单片机原理及应用第一章

单片机原理及应用第一章第1页，课件共53页，创作于2023年2月第一章绪论第2页，课件共53页，创作于2023年2月一、电子计算机概述二、微型计算机的应用形态三、单片机的发展过程及产品近况四、单片机的特点五、单片机的应用领域六、电子产品采用单片机的优点第3页，课件共53页，创作于2023年2月一、电子计算机概述电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：﹡电子管计算机；﹡晶体管计算机；﹡集成电路计算机；﹡大规模集成电路计算机；﹡超大规模集成电路计算机。1、电子计算机的发展第4页，课件共53页，创作于2023年2月1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。（CALCULATOR）ENIAC第5页，课件共53页，创作于2023年2月

◆ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。

◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。第6页，课件共53页，创作于2023年2月微型计算机系统的组成主要包括五大部分：

运算器

控制器：

此两部分合称为CPU

存储器：RAM及ROM输入设备输出设备：外部设备通过I/O接口相连

微型计算机各部分通过三大总线有机连接2、微型计算机的组成第7页，课件共53页，创作于2023年2月微型计算机组成结构框图CPURAMRAMROMI/OI/OI/ODBABCB微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。第8页，课件共53页，创作于2023年2月3、什么是单片机

单片微型计算机简称单片机。即在一片芯片上集成有计算机的CPU、RAM、ROM、定时/计数器、I/O接口等电路，形成芯片级的计算机。

CPURAM／ROMI/O接口实时控制器件单片机＋＋＋第9页，课件共53页，创作于2023年2月二、微型计算机的应用形态从应用形态上，微机可以分成三种：◆多板机（系统机）将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业PC机也属于多板机。第10页，课件共53页，创作于2023年2月

◆单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。单板机第11页，课件共53页，创作于2023年2月单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。第12页，课件共53页，创作于2023年2月

◆单片机

在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。三种应用形态的比较：系统机（多板机）单板机单片机第13页，课件共53页，创作于2023年2月

系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。

单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。

单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。第14页，课件共53页，创作于2023年2月三、单片机的发展过程及产品近况单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：

◆单芯片微机形成阶段

1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。

特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。

1、单片机的发展过程第15页，课件共53页，创作于2023年2月

◆性能完善提高阶段

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。

特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。第16页，课件共53页，创作于2023年2月

◆微控制器化阶段1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。

特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。第17页，课件共53页，创作于2023年2月2、单片机产品近况◆

51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与51系列兼容的主要产品有：

﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；

﹡Philips公司的80C51、80C552系列；

﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；

﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列；

﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列；

﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；

﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。第18页，课件共53页，创作于2023年2月◆非51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非51系列的主要产品有：﹡Intel的MCS-96系列16位单片机；﹡Microchip的PIC系列RISC单片机；﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机。﹡

Motorola的68HCXX系列单片机﹡

Zilog的Z8系列单片机第19页，课件共53页，创作于2023年2月四、单片机的特点

1、具有优异的性能价格比

2、集成度高、体积小、成本低、可靠性高

3、结构灵活、控制功能强

4、低电压、低功耗

5、易于产品化

第20页，课件共53页，创作于2023年2月五、单片机的应用领域

1、在智能仪器仪表中的应用

在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表数字化、智能化，多功能化、综合化方向发展，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

第21页，课件共53页，创作于2023年2月波形显示万用表波形显示万用表除具备常规数字万用表的所有功能外，还可实现波形存储及再现。在波形显示上，采用单片机及高速A/D快速采样，可以波形显示/模拟显示/数字显示/图表记录方式，四种方式任意转换及显示。并具备有数据/波形存储功能，可以将测试结果记录下来，方便分析及处理。第22页，课件共53页，创作于2023年2月函数信号发生器逻辑测试仪第23页，课件共53页，创作于2023年2月数字存储示波器电机温度测量仪第24页，课件共53页，创作于2023年2月数字逻辑分析仪室内空气检测仪器第25页，课件共53页，创作于2023年2月2、在机电一体化中的应用

机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的电子产品。如机器人、数控机床等。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机等。

第26页，课件共53页，创作于2023年2月数控车床数控车床控制系统第27页，课件共53页，创作于2023年2月机器人工业机器人第28页，课件共53页，创作于2023年2月智能玩具与机器人第29页，课件共53页，创作于2023年2月工业焊接机器人第30页，课件共53页，创作于2023年2月

3、在实时过程控制中的应用

用单片机对过程控制中的电流、电压、温度、液位、流量等物理参数实时进行数据采集、处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。如工业过程控制、过程监测、即时数据采集处理等。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。第31页，课件共53页，创作于2023年2月压力、温度检测与控制第32页，课件共53页，创作于2023年2月工业生产流水线第33页，课件共53页，创作于2023年2月工业生产流水线第34页，课件共53页，创作于2023年2月工业生产流水线第35页，课件共53页，创作于2023年2月工业生产流水线第36页，课件共53页，创作于2023年2月

4、在人类生活中的应用

目前国内外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。例如洗衣机、电冰箱、空调、微波炉、电饭煲、收音机、电视机、音箱、电风扇及许多高级电子玩具都配上了单片机，从而提高了自动化程度，增强了功能。第37页，课件共53页，创作于2023年2月家用电器第38页，课件共53页，创作于2023年2月家用电子产品第39页，课件共53页，创作于2023年2月

5、在其它方面的应用

单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于军事国防领域、办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、航空航天、计算机外部设备、模糊控制、医疗设备等各领域中。第40页，课件共53页，创作于2023年2月军事国防领域第41页，课件共53页，创作于2023年2月航天领域第42页，课件共53页，创作于2023年2月办公自动化领域第43页，课件共53页，创作于2023年2月汽车电子第44页，课件共53页，创作于2023年2月医疗器械领域第45页，课件共53页，创作于2023年2月六、电子产品采用单片机的优点

1、硬件通用化，应用灵活化。

2、具有记忆、计算和查表能力。

3、适于实时检测和控制。

4、体积小、总量轻、功能强、价格便宜、抗干扰能力强。

5、产品开发周期短、开发效率高。

第46页，课件共53页，创