司80186/80286；

1985年：32位；150000~200000管片；16~20MHz；如Intel公司80386；第五代微處理器

1990年：64位；管/片；66MHz；如Intel公司80486、Pentium;微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2.微型計(jì)算機(jī)（μC）

（1）定義：以微處理器為中心，配上存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路和系統(tǒng)總線組成

（2）基本結(jié)構(gòu)：CPU、存儲(chǔ)器、總線、輸入/輸出、接口電路微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)：把CPU、存儲(chǔ)器、總線和輸入輸出電路集成在單個(gè)芯片上第一章概述計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)、單片機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、及應(yīng)用單片機(jī)及其發(fā)展1.單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM或EPROM)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器芯片和一些輸入／輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，又稱為微控制器(Micro-controller)。單片機(jī)可單獨(dú)地完成現(xiàn)代控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。它是專為工業(yè)控制和智能儀器設(shè)計(jì)的集成度很高的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)及其發(fā)展2.單片機(jī)的發(fā)展過程可劃分為四個(gè)階段：

（1）單片機(jī)初級(jí)階段（1974～1976年）：元件集成規(guī)模還比較小，功能較簡(jiǎn)單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡(jiǎn)單的I/O口集成到芯片上，如1974年仙童公司的推出的第一個(gè)單片機(jī)F8、Zilog公司的Z80微處理器（2）低性能單片機(jī)階段（1976～1978年）：用了單片結(jié)構(gòu)，如Intel公司的MCS-48系列，8位CPU、8位定時(shí)器、并行I/O口、RAM和ROM，ROM的容量小，尋址范圍一般不超過4K字節(jié)，中斷處理較簡(jiǎn)單，無串行I/O口。

MCS-48系列體積小、功能全、價(jià)格低，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。3.單片機(jī)的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)硬件軟件單片機(jī)芯片外圍器件CPU內(nèi)存中斷控制邏輯通用接口運(yùn)算器寄存器組控制器并行口串行口定時(shí)/計(jì)數(shù)器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264單片機(jī)及其發(fā)展單片機(jī)及其發(fā)展4.單片機(jī)的應(yīng)用1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用

單片機(jī)體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)電壓、頻率、溫度、速度、長(zhǎng)度、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)儀器儀表的數(shù)字化、智能化、微型化。2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用

用單片機(jī)構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)分布式、嵌入式控制?？捎糜陂_關(guān)量控制、順序控制及邏輯控制等。3）在家用電器中的應(yīng)用

現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、音響視頻器材、電子秤量設(shè)備，無所不在。單片機(jī)及其發(fā)展4.單片機(jī)的應(yīng)用1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用

單片機(jī)體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)電壓、頻率、溫度、速度、長(zhǎng)度、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)儀器儀表的數(shù)字化、智能化、微型化。2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用

用單片機(jī)構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)分布式、嵌入式控制?？捎糜陂_關(guān)量控制、順序控制及邏輯控制等。3）在家用電器中的應(yīng)用

現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、音響視頻器材、電子秤量設(shè)備，無所不在。21指令執(zhí)行的一般過程取指令取指部件，分析部件，執(zhí)行部件指令譯碼讀取操作數(shù)執(zhí)行指令存放結(jié)果*微型計(jì)算機(jī)的工作過程22程序執(zhí)行過程內(nèi)存中的程序指令1指令2指令n┇分析獲取操作數(shù)執(zhí)行存放結(jié)果┇程序計(jì)數(shù)器PC地址CPU取出操作數(shù)*微型計(jì)算機(jī)的工作過程23取一條指令的工作過程將指令所在地址賦給程序計(jì)數(shù)器PC；PC內(nèi)容送到地址寄存器AR，PC自動(dòng)加1；把AR的內(nèi)容通過地址總線送至內(nèi)存儲(chǔ)器，經(jīng)地址譯碼器譯碼，選中相應(yīng)單元。CPU的控制器發(fā)出讀命令。在讀命令控制下，把所選中單元的內(nèi)容（即指令操作碼）讀到數(shù)據(jù)總線DB。把讀出的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)寄存器DR。指令譯碼因?yàn)槿〕龅氖侵噶畹牟僮鞔a，故數(shù)據(jù)寄存器DR把它送到指令寄存器IR，然后再送到指令譯碼器ID*微型計(jì)算機(jī)的工作過程Intel單片機(jī)系列1.三個(gè)系列產(chǎn)品MCS-48系列單片機(jī)：Intel公司早期產(chǎn)品，主要用于簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)。MCS-51系列單片機(jī)：采用HMOS技術(shù)，高性能8位機(jī)。我國(guó)應(yīng)用最廣泛。MCS-96系列單片機(jī)：功能強(qiáng)大的16位或準(zhǔn)16位單片機(jī)。51系列單片機(jī)源于Intel公司的MCS—51系列，在Intel公司將MCS—51系列單片機(jī)實(shí)行技術(shù)開放政策之后，許多公司，如Philips、Dallas、Siemens、Atmel、華邦、LG等都以MCS—51中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)8051為基核推出了許多各具特色、具有優(yōu)異性能的單片機(jī)。這樣，把這些廠家以8051為基核推出的各種型號(hào)的兼容型單片機(jī)統(tǒng)稱為51系列單片機(jī)。Intel公司MCS—51系列單片機(jī)中的8051是其中最基礎(chǔ)的單片機(jī)型號(hào)。盡管各類單片機(jī)很多，但目前在我國(guó)使用最為廣泛的單片機(jī)系列是Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機(jī)。MCS—51系列單片機(jī)按片內(nèi)不同程序存儲(chǔ)器的配置來分，可以分為三種類型：片內(nèi)帶掩膜ROM型：8051，80C51，8052，80C52。此類芯片是由半導(dǎo)體廠家在芯片生產(chǎn)過程中，將用戶的應(yīng)用程序代碼通過掩膜工藝制作到ROM中。其應(yīng)用程序只能委托半導(dǎo)體廠家“寫入”，一旦寫入后不能修改。此類單片機(jī)，適合大批量使用。片內(nèi)帶EPR