1、姓名：盛賢君單位：電氣學(xué)院電工教研室Email：單片機(jī)原理及應(yīng)用主講教師信息0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介0.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域0.4 如何學(xué)習(xí)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程0 緒 論0.1.1 電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu) 1946年2月14日，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。ENIAC （埃尼阿克）0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但它的問世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響 。ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100 KHz，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000

2、次加法運(yùn)算。0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介 匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。1946年6月，他又提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。 馮諾依曼結(jié)構(gòu) 0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：1、電子管計(jì)算機(jī)；2、晶體管計(jì)算機(jī)；3、集成電路計(jì)算機(jī)；4、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；5、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。 計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介 Intel微處理器芯片的發(fā)展芯片名稱集成度主頻P

3、entium MMX450萬個(gè)晶體管266M HzPentium 750萬個(gè)晶體管500M HzPentium 950萬個(gè)晶體管600M HzPentium 44200萬個(gè)晶體管3.2G HzCore i7-382022.7億個(gè)晶體管3.6G Hz0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介0.1.2 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成多板機(jī)、單板機(jī)、單片機(jī)三種： 將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱

4、系統(tǒng)機(jī)）。 工業(yè)PC機(jī) （IPC）也屬于多板機(jī)。0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介 單板機(jī) 將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。 0.1.2 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）單板機(jī)的I/O設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微機(jī)原理的教學(xué)及簡單的測控系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介 單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。0.1.2 微型計(jì)算機(jī)的

5、應(yīng)用形態(tài) 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 單板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）AT89C510.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介 單片機(jī) 單板機(jī)（逐漸消失）單片機(jī)系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）0.1.2 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 單板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）當(dāng)前計(jì)算機(jī)的兩大分支0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介通用計(jì)算機(jī)與單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)上的比較 微型計(jì)算機(jī) 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)的組成框圖（由多個(gè)IC芯片組裝在一個(gè)主電路板上）MCS-51單片機(jī)所有單元都組裝在一個(gè)IC芯片上數(shù)據(jù)RAMCPU并行I/O程序ROM定時(shí)/計(jì)數(shù)器串行端口中斷控制器擴(kuò)展I/O端口系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）大而全小而精0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用）屬

6、于通用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動(dòng)化及輔助設(shè)計(jì)。單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用）屬于專用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于智能儀表、智能傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)體積小、價(jià)格低、可靠性高，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢。0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介0.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類簡介關(guān)于單片機(jī)的名稱單片微機(jī)是早期Single Chip Microcomputer的直譯，它忠實(shí)地反映了早期單片微機(jī)的形態(tài)和本質(zhì)。隨著單片機(jī)的發(fā)展，越發(fā)突出其控制功能，在片內(nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，發(fā)展成microcontroll

7、er的體系結(jié)構(gòu)，目前國外已普遍稱之為微控制器MCU（Micro Controller Unit）。鑒于它完全作嵌入式應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器EMCU （Embedded Microcontroller Unit ）。0.2.1 單片機(jī)的發(fā)展過程單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程可分為三個(gè)主要階段： 特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍小（不大于4K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 0.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 （1）單芯片微機(jī)形成階段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列單片機(jī) 。 8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、27根I/O線和1個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 （2）性能完善提高階段

8、特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種 。1.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程可分為三個(gè)主要階段： （1）單芯片微機(jī)形成階段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列單片機(jī)：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。0.2.1 單片機(jī)的發(fā)展過程（3）微控制器化階段 特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)及設(shè)備。 1982年，Intel推出MCS-96系列

9、單片機(jī)。16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)RAM、5個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。0.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 （2）性能完善提高階段單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程可分為三個(gè)主要階段： （1）單芯片微機(jī)形成階段 0.2.1 單片機(jī)的發(fā)展過程0.2.2 單片機(jī)產(chǎn)品近況 ATMEL公司融入Flash存儲(chǔ)器技術(shù)的AT89系列； Philips公司的80C51、80C552系列； 華邦公司的W78C51、W77C51高速低價(jià)系列； ADI公司的ADmC8xx高精度ADC系列； LG公司的GMS90/97

10、低壓高速系列； Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； Cygnal公司的C8051F系列高速SOC單片機(jī)。 80C51系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成，近年來推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：0.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 非80C51結(jié)構(gòu)單片機(jī)新品不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間 ，近年來推出的非80C51系列的主要產(chǎn)品有：Intel的MCS-96系列16位單片機(jī) ； Microchip的PIC系列RISC單片機(jī) ； Atmel的AT90系列RISC單片機(jī) ；TI的MSP430F系列16位低功耗單片機(jī) 。0.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況0.2.2 單

11、片機(jī)產(chǎn)品近況0.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn) 近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線和開發(fā)方式（如在系統(tǒng)編程ISP）等方面都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。 （1）控制性能和可靠性高 0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，其CPU可以對I/O端口直接進(jìn)行操作，位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。另外，由于CPU、存儲(chǔ)器及I/O接口集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的可靠性非常高。 單片機(jī)芯片即是一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)，對于批量大的專用場合，一方面可以在眾

12、多的單片機(jī)品種間進(jìn)行匹配選擇；同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系。在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機(jī)引腳已減少到8個(gè)或更少。從而使應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域（2）體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化 0.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn) （1）控制性能和可靠性高 0.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 智能儀器儀表 單片機(jī)用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時(shí)還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級(jí)換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等。0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)電一

13、體化產(chǎn)品 機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機(jī)器人、自動(dòng)包裝機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。實(shí)時(shí)工業(yè)控制 單片機(jī)還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動(dòng)生產(chǎn)線等 。0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域0.3.2 單片機(jī)的

14、應(yīng)用領(lǐng)域 智能儀器儀表 機(jī)電一體化產(chǎn)品 分布式系統(tǒng)的前端模塊 在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。在這類系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為分布式系統(tǒng)的前端采集模塊，系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崟r(shí)工業(yè)控制0.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 智能儀器儀表 機(jī)電一體化產(chǎn)品家用電器家用電器是單片機(jī)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。 另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機(jī)、航天器等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等 。0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 分布式系統(tǒng)的前端模塊實(shí)時(shí)工業(yè)控制0.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 智能儀器儀表 機(jī)電一體化產(chǎn)品0.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用遍布國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域“無所不在”學(xué)好本門課程的要素深刻掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) （RAM、定時(shí)器、并行和串行口中斷系統(tǒng)，以及特殊功能寄存器SFR）。堅(jiān)持課后復(fù)習(xí)熟練掌握指令系統(tǒng)。 這也是將來運(yùn)用C51編程的重要基