1、单片机原理与应用,教材：单片机原理与应用 张洪润 张亚凡 编著清华大学出版社 参考书目： 单片机中级教程原理与应用 张俊谟 编著 北京航空航天大学出版社http:/,单片机原理与应用,绪论,引言 11 什么是单片机 12 单片机的应用领域和应用模式 13 单片机的发展 14 本课程的学习内容安排 问 思考题,引言,举例说明单片机的应用场所例1：公交车上的IC卡，校园卡，银行卡等各类IC卡以及射频卡等例2：大型超市或商场的自动感应门，3食堂自动感应自来水龙头，自动烘手机。例3：各类家电例4：工业现场，流水线，自动加工等,问：如何实现空调的恒温控制（设计思路框架）,11 什么是单片机,一、微型计算
2、机 二 、（单片微型计算机）单片机 三、嵌入式系统,、微型计算机（PC机） MC（Microcomputer）,1.名称： 又称微处理器 Microprocessing Unit (MPU)或Microprocessor 2.概念： 把计算机的心脏中央处理器CPU集成在一小块芯片上的计算机。 3.组成： CPU （Control Processing Unit）(运算器Arithmetic Logic Unit ，控制器Control Unit)，存储器Memory，外部设备External Device（输入设备，输出设备）,存储器,输出设备,输入设备,CPU,微型计算机组成,二、单片微型计
3、算机（SCMC单片机）（Single Chip Microcomputer),1.概念把组成微型计算机的各种部件： 中央处理器（CPU），存储器，输入输出接口电路，定时/计数器等集成制作在一块集成电路芯片中 2.组成,单片机组成,三、嵌入式系统 （Embedded System）,1.概念 2.特点 3.嵌入式系统的种类 4.单片机是经典的嵌入式系统,1.概念,面向测控对象，嵌入到工业应用系统中，实现嵌入式应用的计算机系统,2.特点,A.面向测控对象面向物理量传感变换信号输入，面对人机交互操作控制，面向对象伺服驱动控制 B.嵌入到工业应用系统能在工业现场环境中可靠运行 C.突出控制功能能够及时
4、捕捉外部信息，对控制对象能实时控制，有突出控制功能的指令系统，如I/O口控制，位控制，丰富的转移指令。,3.嵌入式系统的种类,工控机： 有通用计算机丰富的软件及周边支持；有很强的数据处理能力，较大的体积。 通用计算机： 中型实验系统，电视机机顶盒，收银机，很强的数据处理能力 嵌入式微处理器： MPU 80386 Embedded Processor 单片机（微控制器）： microcontroller Unit 或Embedded Microcontroller 中小型工控领域，电子智能化的重要工具,4.单片机是经典的嵌入式系统,体系结构 、 指令系统 ： 都是按嵌入式系统应用的特点专门设计
5、具有嵌入式系统的特点： 面向对象控制； 应用系统的嵌入； 现场的可靠运行； 非凡的控制品质 是发展最快，品种最多，数量最大的嵌入式系统嵌入式系统的出现，特别是单片机的出现，是计算机发展史上的一个里程碑国内外公认的标准体系结构是Intel 的MCS-51为基核的。,12 单片机的应用领域和应用模式,一 单片机具有强大的控制功能及特点 二 广泛的应用领域 三 单片机应用系统结构 1.单片机 2.应用系统的三个层次 四 单片机系统开发过程,一 单片机具有强大的控制功能及特点,体积小；功耗小；成本低；价格廉价；控制能力强,广泛的应用领域,家电 办公 商业营销领域 工业自动化 智能仪表及集成智能传感器
6、汽车电子与航空航天,单片机应用系统结构,单片机 应用系统的三个层次 (1) 单片机 (2) 单片机系统 (3) 单片机应用系统,1.单片机,单片机是典型的嵌入式系统，只能嵌入到对象环境体系中作为一个智能化控制单元,2.应用系统的三个层次,(1) 单片机： 系统主机,(2) 单片机系统：,按所选择单片机以及单片机技术要求和嵌入对象对单片机资源要求构成的单片机系统 单片机最小系统：时钟电路，复位电路以及CPU构成,外扩CPU电路，如存储器，C/T，中断源 等 共同构成单片机系统,(3) 单片机应用系统,满足嵌入式对象要求的全部电路系统 在单片机系统的基础上配了面向对象接口电路： 前向通道接口电路
7、:（检测电路，放大电路，采样保持电路，A/D） 后向通道接口电路:（D/A，放大电路，转换电路等） 人机交互通道接口电路：键盘，显示器，打印机 串行通信接口电路： RS232，RS422/RS485，现场总线CANBUS,单片机,单片机系统,单片机应用系统,后向通道 接口电路,人机交互 接口电路,串行通信 接口电路,系统 应用程序,前向通道 接口电路,(3) 单片机应用系统,8051单片机,A/D,D/A,ROM,+5V,+5V,例：按键控制电动机运行的 单片机应用系统设计,四 单片机应用系统的开发过程,硬件设计，软件设计，仿真，烧写固化。,13 单片机的发展,一 发展阶段 二 发展趋势,一
8、发展阶段,第一代：单片机探索阶段（4位 8位） 1. 以MCS-48为代表（8位）出现单芯片形态的计算机以满足构成大量中小型智能化测控系统要求，单片机的名称就源于此。 2. 把组成微机的各部件：CPU，ROM ，I/O接口电路，C/T制作在一块集成电路芯片中，构成一个完整的微型计算机。 3. 其他公司：Motorla,Zilog ,TI,松下，Rockwell,第二代 单片机完善阶段 1 典型代表：Intel-MCS-51。 2 完全按嵌入式应用设计 面向对象，突出控制能力 寻址范围为16位和8位的寻址空间 规范的总线结构 SFR集中管理模式 设置为地址空间，提高位寻址及位操作 指令系统突出控
9、制功能，有位操作指令，I/O管理指令及大量转移指令 3 以Intel-MCS-51形成单片机体标准结构 新一代80C51以MCS-51系列的8051为内核，单片机（嵌入式应用）的计算机系统结构完善。,一 发展阶段,第三代：微控制器形成阶段 针对面向测控对象，增强了许多满足测控对象的外围接口电路ADC，DAC，DMA（高速数据传输） MCU（Microcontroller Unit）微控制器由此而来 以MCS-51-8051为基核出现各种单片机。 见表格 微控制器的百花齐放 各家大电气公司。半导体公司都介入单片机产品。 如：飞利浦，西门子，三菱。东芝，Intel, Microchip 16位，3
10、2为等单片机出现：DSP，ARM,一 发展阶段,二 发展趋势,1.多功能：各种功能集成在一块芯片上：如ADC，PSW 2.高性能： 提高速度和执行效率，使用RISC，流水线和DSP等设计技术 3.低电压，低功耗： 4.存储空间大 5.位数增多： 8位仍为主流，发展16位，32位。,14 本课程的学习内容安排,一 单片机的基本结构与组成原理 二 单片机的指令系统 三 单片机的程序设计 四 内部C/T，串行口，中断系统及编程 五 8051系统扩展 六 典型外围接口电路,14 本课程的学习内容安排,单片机,问题,1.如何实现空调的恒温控制（设计思路框架）控制理论：传统框图实物： 2交通灯的控制,思考题,1. 什么是单片机？ 2. 什么是嵌入式系统 3. 为什么说单片机在体系结构和指令系统是专为嵌入式设计（即其控制方面的特点） 4. 单片机的发展情况，MCS-51处在发展的什么阶段？单片机发展的趋势是什么？ P6习题和小结,
