单片机概述ppt课件

单片机原理及应用,主讲教师： 龙 夏,合肥学院计算机系体系结构 联系电话考核方案,平时表现：10% 阶段测验：10% 课程论文：10% 课堂笔记：10% 实验成绩：20% 期末成绩：40%,第一章,单片机概述,本章要点,单片机的定义及特点 MCS-51单片机的编程结构 MCS-51单片机的存储结构和I/O口 MCS-51单片机的工作方式,主要内容,1.1 课程简介 1.2 MCS-51系列单片机的内部结构 1.3 MCS-51单片机存储器 1.4 MCS-51单片机基本I/O口,我们常见的计算机,一、微型计算机的常见外形：,台式机,笔记本,服务器,计算机的硬件结构,主机,CPU (Central Processing Unit),微机系统,硬件系统构成微机的实体和装置,软件系统微机系统所使用的各种程序的总称,软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。,电子计算机发展的两个主要方向,要是计算机能放进我的口袋里多好啊！,计算机能比现在的运算速度快10000倍吗？,人,大脑,眼睛,鼻子,嘴,手,脚,耳朵,电 子 系 统,单片机,视觉传感器,味觉传感器,味觉传感器及音频驱动器,触觉传感器及执行器,触觉传感器及执行器,音频传感器,单片机,把CPU、RAM、ROM、定时计数器，以及输入输出（I/O）接口电路等计算机的主要部件集成在一块芯片上,把CPU、RAM、ROM、定时计数器，以及输入输出（I/O）接口电路等计算机的主要部件集成在一块芯片上。这样组成芯片级的微型计算机直译为单片微型计算机（Single chip microcomputer）或单片机，在我国，我们习惯上称其为单片机。单片机虽然只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具备微机系统的含义。 更为准确地反映单片机本质的叫法应是微控制器（Microcontroller, MCU）。根据单片机的结构和微电子设计的特点，应用系统中虽然往往以单片机为核心，但是它已完全融入应用系统中，故而也有把单片机称作嵌入式微控制器 。（Embedded Microcontroller）。,单片机的定义,单片机应用系统,单片机应用系统:由硬件系统和软件系统组成,硬件是应用系统的基础,软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可,注：本课程的重点,1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。,2.掌握软件设计与调试的基本技能。,单片机的发展过程,单片机的发展过程 原始阶段 1971年1月，INTEL公司的特德霍夫在 与日本商业通讯公司合作研制台式计 算器时，将原始方案的十几个芯片压缩 成三个集成电路芯片。其中的两个芯片 分别用于存储程序和数据，另一芯片集 成了运算器和控制器及一些寄存器，称 为微处理器（即Intel 4004）。,英特尔公司的首席执行官戈登.摩尔将4004称之为“人类历史上最具革新性的产品之一“。,单片机的发展过程,发展阶段 Intel 公司于1980年推出的增强型通用8位单片机系列产品，有8031/8032、8051/8052、8751/8752等型号。之后不久， Intel公司开放了MCS-51系列单片机的核心技术，加之51系列机已经成为8位通用单片机的公认标准，因此，许多著名的半导体生产厂家，如：Atmel、Philips、Cygnal、Dallas、Winboard等纷纷推出以80C51为内核的各具特色、性能优异、功能强大的单片机，形成了庞大的80C51系列单片机家族。,单片机的发展过程,单片机现状 单片机经过约30年的发展，已经形成有几千种型号上百种品牌的半导体产业，对电子信息技术、工业控制技术、军事技术的发展起到巨大的推动作用。 目前主流的单片机： 51内核的系列单片机 Microchip公司的PIC系列单片机 Motorola公司的68系列 Texas Instrument公司的MSP16bit系列单片机 ARM内核的32bit系列单片机,主流单片机 Motorola是世界上最大的单片机厂商，Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强,更适合用于工控领域及恶劣的环境。Motorola 8位单片机过去的策略是以掩膜为主的，最近推出OTP计划以适应单片机发展新趋势，在32位机上，M.CORE在性能和功耗方面都胜过ARM7。,51系列单片机最早是由Intel公司推出的，也是世界上用量最大的几种单片机之一。由于Intel公司在嵌入式应用方面将重点放在186、386、奔腾等与PC类兼容的高档芯片的开发上，8051类单片机主要由Philips、SIMENS、AMD、FUJITSU、ATEML等公司接产。,Microchip单片机是市场份额增长最快的单片机。 Microchip强调节约成本的最优化设计，适于用量大、档次低、价格敏感的产品。 Z8单片机是Zilog公司的产品，采用多累加器结构，有较强的中断处理能力。产品为OTP型，Z8单片机的开发工具可称价廉物美。Z8单片机以低价位的优势面向低端应用，以18引脚封装为主，ROM为0.52K。最近Zilog公司又推出了Z86系列单片机，该系列内部可集成廉价的数字信号处理单元。,NEC单片机自成体系，以8位单片机78K系列产量最高，也有16位、32位单片机。16位以上单片机采用内部倍频技术，以降低外时钟频率。有的单片机采用内置操作系统。NEC的销售策略着重于服务大客户，并投入相当大的技术力量帮助大客户开发产品。,东芝单片机的特点是从4位机到64位机门类齐全。4位机在家电领域仍有较大的市场。8位机主要有870系列、90系列等，该类单片机允许使用慢模式，采用32K时钟时功耗降至10A数量级。CPU内部多组寄存器的使用，使得中断响应与处理更加快捷。东芝的32位单片机采用MIPS 3000A RISC的CPU 结构，面向VCD、数字相机、图象处理等市场。,富士通单片机有8位、16位和32位单片机，但8位机使用的是16位机的CPU内核。也就是说8位机与16机所用的指令相同，使得开发比较容易。8位单片机有著名的MB8900系列，16位机有MB90系列。富士通公司注重于服务大公司、大客户，帮助大客户开发产品。,Epson公司以擅长制造液晶显示器著称，故Epson单片机主要为该公司生产的LCD配套。其单片机的特点是LCD驱动部分做得特别好。在低电压、低功耗方面也很有特点。目前0.9V供电的单片机已经上市，不久的将来，LCD显示的手表类单片机将使用0.5V供电。,三星单片机有KS51和KS57系列4位单片机，KS86和KS88系列8位单片机，KS17系列16位单片机和KS32系列32位单片机。三星单片机为OTP型1SP在片编程功能。三星公司以生产存储器芯片著称，在存储器市场供大于求的形势下，涉足参与单片机的竞争。,MCS51家族,MCS51是什么？,MCS是Intel公司单片机的系列符号。Intel推出有MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。 MCS-51系列包括三个基本型8031、8051、8751，以及对应的低功耗型号80C31、80C51、87C51，因而MCS-51特指Intel的这几种型号。,MCS51家族,在计算机领域，系列机是指同一厂家生产的具有相同系统结构的机器。20世纪80年代中期以后，Intel以专利转让的形式把8051内核给了许多半导体厂家，如AMTEL、PHILIPS、ANANOG DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机。这些单片机与8051的系统结构（只要是指令系统）相同，采用CMOS工艺，因而常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的单片机。他们对8051一般都作了一些扩充，更有特点、功能更强、市场竞争力更强，不应该把他们称为MCS-51系列单片机。MCS只是Intel公司专用的。,MCS51家族,Atmel 公司的FLASH 80C51单片机 按程序存储器的类型，ATMEL的8051系列可分为Flash、OTP和掩模ROM三种类型。其中，AT89c/89lp/89s系列等FLASH单片机应用十分广泛。 Philips 公司的增强型80C51单片机 Philips 公司的80C51单片机，从片内资源、运行速度、功率消耗到外形尺寸和封装形式等多方面提升80C51。 Cygnal 公司的系统级C8051F系列单片机 Cygnal公司的C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片SoC(system on Chip)，采用了与MCS-51指令集完全兼容的高速CIP-51内核，大力提升了CISC（复杂指令集计算机）结构运行速度。,单片机的应用,单片机应用 军事技术 通常在这些电子系统的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通讯系统以及运行监视器（黑匣子）都会用到单片机技术。,单片机应用 人工智能 工业机器人的控制系统由中央控制器、感觉系统、行走系统、擒拿系统等节点构成的单机或多机网络系统。而其中的每一个小系统（如数据采集、远程监控系统）都是由单片机进行控制的。,单片机应用 工业控制 单片机的应用为传统的仪器仪表行业的产品“更新换代”提供了非常理想的条件。目前各种变送器、电器测量仪表普遍采用单片机系统代替原来的测量系统，使测量系统的各种功能如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能得以实现。,应用领域： 消费类电子产品,电讯方面,用图象传感器测量线才系统 卫星电视的串口模拟SPI、I2C的应用，如雷达录取的数据传送。 直接与AD芯片配合进行各种数据传感器配合。 利用单片机与PC机的232通讯进行控制，单片机为控制对象。 通过IC卡、单片机、PC机构成的各种收费系统。 通过单片机控制各种步进电机完成工控任务系统 通过单片机控制各种电磁设备完成工控任务系统（如程控交换系统） 可应用在电机的变频技术上的控制领域中。 各种测量工具如水位尺，它在水文上的应用很普及。 大型指针钟控制器，主要根据时间控制电机带动指针。 电子配料控制仪，基于小型生产的自动或半自动控制，如控制上料、搅拌等,用定时器和捕获功能进行某一系统的检测。可提供报警、控制等。如水位控制、温度控制，全自动洗衣机等。 电子称重计 教学用仪器、医疗仪器。 由单片机构成的霓虹灯控制器。 在刚的热处理中采用热磁仪测量。 各种金属探伤仪器。 矿山生产智能监测仪。 煤矿的产煤计数器 20.汽车安全系统 21.智能玩具 22.用超声波测量江河水位 23.交流电监测仪 24.消防系统报警监测仪 25.各类水表、电表,单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域,预备知识：元器件实物图,单片机芯片 AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051,通信芯片MAX232CPE 时钟芯片 DS1302,EEPROM 24C02 温度传感器18B20,AD变换器0832,稳压片78L05,晶 振 电阻和排电阻,瓷片小电容,零压力插座,万用焊接板,仪器盒,液晶字符显示屏 液晶图形点阵显示屏,拨动开关,红外遥控用 发射接受一体管 继电器,各类接插件,遥控组件,超声波发射接受头,双路遥控组件,长距离遥控器30004000M,88二极管点阵 八段数码管,超声波发射和接收一体化机,能汉字显示的显示屏和实时时钟板,电子万年历,从一个简单的测控应用实例说起,动作选择按钮,红外线传感器,89C2051单片机,复位按钮,电源指示灯,从一个简单的测控应用实例说起,任务一：控制一盏灯点亮,任务二：红灯周期性地点亮/熄灭,信号检测,柔性开关,集群灯控,顺序控制/多任务定时切换,自动生产流水线,任务三：红外防盗报警,实时控制,简单测控实例原理图,安徽烽火台卫星监控科技有限公司招聘 职位名称：单片机开发工程师 工作说明： 职位要求： 1、电子、通信、无线电或相近专业，大专以上学历； 2、精通单片机技术，能够熟练应用C语言、汇编语言，有二年以上相关语言开发经验，独立完成过产品设计； 3、熟练PCB布线软件的使用，掌握原理图设计、PCB图设计排版，掌握单片机的硬件设计； 4、有良好的学习及沟通能力，富有团队精神； 5、有DSP嵌入式系统开发经验者优先。 职位描述： 1三年以上51单片机开发经验,精通单片机软、硬件开发，有独立项目开发经验; 2熟悉数字、模拟电路、液晶显示、单片机及其外围电路，能独立完成原理图、PCB设计; 3精通单片机汇编、C语言，熟悉软件开发流程、设计模式、体系结构; 4较强的分析和解决问题能力; 5时间观念强，独立性强，良好的沟通协调和攻关能力。,合肥寰景信息技术有限公司 职位名称：单片机硬件设计工程师 工作说明：A、熟悉C51系列、PIC或LPC系列单片机，及相关编程，可独立进行硬件原理图电路设计，熟练使用powerPCB/PROTEL99等工具，能独立进行4层以上的PCBLayout； B、熟练常用电子元件关键参数，了解电磁兼容，熟悉数字、模拟电路设计、电子元器件的测试； C、认同公司价值观，具有团队合作精神、积极主动、具有责任心； D、本科以上学历，物理、电子技术类专业，英语四级以上，具备良好的英语阅读能力； E、熟练使用示波器、逻辑分析仪等各种仪器。,合肥市辉采照明电子工程有限公司 职位名称：电子工程师（偏单片机方向） 工作说明：1、具备电子或家电企业电子设计工作经验2年以上； 2、能够读、编、写单片机控制系统； 3、能够独立完成软件开发，熟悉掌握PCB相关电路板绘制； 4、有设计51控系统或电子控制系统工作经验优先； 5、大专学历以上；,安徽省金屹电源科技有限公司招聘 职位名称：单片机开发工程师 工作说明： 职责范围： 1）负责公司新产品软件部分的总体设计、开发、调试；2）协助硬件人员整体调试； 3）产品软件升级及维护。 职位要求： 1.具备C51、Microchip等单片机软件、接口、通讯的开发能力； 2.熟悉上下位机通讯; 3.熟练使用C语言，VC/VB进行编程; 4.熟练使用Protel软件制图； 5.C语言，VC/VB进行编程;本科及以上学历； 6.具有良好的团队精神。,广州曼恒信息技术有限公司 1.电子相关专业专科以上学历，有硬件电路研发与调试经验； 2.精通单片机开发应用和相关硬件电路设计； 3.精通单片机、DSP、FPGA、CPLD的开发； 4.具有较强的软件编程能力，精通C语言； 5.具有电子类产品项目开发经验； 6.有很强的英语专业阅读能力 7.大学专科以上学历，通信工程、电子、计算机相关专业的应届毕业生皆可；,深圳市中远通电源技术开发有限公司 1、电子信息类大专及以上学历，两年以上工作经验； 2、精通51单片