《单片机》PPT课件.ppt

课程名：微机原理及应用 教 材：单片机原理及应用 学 时：163 学分：3 先修课程：计算机基础、模电、数电 参考资料： 单片机原理与接口技术 ，中国电力出版社， 十一五教材； 单片机原理与应用开发技术 ，高等教育出版 社，精品教材； 本课程主要任务 一、了解原理，掌握组成； 二、熟悉内部结构和引脚； 三、了解指令格式和寻址方式，掌握各类 指令的使用； 四、掌握常见汇编语言程序设计方法； 五、了解中断的结构，掌握中断编程； 六、了解定时器工作方式，掌握其编程； 学时分配表 序 号 教 学 内 容 课时 分配 课堂实验合计 1单片微型计算机概述44 2MCS-51单片机的硬件结构66 3指令系统88 4MCS-51汇编语 言程序设计88 5MCS-51中断系统66 6 MCS-51的定时器/计数器66 7MCS-51的串行口44 8MCS-51单片机扩展存储器的设计44 9应用实例讲解22 10实验 （单独开设实验 ）16 总 计4848 考核方式 1.平时考核：作业、纪律、出勤等(20) 2.期中考核：（20） 3.期终考核：（60） 理论课程：考试 实验课程：考查 课堂及考试注意事项 1、遵守学校规则，按时上下课； 2、注意课堂纪律； 3、每节课带作业本，完成课堂作业，不收 单页； 4、点名、授课记录、作业登记 先修课程： 数字逻辑电路 计算机组成原理 接口技术 汇编语言 课程性质： 应用型课程 预备知识 电平特性 2进制与16进制的表示及转换 二进制数的逻辑运算 8051单片机介绍 关于电平特性 数字电路中只有两种电平：高和低 （本课程中）定义单片机为TTL电平： 高 +5V 低 0V 二进制 数字电路中的两种电平特性决定了它 0 0 6 110 1 17111 2 1081000 3 1191001 4 100101010 5 10111 1011 十六进制 是二进制的简短表示形式。 十进制中的0-15分别表示为十六进制的0、1 、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D 、E、F 熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。 规律：一般把四个二进制数放在一起转换成 一个十六进制数，转换时先把二进制数转换 成十进制数，再把十进制数转换成十六进制 数。 如：0001B - 1 - 1H B表示为二进制，H为十六进制 1001B - 9 - 9H 1010B - 10 - AH 0010 1100 - 44 - 2CH 各种进位制的对应关系 十进进制二进进制十六进进制十进进 制 二进进制十六进进制 000910019 111101010A 2102111011B 3113121100C 41004131101D 51015141110E 61106151111F 71117161000010 810008 二进制数的逻辑运算 1. “与”运算 “与”运算是实现“必须都有, 否则就 没有”这种逻辑关系的一种运算。 运算符 为“ ”, 其运算规则如下: 00=0, 01=10=0, 11=1 2. “或”运算 “或”运算是实现“只要其中之一有, 就有”这种逻辑关系的一种运算, 其运算 符为“+”。 “或”运算规则如下: 0+0=0, 0+1=1+0=1, 1+1=1 3. “非”运算 “非”运算是实现“求反”这种逻辑的 一种运算，如变量A的“非”运算记作 。 其运算规则如下: A 4. “异或”运算 “异或”运算是实现“必须不同, 否则 就没有”这种逻辑的一种运算, 运算符为 “ ”。其运算规则是: 工业革命 第一次： 时间：18世纪60年代19世纪40年代 代表物：蒸汽机 意义：体力劳动有代替 第二次： 时间：19世纪20年代20世纪初 代表物：电力、内燃机 意义：方便的能源 第三次： 时间：20世纪50年代 代表物：电子信息 意义：可控的能源 第1章 单片机概述 20世纪70年代问世。 已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 微处理器： 计算机系统核心部件（CPU），并不是一台完整的 计算机。 单片机（SCMC：Single Chip Micro Computer) 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。具有 一台计算机的属性。也称为： 微控制器 MCU (MicroController Unit) 嵌入式控制器 EMCU（Embedded MicroController Unit） 我国，习惯使用“单片机”这一名称。 1.1 什么是单片机 具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性强 ，可满足多种应用需求。 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单 片机芯片为核心的测控系统。 单片机按用途可分为通用型和专用型两大类： （1）通用型 （2）专用型 专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。 “专用”单片机具有十分明显的综合优势。 1.2 单片机的历史及发展概况 四个阶段: 第一阶段(1974年1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年1978年）:低性能单片机阶段 。以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。 第三阶段(1978年现在)：高性能单片机阶段。 Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列 等。 第四阶段(1982年现在)：8位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段。如：Intel公司生 产的MCS-96系列单片机。 1971年Intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器； 1973年Intel公司研制成功8080 8位微处理器； 1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机； 80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机 ；在此基础之上推出了16位的MCS-96系列单片机。 1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型 （1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展 型系列。 （2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。 （3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 由于8位单片机基本能满足目前大多数应用系统的要 求，所以目前8位单片机仍是应用主流。 MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流 系列,软、硬件设计资料丰富齐全。 1.4 单片机的发展趋势 1. CPU的改进 （1）采用双CPU结构，提高处理能力 （2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。 （3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。 2存储器的发展 （1）加大存储容量。 （2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器 （3）程序保密化。 3片内I/O的改进 （1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和 高电压。以便能直接驱动LED（数码显示管）和VFD （莹光显示器） （2）增加I/O口的逻辑控制功能。 （3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式 、网络化系统 。 4外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集 成在片内系统的单片化。 5低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。 使用温度： 民品： 0C +70C 工业品： -40C +85C 军品： -65C +125C。 在下述的各个领域广泛的应用： 1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3消费类电子产品 4. 通讯 5武器装备 6终端及外部设备控制 7多机分布式系统 1.6 MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 8051内核技术转让给厂家。 这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主 要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。 如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司 专用的单片机系列符号。 MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类： 80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 （1）基本型 典型产品：8031/8051/8751 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器 扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。 （3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。 （4）专用型 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国 Cypress公司的EZU SR-2100单片机USB接口。 （2）增强型 典型产品：8032/8052/8752 （5）超8位型 典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系 列单片机。 将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制 （PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新 一代MCS-51产品。 功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型 美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计 者的欢迎。 MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础，也 是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。 思考题及习题 1微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？ 2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 （ ）和（ ）。 3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、 （ ）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。 4单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型? 6MC