单片机教案4 课题3 汽车单片机概述

教案课题课题3汽车单片机概述课程单片机授课教师专业汽车课型新授教案序号4授课时间第二周教学方法讲授教学目标1.掌握单片机的定义2.了解单片机的发展历程3.了解车载单片机的类型教学重点难点及解决办法掌握单片机的定义通过PPT以及视频展示单片机的样子和控制模型。作业布置掌握单片机的定义举几个单片机在汽车中应用的例子教学后记学生听课情况学生掌握情况存在的问题审查签字年月日教学过程教师活动教学内容学生活动组织教学询问上节课掌握情况复习提问讲授本节内容总结布置作业清点人数记录询问上节课掌握情况简述汽车车载网络的不同分类单片机发展概述单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。单片机的发展历史并不长，但其发展速度很快，目前已普及到各行各业，而且正朝着多系列、多型号方向发展。从它的发展历程上看，大体经历了四个发展阶段：第一阶段是单片机的初级阶段，时间在1971~1974年。1971年，Intel公司首次宣布推出4004的4位微处理器。1974年12月，仙童公司推出了8位单片机F8，从此开创了单片机发展的初级阶段。F8单片机只包含了8位CPU、648数据存储器和2个并行输入/输出接口，必须外加一片3815（内含1KBROM、1个定时/计数器和2个并行I/O口）才能构成一个完整的微型计算机。第二阶段是低性能单片机阶段，时间在1974~1978年。此时的单片机是真正的8位单片微型计算机，它具有体积小、功能全的特点，在单块芯片上已集成了CPU、并行口、定时器、RAM和ROM等。如1976年，Intel公司推出了MCS-48单片机，1977年，Gl公司推出了PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低性能阶段。第三阶段是高性能单片机阶段，时间在1978~1983年。此时的单片机品种多、功能强，一般片内RAM、ROM都相对增大，而且寻址范围可达64KB，并有串行输入/输出接口，还可以进行多级中断处理。1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出的MCS-51，使单片机的应用跃上了一个新的台阶。此后，各公司的8位单片机迅速发展起来，如Mortorola公司的6801系列等。第四阶段是单片机的发展、巩固、提高阶段，时间从1983年到现在，单片机朝着高性能和多品种方向发展。1983年，Intel公司开始推出MCS-96系列16位单片机，1988年，1ntel公司又推出了MCS-96系列中的8098/8398/8798单片机，使MCS-96系列单片机的应用更为广泛。20世纪90年代，是单片机制造业大发展时期。这个时期的Motorola、Intel、ATMEL、德州仪器、三菱、日立、飞利浦、LG等公司也开发了一大批性能优越的单片机，极大地推动了单片机的应用。此阶段单片机的一个重要标志就是超8位单片机的各档机种增加了直接数据存取通道、特殊串行接口等，而且近几年发展的单片机又增加了看门狗、A/D转换、D/A转换、LCD直接驱动等功能。例如80C552片内带8路10位A/D、2路PWM、1个输入捕捉和1个输出比较的16位定时器等。带LCD驱动的单片机有8xC055、83CL167/168、83CL267/268等。出现了单片机市场丰富多彩的局面。此阶段的主要特点是：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”的称谓更能反映单片机的本质。单片机分类及在汽车中的应用随着微电子设计技术及计算机技术的不断发展，单片机产品和技术日新月异。单片机产品近况可以归纳为以下两个方面。（1）80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成通用微型计算机计算速度的提高主要体现在CPU位数的提高（16位、32位、64位），而单片机更注重的是产品的可靠性、经济性和嵌入性。多年来的应用实践已经证明，80C51的系统结构合理、技术成熟。因此，许多单片机芯片生产厂商倾力于提高80C51单片机产品的综合功能，从而形成了80C51的主流产品地位。近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：①ATMEL公司融入Flash存储器技术推出的AT89系列单片机。②Philips公司推出的80C51、80C52系列高性能单片机。③Winbond公司推出的W78C51、W77C51系列高速低价单片机。④ADl公司推出的ADuC8xx系列高精度ADC单片机。⑤LG公司推出的GMS90/97系列低压高速单片机。⑥Cygnal公司推出的C8051F系列高速SOC单片机等。⑦Maxim公司推出的DS89C420高速（50MIPS）单片机。由此可见，80C51已经成为事实上的单片机主流系列。（2）非80C51结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间在80C51及其兼容产品流行的同时，一些单片机芯片生产厂商也推出了一些非80C51结构的产品，影响比较大的有：①Motorola单片机。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，Motorola是世界上最大的单片机厂商。②Microchip公司推出的PIC系列RISC结构单片机。③ATMEL公司推出的AVR系列RISC结构单片机。④Tl公司推出的MSP430F系列16位低电压、低功耗单片机。汽车上用的单片机都是车规级别的，能够生产车规级别的单片机的厂家有很多，恩智浦半导体(NXP)、飞思卡尔半导体、意法半导体、英飞凌、MicrochipTechnology、Atmel、瑞萨科技、三星、东芝等都是其中份额比较大的，目前车规单片机份额最大的应该是NXP。单片机在汽车中有广泛的应用，点火控制，排放控制，喷油控制，变速控制，防滑控制，安全气囊控制，门锁控制，刮水器控制，座椅控制，防盗报警控制，空调控制，前照灯控制中都有应用。随着国家大力发展电动汽车技术，智能驾驶技术，网联技术、5G通信技术，单片机的应用前景会更加广泛。ArduinoArduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，是单片机二次开发的产物。核心板大部分使用的是AVR单片机作为核心，AVR单片机一般使用汇编语言、C语言开发，需要配置寄存器等等。Arduino在C的基础上简化了开发方式，自己实现了一套较为简单的语言，开发的时候不需要纠结于AVR的寄存器等底层的东西，直接写代码就能控制兼容Arduino的外设，有利于动手实践。Arduino与传统51有如下几个方面的区别：（1）使用Arduino,不用考虑硬件部分的设计，可以按需求选用Arduino的控制板、扩展板等组成自己的需要的硬件系统。而使用单片机开发必须设计硬件，制作PCB板。（2）学习Arduino单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可用Arduino单片机编写程序。使用单片机则需要了解单片机内部硬件结构和寄存器的设置，使用汇编语言或者C语言编写底层硬件函数。（3）Arduino软件语言仅仅需掌握少数几