第 1 章 单片机概论

1、单片机原理与应用主讲教师：赵健绪论课程的性质和目的课程教学内容课程特点与学习方法一、课程的性质和目的1. 课程的性质单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等的得到广泛应用和迅速发展。适 用 专 业：电子信息工程、测控技术类专业及计算机应用等专业学生开设的专业基础必修课或专业基础选修课 2. 课程的目的正确理解单片机的基本概念、基本原理掌握单片机程序设计和接口应用的基本方法能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题重视实践动手能力的培养，通过各种途径，最终达到初步具有独立设计和开发应用型项目的能力二、课程教学内容本课程以理论教学为

2、主要环节，以学生课堂实验为辅，同时使用计算机辅助教学，54学时理论课和18学时实验课，共计10章内容，具体内容如下:课程目录 第 1 章 单片机概论 第 2 章 单片机内部结构及原理 第 3 章 单片机的指令系统 第 4 章 80C51汇编程序设计 第 5 章 单片机的中断系统 第 6 章 单片机的定时器/计数器 第 7 章 单片机的串行通信 第 8 章 单片机系统扩展 第 9 章 单片机接口技术 第 10 章 单片机产品开发三、课程特点与学习方法1.课程特点 知识点既分散又连贯，结构和指令系统是基础； 与电子线路，尤其是数字和模拟电子线路关系密切； 与PLC(可编程逻辑器件）相关。2.学习方

3、法 预习、复习； 多动手（硬件、软件实验）； 多看参考书(包括利用网上资料)； (武汉力源）或(老古开发网) 其它（上课、作业、答疑）。3、提高学习效果的途径抓好理论学习参加电子活动小组，创新活动小组，电子工程师培训等形式；参加电子设计大赛、机电设计大赛等竞赛，能快速提高实践动手能力和就业竞争力，为将来的就业打下坚实的基础。充分利用我院先进的试验设备和场所，重视基础实验；我院部分实验设备与场所图片四、单片机的应用实例超市收银机图书借阅与管理系统数显称重器数字温度计数控机床电脑刻花机实例：超市收银机的构成 超市收银台基本有主机、显示器、扫描仪、打印机、专用刷卡键盘、钱箱、UPS等等组成。 一般情

4、况下，超市收银机不进行进货价格及售价调整，但对于特殊情况则例外，条码效验则可以在扫描仪上进行，超市收银机只进行单据打印一般不进行单据扫描。 相关网页第 1 章 单片机概论 一、微处理器、微型计算机与单片机 1. 微型计算机的构成： 包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口四个 基本组成部分。 2.微处理器： 把运算器与控制器封装在一小块芯片上，则称该芯片为微处理器，微处理器cpu 3 .单片微型计算机 将微型计算机的四个基本组成部分做到一个芯片上，则这种芯片就被称为单片微型计算机，简称单片机。以单片机为核心的硬件电路称为单片机系统。嵌入式系统（）指非PC（Personal Computer）系

5、统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括中央处理器、存储器、外设器件、I/O（输入/输出）端口和图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程ARM资料继续ARM简介ARM即Advanced RISC Machines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后来简称为 Limited，ARM公司)。20世纪90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)处理器扩展到世界

6、范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。复杂指令系统(CISC)， （Complex Instruction Set Computer） 资料：RISC 和 CISC的区别（1）指令系统：RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。（2）存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使

7、控制简单化；而CISC机器的存储器操作指令多，操作直接。（3）程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易，效率较高。（4）中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。（5）CPU：RISCCPU包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISCCPU包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。（6）设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC微处理器结构复杂，设计周期长。（

8、7）用户使用：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。（8）应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC机器更适合于专用返回二、 单片机的结构与组成 (1)单片机的结构 (2)单片机的功能单片机内 部组成三、单片机的分类和指标 位数：是单片机能够一次处理的数据的宽度，有1位机（如PD7502）、4位机（如MSM64155A）、8位机（如MCS-51）、16位机（如MCS-96）、32位机（如IMST414）。存储器：包括程序存储器和数据存储器，程序存储器空间较大，字节数一般从几KB到几十KB（1K

9、B = 210B = 1024B），另外还有不同的类型，如ROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM和OTP ROM型。数据存储器的字节数则通常为几十字节到几百字节之间。I/O口：即输入/输出口，一般有几个到几十个。速度：指的是CPU的处理速度，以每秒执行多少条指令衡量，常用单位是MIPS（百万条指令每秒），目前最快的单片机可达到100MIPS。单片机的速度通常是和系统时钟（相当于PC机的主频）相联系的。工作电压：通常工作电压是5V，范围是5%或10%，也有3V/3.3V电压的产品，更低的可在1.5V工作。现代单片机又出现了宽电压范围型，即在2.5V6.5V内都可正常工作。功耗：低功

10、耗是现代单片机所追求的一个目标，目前低功耗单片机的静态电流可以低至A（微安，10-6A）或nA（纳安，10-9A）级。温度：单片机根据工作温度可分为民用级（商业级）、工业级和军用级三种。民用级的温度范围是070，工业级是-4085，军用级是-55125。新一代的单片机有的还具有在系统编程（ISP, In-System-Programmable）或在应用再编程（IAP, In-Application re-Programmable）功能，有的还有专用的ISP编程JTAG口。四、 单片机的特点 基本特点： 体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性高独特之处： （1）存储器ROM和

11、RAM是严格分工的。 （2）采用面向控制的指令系统。在实时控制方面，尤其是在位操作方面单片机有着不俗的表现。 （3）输入/输出（I/O）端口引脚通常设计有多种功能。在设计时，究竟使用多功能引脚的哪一种功能，则可以由用户编程确定。 （4）品种规格的系列化。属于同一个产品系列、不同型号的单片机，通常具有相同的内核、相同或兼容的指令系统。其主要的差别仅在片内配置了一些不同种类或不同数量的功能部件，以适用不同的被控对象。 （5）单片机的硬件功能具有广泛的通用性。同一种单片机可以用在不同的控制系统中，只是其中所配置的软件不同而已。换言之，给单片机固化上不同的软件，便可形成用途不同的专用智能芯片。有时将这种芯片称为固件（Firmware）。五、单片机应用系统及应用领域 应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能