单片机原理与接口技术第1章.ppt

1、单片机原理与接口技术,教育科学“十五”国家规划课题研究成果,（第2版）,主编 李全利,2020/8/8,2,课程特点：,实践性强，旨在应用,硬件、软件结合紧密,学习方法：,课前预习，课后复习,软硬兼顾，上机实践,广阅书刊，用好网络,2020/8/8,3,第1章 绪论,电子计算机概述,1.1,单片机的发展过程及产品近况,1.2,单片机的特点及应用领域,1.3,单片机应用系统开发过程,1.4,Vision 集成开发环境简介,1.5,2020/8/8,4,1.1 电子计算机概述,1.1.1 电子计算机的经典结构,1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世。,标志着计算机时代的到来，对人类的生产和

2、生活方式产生了巨大的影响 。,ENIAC,2020/8/8,5,冯诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：,2020/8/8,6,电子计算机经历了五个年代,结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。,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,2020/8/8,7,1.1.2 微型计算机的组成及其应用形态,微处理器,1971年1月，INTEL将： 运算器 控制器 一些寄存器 集成在一个芯片上 -微处理器,4004微处理器,2020/8/8,8,微处理器,+存储器,+I/O接口,= 微型计算机,微型计算机,202

3、0/8/8,9,微型计算机的应用形态,分为3种：,多板机（即系统机） 工业PC机 也属于多板机。,存储器,I/O接口,CPU,I/O接口,2020/8/8,10,单板机,早期的单板机,当代的单板机,CPU,存储器,I/O接口,CPU,存储器,I/O接口,I/O接口,2020/8/8,11,单片机,单片机,单片机,内含： CPU 存储器 I/O接口,2020/8/8,12,系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、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，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。,单片机体积小、价格低、可靠性高，其非

4、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。,系统机与单片机比较,2020/8/8,13,1.2 单片机的发展过程及产品近况,1.2.1 单片机的发展过程,3个主要阶段：,单片形成阶段 1976年，Intel推出MCS-48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：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,2020/8/8,14,特点：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 。,结构成熟阶段 1980年，Intel推出MCS-51

5、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。,2020/8/8,15,性能提高阶段,特点：控制性能优异、种类繁多。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,近年来，不断有单片机新品出现。如ATMEL公司推出的单片机AT89C51RD2： 8位CPU；64K字节ROM(有ISP能力）；256字节RAM+1K字节的XRAM+2K字节EEPROM；1个全双工串行口；3个16位定时/计数器；7个中断源，4个优先级；硬件看门狗等。,2020/8/8,16,1.2.2 单片机产品近况,A

6、TMEL公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC,80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼容的主要产品有：,2020/8/8,17,非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选择空间，主要产品有：,Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP43

7、0F系列，16位低功耗,1.2.2 单片机产品近况,2020/8/8,18,1.3 单片机的特点及应用领域,1.3.1 单片机的特点,结构上突出控制功能 可直接操作I/O端口；位操作能力突出；CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响小，且不易受环境条件的影响。,使用上易于产品设计 单片机品种和型号多；引脚少，体积小（印制板减可以较小），产品结构灵活精巧。,2020/8/8,19,1.3.2 单片机的应用领域,智能仪器仪表,机电一体化产品,实时工业控制,分布式系统的前端模块,家用电器,2020/8/8,20,1.4 单片机应用系统开发过程,1.4.1 指令及目标码,单

8、片机自身无开发能力，须借助开发机完成： 排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。,正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。,2020/8/8,21,指令的表示形式 指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：,04H:累加器A的内容加1，难记！,0000 0100B,04H,INC A，记忆容易。称为符号指令。,2020/8/8,22,汇编或编译，将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：,手工汇编 驻留汇编（利用开发机的驻留汇编程序） 交叉汇编（利用

9、普通的PC机）,现在还常采用高级语言（如C51）进行单片机应用程序的设计。,2020/8/8,23,1.4.2 开发过程,电路板制作,使用Protel99SE软件设计,制版、安装器件、焊接,2020/8/8,24,目标文件生成,利用Vision生成目标文件,仿真：软件仿真、硬件仿真,软件界面,硬件仿真器,2020/8/8,25,目标程序烧写,利用编程器,编程器,1.4.3 单片机开发技术的进展,在系统编程技术,单片机可以先焊在电路板上。如：AT89S52,在应用编程技术,具有ISP及IAP能力。如：SST89E58,2020/8/8,26,1. 5 Vision集成开发环境简介,1.5.1 Vision的界面,2020/8/8,27,1.5.2 目标程序的生成,建立工程、配置工程、编译工程,2020/8/8,28,1.5.3 仿真调试,软件模拟-用于算法模拟,硬件仿真-用于硬件调试,调试步骤：,Debug菜单，单击Start/Stop Debug Session 选择Debug菜单的Run或Step等命令 观察存储器、寄存器、片内外设等状态,*灵活利用虚拟串口与单片机串口交互信息,2020/8/8,29,1.5.4 示例步骤,建立文件夹lx1 编辑以下文件，lx1.asm存盘 ORG 0000H MAIN:MOV A,#0FEH; LOOP:MOV P2,A