《單片機(jī)控制技術(shù)項(xiàng)目式課程》（第2版）課件 項(xiàng)目1 認(rèn)識(shí)單片機(jī)

項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)單片機(jī)初步認(rèn)識(shí)單片機(jī)。掌握單片機(jī)的基本概念。了解單片機(jī)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢(shì)。了解單片機(jī)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。了解行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中電子元器件的規(guī)范。了解芯片制造過程，培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)敘述什么是單片機(jī)。敘述單片機(jī)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢(shì)。敘述單片機(jī)的分類。敘述單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。工作任務(wù)任務(wù)1.1單片機(jī)是什么任務(wù)1.2單片機(jī)的發(fā)展任務(wù)1.3單片機(jī)的分類任務(wù)1.4單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)單片機(jī)任務(wù)1.1單片機(jī)是什么單片機(jī)就在我們?nèi)粘Ｉ钪校谖覀兩磉叺母鞣N家用電器中。比如洗衣機(jī)，單片機(jī)在其控制面板中，如圖所示：1.1.1單片機(jī)在哪里

全自動(dòng)洗衣機(jī)操作面板洗衣機(jī)的單片機(jī)控制圖

1.1.2單片機(jī)的樣子單片機(jī)封裝以外形的包裝形式不同進(jìn)行分類，常見的有雙列直插式（DIP封裝）、塑料J形引腳芯片載體（PLCC封裝）和塑料方型扁平式（PQFP封裝）等。

(a)DIP封裝(b)PLCC封裝(c)PQFP封裝封裝1：PDIP40（PlasticDualInlinePacket40）塑料雙列（直插封裝）體積大；插拔或焊接方便；容易加工；缺口側(cè)圓形標(biāo)記處為1腳；調(diào)試樣機(jī)建議采用此封裝。封裝2

：PLCC44（PlasticJ-leadedChipCarrier）塑料J形引腳芯片載體體積較小插拔或焊接方便。中心正上方圓形標(biāo)記處為1腳封裝3

：封裝：TQFP44

（ThinPlasticGullWingQuadFlatPacket）扁體塑料鷗翼狀方形平面封裝體積最小只能焊接左下方缺口側(cè)圓形標(biāo)記處為1腳批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)推薦此封裝在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。

單硅晶片CPU存儲(chǔ)器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)概念1.1.3單片機(jī)的基本概念單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖注意：?jiǎn)纹瑱C(jī)本身只是一個(gè)集成度高、功能強(qiáng)的電子元件，只有當(dāng)它與某些器件或設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起時(shí)才構(gòu)成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件部分，配置適當(dāng)?shù)墓ぷ鞒绦蚝?，就可以?gòu)成一個(gè)真正的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，完成特定的任務(wù)。第一階段(1976～1978):單片機(jī)的探索階段。以Intel公司MCS-48為代表。第二階段(1978～1982):單片機(jī)的完善階段。MCS-51系列單片機(jī)。第三階段(1982～1990):單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。8位單片機(jī)的鞏固和16位單片機(jī)的推出。第四階段(1990～今):微控制器的全面發(fā)展階段。8位/16位/32位通用型單片機(jī)以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。任務(wù)1.2單片機(jī)的發(fā)展1.2.1單片機(jī)的發(fā)展歷史1.2.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)今后將向高性能、高速、低壓、低功耗、低價(jià)格、存儲(chǔ)容量增大、外圍電路內(nèi)裝化等方向發(fā)展。1．CPU的發(fā)展趨勢(shì)（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。2．片內(nèi)存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)（1）加大存儲(chǔ)容量。（2）片內(nèi)EPROM開始EEPROM化（3）閃速存儲(chǔ)器（4）串行存儲(chǔ)器（5）片內(nèi)程序的保密措施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)。4．外圍功能部件內(nèi)裝化5．低功耗化6．應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件內(nèi)固化1.按數(shù)據(jù)總線位數(shù)不同分類（1）4位單片機(jī)：（2）8位單片機(jī)：（3）16位單片機(jī)：（4）32位單片機(jī)：控制功能較弱，CPU一次只能處理4位二進(jìn)制數(shù)。品種豐富、應(yīng)用廣泛。分為51系列和非51系列。操作速度及數(shù)據(jù)吞吐能力在性能上比8位機(jī)有較大提高。主要有TI的MSP430系列、Intel的MCS-96系列等。字長(zhǎng)為32位，是單片機(jī)中的頂級(jí)產(chǎn)品，具有極高的運(yùn)算速度。常見ARM處理器架構(gòu)可分為ARM7、ARM9及ARM11。（1）MCS-51系列單片機(jī)MCS-51系列單片機(jī)是Intel公司在1980年推出的高性能8位單片機(jī)，可分為51和52兩個(gè)子系列。2.按生產(chǎn)廠家分類基本型增強(qiáng)型（2）80C51系列﹡ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；

80C51是MCS-51系列中的一個(gè)典型品種；其它廠商生產(chǎn)的與80C51兼容的單片機(jī)統(tǒng)稱為80C51系列。當(dāng)前常用的80C51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：

﹡

Philips、Infineon、Dallas等公司的許多產(chǎn)品。（3）其他常用單片機(jī)系列Atmel公司的AVR系列單片機(jī)精簡(jiǎn)指令集（RISC）單片機(jī)，其ATtiny系列、AT90S系列與ATmega系列分別對(duì)應(yīng)為低、中、高檔產(chǎn)品。主要特點(diǎn)：ROM采用Flash結(jié)構(gòu)，有多種編程方式，數(shù)據(jù)處理速度快，功耗低，I/O口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力大，具有A/D轉(zhuǎn)換電路，有功能強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。Microchip公司的PIC系列單片機(jī)主要產(chǎn)品是8位單片機(jī)，CPU采用了RISC結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，共有3個(gè)系列：基本級(jí)、中級(jí)和高級(jí)。主要特點(diǎn)：高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)。Motorola公司的單片機(jī)品種全、新產(chǎn)品多，4位、8位、16位32位的單片機(jī)都能生產(chǎn)。主要特點(diǎn)：在同樣的速度下所用的時(shí)鐘頻率較Intel類單片機(jī)低得多,使得高頻噪聲低,抗干擾能力強(qiáng),更適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。任務(wù)1.4單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域與通用微機(jī)相比較，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)特之處，主要特點(diǎn)如下：（1）單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。（2）采用面向控制的指令系統(tǒng)。（3）單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的。（4）單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力很強(qiáng)。1.4.1單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)在控制領(lǐng)域中的主要特點(diǎn)：（1）體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。（2）能針對(duì)性地完成從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性價(jià)比。（3）抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠

地工作。（4）可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)控制和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的工作效率和可靠性大大提高。小型、靈活、方便、便宜就是單片機(jī)的主要特點(diǎn)。智能儀器儀表數(shù)字式測(cè)角儀交直流電壓電流表數(shù)字測(cè)溫儀單片機(jī)結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)電壓、頻率、濕度、溫度等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。1.4.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)控制電梯智能化控制用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)。

智能流水線家用電器在家用電器領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。如洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐，其他音響視頻器材等。洗衣機(jī)微波爐智能冰箱通信設(shè)備現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)，小型程控交換機(jī)、無線對(duì)講機(jī)到樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信等。手機(jī)電話機(jī)小型程控交換機(jī)對(duì)講機(jī)醫(yī)用設(shè)備病床呼叫系統(tǒng)電池分析儀醫(yī)用呼吸機(jī)超聲診斷設(shè)備監(jiān)護(hù)儀汽車電子產(chǎn)品自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)集中顯示系統(tǒng)辦公自動(dòng)化設(shè)備打印機(jī)復(fù)印機(jī)傳真機(jī)繪圖儀人臉識(shí)別考勤機(jī)商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備手持條碼閱讀器IC卡刷卡機(jī)出租車計(jì)價(jià)器項(xiàng)目小結(jié)本項(xiàng)目主要介紹了單片機(jī)的概念、發(fā)展、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，通過四個(gè)任務(wù)完成