MCU仪器仪表1章03101课件

1、MCU智能仪器仪表设计主讲教师： 姜 涛MCU ?第第1 1章、微型计算机基础章、微型计算机基础1.1 1.1 概述概述 1.1.2 1.1.2 电子计算机按其性能分类（电子计算机按其性能分类（5 5类）：类）：巨型计算机（Mainframe Computer）大中型计算机/小型计算机（Minicomputer） 微型计算机（微型计算机（Microcomputer）单片计算机（Single-Chip Microcomputer）MCUMCU(Micro Controller Unit)(Micro Controller Unit)微机的本质?-What?人类的核心工具：大脑的延伸和扩展脑微机眼

2、-电视耳-电话脚-汽车 微机有何用途?-Why 已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。1.科学计算(或数值计算)2.数据处理(或信息处理)3. 计算机辅助设计与制造4.过程控制(或实时控制)5.人工智能(或智能模拟)6.网络应用 微机如何工作?-How？ 第第1 1章、微型计算机基础章、微型计算机基础1.31.3微型计算机系统的组成、分类和配置微型计算机系统的组成、分类和配置1.3.11.3.1微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成MCU 仪器仪表?单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述

3、仪器仪表（设计）概述1.1 1.1 MCUMCU(Micro Controller Unit)(Micro Controller Unit)概述概述 ( (定义定义/ /发展历史发展历史/ /分类分类/MCS-51)/MCS-51)1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述 ( (定义定义/ /历史与趋势历史与趋势/ /分类分类/ /性能性能) )1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表设计仪器仪表设计概述概述 ( (定义定义/ /发展历史发展历史/ /分类分类/ /用途用途/ /设计实例分析设计实例分析) )1.41.4、课程学习、课程

4、学习意义与要求意义与要求1.51.5、课程、课程教学安排教学安排1.61.6、课程、课程如何学习如何学习1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1.11.1.1电子计算机概述电子计算机概述 按其性能分类（按其性能分类（5 5类）：类）：巨型计算机（Mainframe Computer）大中型计算机/小型计算机（Minicomputer） 微型计算机（微型计算机（Microcomputer）单片计算机（Single-Chip Microcomputer）MCUMCU(Micro Controller Un

5、it)(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1.11.1.1电子计算机概述电子计算机概述 电子计算机系统的组成电子计算机系统的组成14计算机的工作原理存储程序计算机又称为冯诺依曼型计算机以运算器为核心、以存储程序原理为基础将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，即程序是由多条有逻辑关系的指令组成，指令的长度不等（一般为14字节）数据和程序均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式由控制器控制整个程序和数

6、据的存取以及程序的执行指令指令驱动驱动15存储程序计算机的工作原理控制器按预先存放在计算机存储器中的程序的流程自动地连续取出指令并执行之。运算器运算器输出设备输出设备控制器控制器输入设备输入设备存储器存储器指令流控制命令数据流16程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n 取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码 操作数执行1。CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统2。CPU如何按程序控制流执行指令？程序计数器3。CPU如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller

7、Unit)概述概述计算机的发展有计算机的发展有2 2个趋势个趋势：巨型机巨型机：向超高速、大容量、实时和智能化：向超高速、大容量、实时和智能化; ;微型化微型化：单片微型计算机低功耗、低价格、集成度：单片微型计算机低功耗、低价格、集成度高，运算速度快，体积小、运行可靠、在过程控制、高，运算速度快，体积小、运行可靠、在过程控制、数据采集、机电一体化、智能仪器仪表、家用电器、数据采集、机电一体化、智能仪器仪表、家用电器、和网络技术等方面应用广泛。和网络技术等方面应用广泛。 1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概

8、述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（一）（一）MCUMCU的定义的定义 中文名称为中文名称为微控制单元微控制单元，又称，又称单片微型计算机单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)(Single Chip Microcomputer)， 相同概念相同概念: :MCSMCS(Micro Controller System)(Micro Controller System) 是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计计算机的算机的

9、CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时数器和多种、定时数器和多种I/OI/O接口接口集集成在成在一片芯片一片芯片上，形成上，形成芯片级的计算机芯片级的计算机，为不同的，为不同的应用场合做不同组合控制。应用场合做不同组合控制。 （IcIc实物及图片）实物及图片） 1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（二）（二）MCUMCU的发展历史的发展历史 19741974年年

10、，美国仙童（，美国仙童（FairchildFairchild）公司研制出世）公司研制出世界上第一台界上第一台单片微型计算机单片微型计算机F8F8，从此，单片机开始，从此，单片机开始迅速发展，迅速发展， 2020世纪世纪8080年代以来年代以来，各半导体器件厂商也纷纷，各半导体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。迄今为止，市售单片机产品推出自己的产品系列。迄今为止，市售单片机产品已达已达6060多个系列，多个系列，600600多个品种多个品种。 19831983年，世界单片机的销售量达到了年，世界单片机的销售量达到了1010亿片亿片，比比19921992年增长了年增长了25%25%，其中，其中8

11、8位机的供不应求。位机的供不应求。1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三）MCUMCU的分类的分类 MCUMCU按其存储器类型可分为：按其存储器类型可分为： MASK(MASK(掩模掩模) )ROMROM：价格便宜，但程序在出厂时已：价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；经固化，适合程序固定不变的应用场合； OTP(OTP(一次性可编程一

12、次性可编程)ROM)ROM：价格适中，拥有一次性：价格适中，拥有一次性可编程能力，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产可编程能力，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。如的电子产品。如:8051,:8051, FLASHROMFLASHROM和和EPROMEPROM等类型等类型：MCUMCU程序可以反复擦写，程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途用场合或做开发用途 . . 如如:87C51,AT89C51:87C51,AT89C51 1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU

13、(Micro Controller Unit)概述概述1.1.2 MCU(Micro Controller Unit)1.1.2 MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三）MCUMCU的分类的分类 按照按照CPUCPU对对数据处理位数数据处理位数来分，单片机通常又可来分，单片机通常又可以分为以下四类。以分为以下四类。 (1)(1)4 4位单片机位单片机 4 4位单片机的控制功能较弱，位单片机的控制功能较弱，CPUCPU一次只能处理一次只能处理4 4位二进制数。这类单片机常用于计算器、各种形态位二进制数。这类单片机常用于计算器、各种形态的智能单元以及作为家用电器中的

14、控制器。的智能单元以及作为家用电器中的控制器。 典型产品有美国典型产品有美国NSNS（Natoinal SemiconductorNatoinal Semiconductor）公司的公司的COP4COP4系列系列、ToshibaToshiba公司的公司的TMP47TMP47系列以及系列以及PanasonicPanasonic公司的公司的MN1400MN1400系列系列等单片机。等单片机。 1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MC

15、U(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三） MCUMCU的分类的分类 (2)(2)8 8位单片机位单片机 8 8位单片机的控制功能较强，品种最为齐全。其位单片机的控制功能较强，品种最为齐全。其片内资源丰富且功能强大，主要在工业控制、智能片内资源丰富且功能强大，主要在工业控制、智能仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。 代表产品有代表产品有INTELINTEL公司的公司的MCS-51MCS-51系列机系列机、荷兰、荷兰PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51系列机系列机（同（同MCS-51MCS-51兼容）、兼容

16、）、MotorolaMotorola公司的公司的M6805M6805系列机系列机、M M公司的公司的PICPIC系列机系列机和和A A公司的公司的AT89AT89系列系列（同（同MCS-51MCS-51兼容）等。兼容）等。1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三） MCUMCU的分类的分类 (3)(3)1616位单片机位单片机 1616位单片机是在位单片机是在19

17、831983年以后发展起来的。年以后发展起来的。CPUCPU是是1616位的，运算速度普遍高于位的，运算速度普遍高于8 8位机，寻址能力高达位机，寻址能力高达1MB1MB，片内含有，片内含有A/DA/D和和D/AD/A转换电路，支持高级语言。转换电路，支持高级语言。这类单片机主要用于过程控制、智能仪表、家用电这类单片机主要用于过程控制、智能仪表、家用电器以及作为计算机外部设备的控制器，器以及作为计算机外部设备的控制器，典型产品有典型产品有IntelIntel公司的公司的MCS-96/98MCS-96/98系列机系列机、M M公司公司的的M68HC16M68HC16系列机系列机、NSNS公司的公

18、司的HPCHPC系列机系列机等。等。 (P42)(P42)1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三） MCUMCU的分类的分类 (4)(4)3232位单片机位单片机 3232位单片机的字长为位单片机的字长为3232位，是单片机的顶级产品，位，是单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。近年来，随着家用电子系统具有极高的运算速度。近年来，随着家用电子系统新发展，新发展，

19、3232位单片机的市场前景看好。位单片机的市场前景看好。 代表产品有代表产品有M M公司总裁的公司总裁的M6830M6830系列机系列机、英国、英国InmosInmos公司的公司的IM-ST414IM-ST414和日立公司的和日立公司的SHSH系列机系列机等。等。(P44(P44 ) )1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1.2 MCU(Micro Controller Unit)1.1.2 MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三） MCUMCU的分类的分类-MCS-

20、51MCS-51系列系列 其中，其中，8 8位位MCUMCU与与4 4位位MCUMCU价差相无几，价差相无几，8 8位已渐成位已渐成为市场主流；为市场主流；19971997年市场份额为年市场份额为64.3%.64.3%. 它不仅具有它不仅具有较大的存储容量的寻址范围较大的存储容量的寻址范围，而且增，而且增加加中断源、并行中断源、并行I/OI/O接口和定时器接口和定时器/ /计算器、片内增计算器、片内增加了加了A/DA/D和和D/AD/A转换器，并集成有全双工串行通信接转换器，并集成有全双工串行通信接口 、 定 时 器 捕 捉口 、 定 时 器 捕 捉 / / 比 较 寄 存 器 、 监 视 定

21、 时 器比 较 寄 存 器 、 监 视 定 时 器（WatchdogWatchdog）、总线控制部件和晶体振荡电路等。）、总线控制部件和晶体振荡电路等。 指令系统方面，普遍增设了指令系统方面，普遍增设了乘除批令行和比较指乘除批令行和比较指令。令。1.1 MCU(Micro Controller Unit)1.1 MCU(Micro Controller Unit)概述概述1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)1.1 .2MCU(Micro Controller Unit)概述概述（三）（三） MCUMCU的分类的分类-MCS-51MCS-51系列系列 MCS-51MC

22、S-51是指由美国是指由美国INTELINTEL公司生产的一系列单片公司生产的一系列单片机的总称，机的总称， INTELINTEL公司将公司将MCS51MCS51的核心技术授权给的核心技术授权给了很多其它公司了很多其它公司, , MCS-51MCS-51兼容代表产品有兼容代表产品有: : INTEL INTEL公司的公司的MCS-51MCS-51系列机系列机;(P35,36,37);(P35,36,37) 荷兰荷兰PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51系列机系列机; ; A A公司的公司的AT89AT89系列系列; ;(P38)EEPROM,FLASH(P38)EEPRO

23、M,FLASH AT90AT90系列系列; ;AVRAVRHarVard,HarVard, 华邦公司的华邦公司的78E78E系列系列第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.11.2.1仪器仪表定义仪器仪表定义 仪器仪表是用以检出、仪器仪表是用以检出、测量测量、观察、计算各种、观察、计算各种物物理量理量、物质成分、物性参数等的器具或设备、物质成分、物性参数等的器具或设备。例如。例如压力表、测长仪、显微镜、乘法器等。压力表、测长仪、显微镜、乘法器等。 广义

24、来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过，例如用于工业生产过程自动控制中的程自动控制中的气动调节仪表气动调节仪表，和，和电动调节仪表电动调节仪表，以及以及集散型仪表控制系统集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。也皆属于仪器仪表。第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.11.2.1仪器仪表定义仪器仪表定义 仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能仪器仪表能

25、改善、扩展或补充人的官能。 人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；仪表，可以改善和扩展人的这些官能； 另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量；感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量； 还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。和计数，如高速照相机、计算机等。第第

26、1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.21.2.2仪器仪表发展历史与趋势仪器仪表发展历史与趋势 仪器仪表发展已有悠久的历史。据仪器仪表发展已有悠久的历史。据韩非子韩非子有有度度记载，中国在战国时期已有了利用天然磁铁制记载，中国在战国时期已有了利用天然磁铁制成的成的指南仪器指南仪器，称为，称为司南司南。古代的仪器在很长的历。古代的仪器在很长的历史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单仪器。仪器。（指南仪器图片

27、）（指南仪器图片）第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.21.2.2仪器仪表发展历史与趋势仪器仪表发展历史与趋势 17171818世纪，欧洲的一些物理学家开始利用电流世纪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力的原理制成简单的与磁场作用力的原理制成简单的检流计检流计； 利用光学透镜制成的利用光学透镜制成的望远镜望远镜，奠定了电学和光学，奠定了电学和光学仪器的基础。仪器的基础。 其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得其它一些用于测量和观察的各种

28、仪器也遂逐渐得到了发展。到了发展。（望远镜图片）（望远镜图片）第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.21.2.2仪器仪表发展历史与趋势仪器仪表发展历史与趋势 1919世纪到世纪到2020世纪，工业革命和现代化大规模生产世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子促进了新学科和新技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的计算机和空间技术等，仪器仪表因而也得到迅速的发展。发展。现代仪器仪表已成

29、为测量、控制和实现自动现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具化必不可少的技术工具。 （电子产品图片）（电子产品图片） 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.21.2.2仪器仪表发展历史与趋势仪器仪表发展历史与趋势 科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件理和采用新材料及新的元

30、器件. . 例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、元件、集成电路集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的其目的是实现仪器仪表的小型化小型化，减轻重量、降低，减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。生产成本和更便于使用与维修等。 （电子产品图片）（电子产品图片）第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstru

31、mentation）概述）概述1.2.21.2.2仪器仪表发展历史与趋势仪器仪表发展历史与趋势 另一重要的趋势是另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力能化程度和数据处理能力。 仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试测试控制管理综合系统控制管理综合系统，满足更高的要求。，满足更高的要求。 推进仪表系统的推进仪表系统的数字化、智能化、网

32、络化数字化、智能化、网络化，完成，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。 （电子产品图片）（电子产品图片） 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.31.2.3仪器仪表分类仪器仪表分类 仪器仪表是多种科学技术的综合产物，仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。 按使用目的和用途来分，主要有按使用目的和用途来分，主要有:

33、: 量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器器、医疗仪器、环保仪器等。等。第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（

34、instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.4 1.2.4 性能指标性能指标 衡量仪器仪表性能的主要技术指标有衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵精确度、灵敏度、响应时间敏度、响应时间等。等。 精确度精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，例度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，例如如0.10.1级、级、0.20.2级、级、0.50.5级、级、1.01.0级、级、1.51.5级等。级等。 灵敏度灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此表示当被测的量有一个很小的增量时与

35、此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的最小被测量。的最小被测量。 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.21.2仪器仪表仪器仪表（instrumentationinstrumentation）概述）概述1.2.4 1.2.4 性能指标性能指标 响应时间响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的定以到达稳定值的95%95%时的时间为准。时的时间为准。 此外，还有此外，

36、还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。等性能技术指标。 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.1 MCU1.3.1 MCU仪器仪表的定义仪器仪表的定义采用采用MCUMCU硬软件技术硬软件技术的的仪器仪表仪器仪表= =智能仪器仪表智能仪器仪表 1.3.2 MCU1.3.2 MCU仪器仪表的发展历史仪器仪表的发展历史 MCUMCU仪器仪表在经过这多年不断地研究仪器仪表在经过这多年不断地研究, ,发展发展, ,历历经经4 4位位,8,8位位, ,到现在的到现在

37、的1616位及位及3232位位, ,甚至甚至6464位位MCUMCU仪器仪器仪表仪表 。 4 4位位MCUMCU：大部份应用在计算器、车用仪表、车用：大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、防盗装置、呼叫器、无线电话、CDCD播放器、播放器、LCDLCD驱驱动控制器、动控制器、LCDLCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计 8 8位位MCUMC

38、U：大部份应用在电表、电动玩具机、变频：大部份应用在电表、电动玩具机、变频式冷气机、传真机、来电辨识器（式冷气机、传真机、来电辨识器（CallerIDCallerID）、电）、电话录音机、话录音机、CRTCRT显示器、键盘及显示器、键盘及USBUSB等；等； 1616位位MCUMCU：大部份应用在行动电话、数字相机及：大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；摄录放影机等； 3232位位MCUMCU：大部份应用在：大部份应用在ModemModem、GPSGPS、PDAPDA、手持、手持电脑电脑HPCHPC、STBSTB、HubHub、BridgeBridge、RouterRouter、工作

39、站、工作站、ISDNISDN电话、激光打印机与彩色传真机；电话、激光打印机与彩色传真机； 6464位位MCUMCU：大部份应用在高阶工作站、多媒体互：大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器及高级终端机等。动系统、高级电视游乐器及高级终端机等。第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.3 MCU1.3.3 MCU仪器仪表的分类仪器仪表的分类 MCUMCU仪器仪表按其功能类型主要可分为：仪器仪表按其功能类型主要可分为：测量测量显显示仪表和示仪表和测量测量控制仪器控制仪器. . 测量测量显示仪

40、表显示仪表：是用以检出、：是用以检出、测量测量、观察、计算、观察、计算各种各种物理量物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。、物质成分、物性参数等的器具或设备。例如例如( (电子温度计电子温度计) ) . . 测量测量控制仪器控制仪器：具有自动控制、报警、信号传递：具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如和数据处理等功能，例如( (自动恒温箱自动恒温箱) .) . 其典型系统结构如下：其典型系统结构如下：1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.3 MCU1.3.3 MCU仪器仪表的结构与原理仪器仪表的结构与原理 典型系统结构典型系统结构第第1 1章、章、MCU

41、MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述单片机键盘传感器显示器控制设备A/DD/AI /O第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的结构与原理仪器仪表的结构与原理第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的结构与原理仪器仪表的结构与原理第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUM

42、CU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的结构与原理仪器仪表的结构与原理第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的用途仪器仪表的用途 MCUMCU仪器仪表仪器仪表的应用遍布的应用遍布国民经济与人民生活国民经济与人民生活的的各个领域各个领域. .在在工业、农业、军事、保安、金融、航工业、农业、军事、保安、金融、航空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域体育竞赛、服务领

43、域, ,大量单片机大量单片机- -嵌入式嵌入式MCUMCU仪器仪表已经无处不在。正迅速改变着人们传统的仪器仪表已经无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。生产和生活方式。 20002000年资料表明：美国单个家庭用年资料表明：美国单个家庭用MCUMCU达到达到226226个个，每个自动化办公室所用每个自动化办公室所用MCUMCU增加到增加到4242个个， 每辆汽每辆汽车用车用MCUMCU高达高达3535个个，所有这些，所有这些MCUMCU将主要是将主要是8 8位单片位单片机机。 单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪

44、表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的用途仪器仪表的用途 用于人民生活的用于人民生活的吃穿住行等吃穿住行等： 吃：吃：电饭锅，电冰箱电饭锅，电冰箱等等; ; 穿：穿：洗衣机，干洗机洗衣机，干洗机等等; ; 住：住：智能家居系统，智能大厦系统、变频式冷气智能家居系统，智能大厦系统、变频式冷气机机等等; ; 行：行：机动车仪表、控制设备，停车场设备机动车仪表、控制设备，停车场设备; ; 娱乐：娱乐：( (见见发展历史实例发展历史实例) )第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3

45、 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.4 MCU1.3.4 MCU仪器仪表的用途仪器仪表的用途 用于社会生活的用于社会生活的各行各业各行各业： 工业工业: :生产过程自动控制中的电动调节仪表，以生产过程自动控制中的电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统等及集散型仪表控制系统等; ; 农业农业：大篷温度控制设备，无土化工厂控制系统，：大篷温度控制设备，无土化工厂控制系统，酸度计仪器仪表、磅秤，滴灌系统等酸度计仪器仪表、磅秤，滴灌系统等; ; 军事军事：导弹控制系统，通信设备、航空仪器仪表、：导弹控制系统，通信设备、航空仪器仪表、机器人机器人; ; 科研科研：信号发生器、数字示波器、声级计、

46、酸度：信号发生器、数字示波器、声级计、酸度计、高温计，磁强计、电子天平，恒温箱等计、高温计，磁强计、电子天平，恒温箱等. .第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.5 MCU1.3.5 MCU仪器仪表仪器仪表设计与实例分析设计与实例分析等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计步骤步骤一一: :系统方案设计过程分解：系统方案设计过程分解： 系统功能和操作规范确定；系统功能和操作规范确定； 系统结构与原理设计；（传感器、自动控制技术）系统结构与原理设计；（传感器、自动控制技术）

47、 原理计算机算法设计；（传感器、自动控制技术）原理计算机算法设计；（传感器、自动控制技术） 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.5 MCU1.3.5 MCU仪器仪表仪器仪表设计与实例分析设计与实例分析等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计步骤步骤二二: :硬件设计过程分解：硬件设计过程分解： 原理图设计原理图设计SCHSCH，（电路原理图设计软件，如：，（电路原理图设计软件，如：PROTELPROTEL）；）； 电路板设计电路板设计PCBPCB，（电路板设计软件，如：

48、，（电路板设计软件，如：PROTELPROTEL）；）； 电路板制版；元气件采购；电路板制版；元气件采购； 电路板焊接；电路板调试。电路板焊接；电路板调试。 （数字电路，传感器，模拟电路，（数字电路，传感器，模拟电路，MCU硬件技术）硬件技术）; 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 1.3 MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.5 MCU1.3.5 MCU仪器仪表仪器仪表设计与实例分析设计与实例分析等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计等离子体渗氮温度模糊控制系统的设计步骤三步骤三: :软件设计过程分解：软件设计过程分解： MCUMCU资源分配设

49、计，（资源分配设计，（MCUMCU硬软件技术）硬软件技术） 软件流程框图、数据结构设计、（软件流程框图、数据结构设计、（MCUMCU软件设计软件设计方法技术）方法技术） 软件各程序编程调试；（软件各程序编程调试；（MCUMCU软件指令系统、编软件指令系统、编程技术，软件开发工具）程技术，软件开发工具） 系统硬软件联合调试。（系统硬软件联合调试。（MCUMCU硬软件技术）硬软件技术） 第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.3 MCU1.3 MCU仪器仪表仪器仪表设计设计1.3.5 MCU1.3.5 MCU仪器仪表仪器仪表设计与实例分析设计与实例分析 总结总

50、结: : MCUMCU仪器仪表产品设计工程师必须系统掌握以仪器仪表产品设计工程师必须系统掌握以下下3 3项完整的真实技能项完整的真实技能. .要求达到要求达到: : 掌握掌握MCUMCU仪器仪表仪器仪表硬软件基础知识硬软件基础知识; ; 掌握掌握MCUMCU仪器仪表仪器仪表硬软件基本设计方法硬软件基本设计方法: :（包括（包括1 1种种MCUMCU仪器仪表硬软件设计资料仪器仪表硬软件设计资料和和基本设计方法基本设计方法）; ; 掌握掌握MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计工具使用设计工具使用（硬件设计工具（硬件设计工具PROTELPROTEL等；软件设计开发环境）等；软件设计开发环境）. .1.4

51、1.4、课程教学安排、课程教学安排1.4.11.4.1课程内容课程内容 1010章分章分3 3部分部分, ,讲解设计的完整过程和内容讲解设计的完整过程和内容. .第第1 1章章 介绍介绍MCUMCU仪器仪表仪器仪表定义定义/ /发展历史发展历史/ /分类分类/ /用途用途; ;通过通过设计实例分析设计实例分析, , 总结实际设计步骤和内容总结实际设计步骤和内容; ;第第2 2章章 分别讲解分别讲解MCUMCU单片机单片机硬件与工作原理硬件与工作原理; ;第第3-43-4章章 分别分别讲解讲解MCUMCU单片机软件单片机软件指令系统和汇编语指令系统和汇编语言程序设计言程序设计; ;第第6-106

52、-10章章 分别分别讲解讲解MCUMCU单片机内外部功能部件的硬单片机内外部功能部件的硬件及其软件程序设计技术件及其软件程序设计技术, ,包括包括: :半导体存储器半导体存储器, ,并行并行I/OI/O接口接口,A/D,A/D和和D/AD/A接口接口, ,中断中断/ /定时器系统定时器系统, ,串行通讯串行通讯等等; ;第第1111章章 讲解讲解MCUMCU仪器仪表仪器仪表设计方法和设计实践设计方法和设计实践. .第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.41.4、课程教学安排、课程教

53、学安排1.4.21.4.2课程课程时间时间, ,教室教室安排安排( (具体见具体见课表课表, ,邮件附件查收邮件附件查收) )第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.41.4、课程教学安排、课程教学安排 各位同学：各位同学： 以后课程文件通知可登陆此以后课程文件通知可登陆此课程课程公共邮箱，附公共邮箱，附件查收。件查收。 地址：地址： 密码：密码：scutmemcu2010scutmemcu2010第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.41.4、课程教学安排、课程教学安排1.4.31.4.3课程教材课程教材教材教材:

54、 :姜涛，姜涛，MCU MCU 智能仪器仪表设计，华南理工大学出智能仪器仪表设计，华南理工大学出版社版社. .参考书参考书: :胡汉才胡汉才, , 单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术. .清华大学出版清华大学出版社社.(.(含含CAI)CAI)李朝青李朝青 , , 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术. . 北京航空航天北京航空航天大学出版社大学出版社 . .第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述1.41.4、课程教学安排、课程教学安排1.4.41.4.4课程考核课程考核期末考试期末考试50%50%；作业考核作业考核30%30%；平时（考勤）平时（考勤）20%20%；旷课旷课3 3次平时成绩为次平时成绩为0 0。1.51.5、课程学习目的与意义、课程学习目的与意义1.5.11.5.1课程学习课程学习目的目的: : 学习掌握学习掌握MCUMCU仪器仪表产品设计的仪器仪表产品设计的真实技能真实技能， 培养未来的智能仪器仪表培养未来的智能仪器仪表产品设计工程师产品设计工程师. .第第1 1章、章、MCU MCU 仪器仪表（设计）概述仪器仪表（设计）概述第第1 1章、章、MCU MCU 仪器