单片机概述总结ppt课件.ppt
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1、单片机原理与接口技术,电子信息工程教研室,邓小玲 ,课程安排,理论课(30学时)实验课(10学时),教材及参考教材:,1教材:王卫星.2012.单片机原理与应用开发技术(第2版).中国水利水电出版社2参考资料: 李朝青. 2005. 单片机原理与接口技术. 北京航空航天大学出版社胡汉才.2004.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社一些网站,课程要求,先修课程:模电、数电、微机原理掌握单片机的内部资源(硬件),掌握编程语言(软件)手、脑并用,学、做结合。后续环节:课程设计、毕业设计,竞赛,什么叫单片机?单片机的应用单片机的发展单片机的分类如何学习单片机单片机的开发思路常用单片机系列介绍初学单
2、片机几个不易掌握的概念,单片机原理及接口技术,1 、什么叫单片机?,常见的微机外形,单片微型计算机,1 、什么叫单片机?,Single Chip Microcomputer (Microcontroller)计算机单板机同一块板单片机同一块芯片,2、 单片机的应用,(面广量大),1. 智能冰箱,2智能饭煲,3智能食品配料机,可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。,2.1 家用电器上的应用,数字式测角仪,交直流电压电流表,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量
3、、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。,2.2 智能仪器仪表上的应用,数控车床,数控线切割机床,用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。,2.3 机电一体化,机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体,具有智能化特征的各种机电产品。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
4、装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。,2.4 分布式系统的前端模块,在较复杂的工业系统中,经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中,采用单片机作为分布式系统的前端采集模块,系统具有运行可靠,数据采集方便灵活,成本低廉等一系列优点。,现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制。,手机电话机程控交换机调制解调器楼宇自动通信呼叫系统列车无线通信无线电对讲机等。,2.5 计算机网络和通信领域上的应用,医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统
5、等等,电池分析仪,医用呼吸机,2.6 医用设备上的应用,2.7 汽车电子与航空航天电子系统,通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统以及运行监视器(黑匣子)等,都要构成冗余的网络系统。比如一台BMW-7系列宝马轿车就用了63个单片机。,2.8 农业工程中应用,3.1 单片机的发展过程,单片机技术发展过程可分为三个主要阶段: 1)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
6、能不强。,3 单片机的发展过程及产品近况,2)性能完善提高阶段 1980年,Intel公司推出了8051单片机,80-82年,INTEL陆续推出和8051指令系统完全相同、内部结构基本相同的8031、8052和8032等型号单片机,初步形成MCS-51系列,被奉为“工业控制单片机标准”。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 。,84年intel出售了8051的核心技术PHIL
7、IPSATMELADICYGNALMAXIM&DALLS SEMICONDUCTOR发展至今形成一个有近千种型号的庞大的51单片机家族。,3)微控制器化阶段,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。,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。,3.2 单片机产品近况,ATMEL公司融入Flash存储器技术的
8、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ADC8xx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新华龙公司的C8051F系列高速SOC单片机。, MCS-51系列单片机产品繁多,主流地位已经形成,近年来推出的主要产品有:,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 ;
9、TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。,制造工艺更新为CHMOS工艺(型号中含C)。特点:低功耗、高速、电平兼容TTL和CMOS,比如:89C51、80C51采用Pipeline(流水线)进一步提高运算速度 8051:1MIPS ;C8051Fxx:25MIPS片内植入A/D、D/A、PCA(可编程计数器/定时器阵列)等功能模块,向SOC(System On Chip)发展片内存储器扩展和改型FlashROM、OTPROM引入更多的通信方式如SPI、SCI、I2C等采用更小的封装和功耗,3.3 51单片机的改进方向,OTPROM:One Time Programmable Read-O
10、nly Memory.,MCS-51系列生产工艺有:HMOS工艺(高密度短沟道MOS工艺)和CHMOS工艺(互补金属氧化物的HMOS工艺)。,4、单片机的分类,器件厂家美国:Intel 、Motorola、Zilog 、Microchip 、Atmel、TI、SST 荷兰: Philips 德国: Siemens日本:Nec、东芝、松下等中国台湾:凌阳、华邦(Winbond)STC(宏晶科技),5、如何学习单片机,单片机学习过程:,熟悉和了解单片机的内部资源。如ROM、RAM、地址、IO口等,以及看一些厂家的MCU资料(Data Sheet),来加强MCU所提供各项资源的印象。 掌握二进位数字
11、、十六进位数和软件方面的内容。 按照编程环境的使用手册,熟悉使用编程环境。依靠实验板,学习掌握单片机的汇编语言指令系统和简单编程。,网络资源,http:/ ( http:/ ),这是目前国内最热门的电子技术社区。 C51bbs ( http:/ )是国内最为成功的单片机类个人网站之一。水木清华电子爱好者网站http:/ 电子报网络版 http:/周立功单片机 http:/,单片机主要掌握以下几点,最小系统能够运行起来的必要条件。 1.电源 2.晶振3.复位电路对单片机任意IO口的随意操作 1.输出控制电平高低2.输出检测电平高低。定时器:重点掌握最常用的方式2中断:外部中断、定时器中断、串口中
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