單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原1單片機原理及接口技術第一講課件2參考書張毅剛主編彭喜元董繼成副主編高等教育出版社參考書張毅剛主編31.關于教材：2.關于課時：54+18=723.關于內(nèi)容：大學計劃，知識更新4.關于學習：硬件、編程，易學難精，學習態(tài)度5.關于成績：總成績=平時（期中）+實驗+期末6.關于實驗：按課表、共六次實驗7.課程重要性：知識結構要求，找工作8.課程地位：專業(yè)必修課9.代表人物：深圳周立功、清華邵貝貝、北航何立民幾個問題1.關于教材：幾個問題4第一講單片機概述

（20世紀70年代問世）

一什么是單片機（SCM）

（SingleChipMicrocomputer） 在半導體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。具有一臺計算機的屬性。也稱為：

微控制器

MCU（MicroControllerUnit）

嵌入式控制器

EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。第一講單片機概述5按用途可分為通用型和專用型兩大類：

（1）通用型

可開發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設計一個以通用單片機芯片為核心的測控系統(tǒng)。單片機原理及接口技術第一講課件6

（2）專用型 專門針對某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量巨大。 對系統(tǒng)結構的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。 “專用”單片機具有十分明顯的綜合優(yōu)勢。

7二單片機的歷史及發(fā)展概況四個階段:第一階段(1971年～1974年)：初級階段。雙片的形式，且功能比較簡單。第二階段（1974年～1978年）：低性能單片機階段。以Intel公司制造的MCS-48單片機為代表。第三階段(1978年～1982)：高性能單片機階段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四階段(1982年～現(xiàn)在)：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機、32位單片機推出階段。二單片機的歷史及發(fā)展概況8

數(shù)學的知識的積累

NumberingandcodingsystemsGottfriedWilhelmLeibniz(July1,1646–November14,1716)Leibnizoccupiesaprominentplaceinthehistoryofmathematicsandthehistoryofphilosophy.HedevelopedtheinfinitesimalcalculusindependentlyofIsaacNewton,andLeibniz'smathematicalnotationhasbeenwidelyusedeversinceitwaspublished.Hebecameoneofthemostprolificinventorsinthefieldofmechanicalcalculators.WhileworkingonaddingautomaticmultiplicationanddivisiontoPascal'scalculator,hewasthefirsttodescribeapinwheelcalculatorin1685[4]andinventedtheLeibnizwheel,usedinthearithmometer,thefirstmass-producedmechanicalcalculator.Healsorefinedthebinarynumbersystem,whichisatthefoundationofvirtuallyalldigitalcomputers.Page

9易經(jīng)與二進制GottfriedWilhelmLeibnizLeib9DigitalPrimer–GoorgeBooleanGeorgeBoole

(

2November1815–8December1864)wasanEnglish

mathematicianandphilosopher.AstheinventorofBooleanlogic—thebasisofmoderndigitalcomputerlogic—Booleisregardedinhindsightasafounderofthefieldofcomputerscience.Boolesaid,...nogeneralmethodforthesolutionofquestionsinthetheoryofprobabilitiescanbeestablishedwhichdoesnotexplicitlyrecognise...thoseuniversallawsofthoughtwhicharethebasisofallreasoning...[1]DigitalPrimer–GoorgeBoolea10NumberingandcodingsystemsDecimalandbinarynumbersystem（十進制和二進制數(shù)字系統(tǒng)）Humanbeingusebase10system(Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9零，一，二，三，四，五，六，七，八，九Zero,One,two,three,four,five,six,seven,eight,nineI,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,XComputersusebase2system(Binary)0,1YesNoTrueFalseHighLowOnOffThesetwobinarydigitsarecalledbits為什么說計算機識別二進制數(shù)方便？電器開關,手機、計算機開關鍵，0/1NumberingandcodingsystemsDe11三8位單片機的主要生產(chǎn)廠家和機型（1）美國Intel公司MCS-51系列及其增強型、擴展型系列。（2）美國ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。此外：AVR、PIC、MICROCHIP等單片機。 MCS-51系列單片機在我國得到了廣泛的應用，主流系列,軟、硬件設計資料豐富齊全。單片機原理及接口技術第一講課件12WhoprovidesmicrocontrollersWhoprovidesmicrocontrollers13四單片機的發(fā)展趨勢CPU的改進（1）采用雙CPU結構，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結構，菲利浦公司的I2C總線（Inter－ICbus）。用兩根信號線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2．存儲器的發(fā)展（1）加大存儲容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲器。（3）程序保密化。四單片機的發(fā)展趨勢143．片內(nèi)I/O的改進（1）增加并行口的驅動能力，能直接輸出大電流和高電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設置了一些特殊的串行接口功能，構成分布式、網(wǎng)絡化系統(tǒng)。4．外圍電路內(nèi)裝化器件集成度的不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)－－系統(tǒng)的單片化。代表：8051F單片機3．片內(nèi)I/O的改進155．低功耗化CMOS化CHMOS工藝。 總之，向高性能、高速、低壓、低功耗、低價格、外圍電路內(nèi)裝化方向發(fā)展。5．低功耗化16五單片機的應用單片機卓越的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。使用溫度：民品：0°—+70°C工業(yè)品：-40—+85°C汽車：-40—+105°C軍品：-55—+125°C單片機原理及接口技術第一講課件17在下述的各個領域廣泛的應用：1.工業(yè)自動化2.智能儀器儀表3．消費類電子產(chǎn)品4.通訊5．武器裝備6．終端及外部設備控制7．汽車電子單片機原理及接口技術第一講課件18Freescale?andtheFreescalelogoaretrademarksofFreescaleSemiconductor,Inc.Allotherproductorservicenamesarethepropertyoftheirrespectiveowners.?FreescaleSemiconductor,Inc.2005汽車電子消費電子工業(yè)控制網(wǎng)絡應用無線通訊Wherearemicrocontrollers?飛思卡爾半導體公司

Freescale?andtheFreescalel19FutureofIT?Accordingtoforecastscharac-terizedbythetermssuchas（據(jù)預測

）Post-PCera（后電腦時代

）Disappearingcomputer（消失..）Ubiquitouscomputing（普適計算）Pervasivecomputing（普適計算）Ambientintelligence（情境智能）

Embeddedsystems（嵌入式系統(tǒng)

）信息技術(InformationTechnology)

FutureofIT?Accordingtofore20ApplicationareasAutomotiveelectronicsAircraftelectronicsTrainsTelecommunicationApplicationareasAutomotiveel21ApplicationareasAuthenticationMilitaryapplicationsMedicalsystems

e.g.“artificialeye”醫(yī)療系統(tǒng)人造眼軍事應用鑒定ApplicationareasAuthenticatio22 六MCS-51系列單片機 20世紀80年代后期:Intel公司以專利或技術交換的形式把8051內(nèi)核技術轉讓給其它廠家。 如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機，與8051的系統(tǒng)結構（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。80C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，不應直接稱為MCS-51系列單片機，MCS只是Intel公司專用的單片機系列符號。

六MCS-51系列單片機23MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：（1）基本型

典型產(chǎn)品：8031/8051/8751（2）增強型

典型產(chǎn)品：8032/8052/8752內(nèi)部RAM增到256字節(jié)，8052、8752的內(nèi)部程序存儲器擴展到8KB，16位定時器/計數(shù)器增至3個。（3）低功耗型

典型產(chǎn)品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工藝適于電池供電或其它要求低功耗的場合。（4）專用型

8044/8744，用于總線分布式多機測控系統(tǒng)。美國Cypress公司的EZUSR-2100單片機－USB接口。MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：24（5）超8位型

典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列單片機。將MCS-96系列（16位單片機）I/O部件如：高速輸入/輸出（HSI/HSO）、A/D轉換器、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、看門狗定時器（WDT）等移植進來構成新一代MCS-51產(chǎn)品。功能介于MCS-51和MCS-96之間。目前已得到了較廣泛的使用。（6）片內(nèi)閃爍存儲器型

美國ATMEL公司的AT89C51單片機，受到應用設計者的歡迎。（5）超8位型典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C25MCS-51系列以及80C51系列單片機有多種類型，但掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。它們是具有MCS-51內(nèi)核的各種型號單片機的基礎，也是各種增強型、擴展型等衍生品種的核心。作業(yè)：P15-161、2、3、4、5、6、7、8MCS-51系列以及80C51系列單片機有多種類26謝謝！謝謝！27單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原理及接口技術第一講單片機原28單片機原理及接口技術第一講課件29參考書張毅剛主編彭喜元董繼成副主編高等教育出版社參考書張毅剛主編301.關于教材：2.關于課時：54+18=723.關于內(nèi)容：大學計劃，知識更新4.關于學習：硬件、編程，易學難精，學習態(tài)度5.關于成績：總成績=平時（期中）+實驗+期末6.關于實驗：按課表、共六次實驗7.課程重要性：知識結構要求，找工作8.課程地位：專業(yè)必修課9.代表人物：深圳周立功、清華邵貝貝、北航何立民幾個問題1.關于教材：幾個問題31第一講單片機概述

（20世紀70年代問世）

一什么是單片機（SCM）

（SingleChipMicrocomputer） 在半導體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。具有一臺計算機的屬性。也稱為：

微控制器

MCU（MicroControllerUnit）

嵌入式控制器

EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。第一講單片機概述32按用途可分為通用型和專用型兩大類：

（1）通用型

可開發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設計一個以通用單片機芯片為核心的測控系統(tǒng)。單片機原理及接口技術第一講課件33

（2）專用型 專門針對某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量巨大。 對系統(tǒng)結構的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。 “專用”單片機具有十分明顯的綜合優(yōu)勢。

34二單片機的歷史及發(fā)展概況四個階段:第一階段(1971年～1974年)：初級階段。雙片的形式，且功能比較簡單。第二階段（1974年～1978年）：低性能單片機階段。以Intel公司制造的MCS-48單片機為代表。第三階段(1978年～1982)：高性能單片機階段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四階段(1982年～現(xiàn)在)：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機、32位單片機推出階段。二單片機的歷史及發(fā)展概況35

數(shù)學的知識的積累

NumberingandcodingsystemsGottfriedWilhelmLeibniz(July1,1646–November14,1716)Leibnizoccupiesaprominentplaceinthehistoryofmathematicsandthehistoryofphilosophy.HedevelopedtheinfinitesimalcalculusindependentlyofIsaacNewton,andLeibniz'smathematicalnotationhasbeenwidelyusedeversinceitwaspublished.Hebecameoneofthemostprolificinventorsinthefieldofmechanicalcalculators.WhileworkingonaddingautomaticmultiplicationanddivisiontoPascal'scalculator,hewasthefirsttodescribeapinwheelcalculatorin1685[4]andinventedtheLeibnizwheel,usedinthearithmometer,thefirstmass-producedmechanicalcalculator.Healsorefinedthebinarynumbersystem,whichisatthefoundationofvirtuallyalldigitalcomputers.Page

36易經(jīng)與二進制GottfriedWilhelmLeibnizLeib36DigitalPrimer–GoorgeBooleanGeorgeBoole

(

2November1815–8December1864)wasanEnglish

mathematicianandphilosopher.AstheinventorofBooleanlogic—thebasisofmoderndigitalcomputerlogic—Booleisregardedinhindsightasafounderofthefieldofcomputerscience.Boolesaid,...nogeneralmethodforthesolutionofquestionsinthetheoryofprobabilitiescanbeestablishedwhichdoesnotexplicitlyrecognise...thoseuniversallawsofthoughtwhicharethebasisofallreasoning...[1]DigitalPrimer–GoorgeBoolea37NumberingandcodingsystemsDecimalandbinarynumbersystem（十進制和二進制數(shù)字系統(tǒng)）Humanbeingusebase10system(Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9零，一，二，三，四，五，六，七，八，九Zero,One,two,three,four,five,six,seven,eight,nineI,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,XComputersusebase2system(Binary)0,1YesNoTrueFalseHighLowOnOffThesetwobinarydigitsarecalledbits為什么說計算機識別二進制數(shù)方便？電器開關,手機、計算機開關鍵，0/1NumberingandcodingsystemsDe38三8位單片機的主要生產(chǎn)廠家和機型（1）美國Intel公司MCS-51系列及其增強型、擴展型系列。（2）美國ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。此外：AVR、PIC、MICROCHIP等單片機。 MCS-51系列單片機在我國得到了廣泛的應用，主流系列,軟、硬件設計資料豐富齊全。單片機原理及接口技術第一講課件39WhoprovidesmicrocontrollersWhoprovidesmicrocontrollers40四單片機的發(fā)展趨勢CPU的改進（1）采用雙CPU結構，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。（3）串行總線結構，菲利浦公司的I2C總線（Inter－ICbus）。用兩根信號線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2．存儲器的發(fā)展（1）加大存儲容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲器。（3）程序保密化。四單片機的發(fā)展趨勢413．片內(nèi)I/O的改進（1）增加并行口的驅動能力，能直接輸出大電流和高電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設置了一些特殊的串行接口功能，構成分布式、網(wǎng)絡化系統(tǒng)。4．外圍電路內(nèi)裝化器件集成度的不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)－－系統(tǒng)的單片化。代表：8051F單片機3．片內(nèi)I/O的改進425．低功耗化CMOS化CHMOS工藝。 總之，向高性能、高速、低壓、低功耗、低價格、外圍電路內(nèi)裝化方向發(fā)展。5．低功耗化43五單片機的應用單片機卓越的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。使用溫度：民品：0°—+70°C工業(yè)品：-40—+85°C汽車：-40—+105°C軍品：-55—+125°C單片機原理及接口技術第一講課件44在下述的各個領域廣泛的應用：1.工業(yè)自動化2.智能儀器儀表3．消費類電子產(chǎn)品4.通訊5．武器裝備6．終端及外部設備控制7．汽車電子單片機原理及接口技術第一講課件45Freescale?andtheFreescalelogoaretrademarksofFreescaleSemiconductor,Inc.Allotherproductorservicenamesarethepropertyoftheirrespectiveowners.?FreescaleSemiconductor,Inc.2005汽車電子消費電子工業(yè)控制網(wǎng)絡應用無線通訊Wherearemicrocontrollers?飛思卡爾半導體公司

Freescale?andtheFreescalel46FutureofIT?Accordingtoforecastscharac-terizedbythetermssuchas（據(jù)預測

）Post-PCera（后電腦時代

）Disappearingcomputer（消失..）Ubiquitouscomputing（普適計算）Pervasivecomputing（普適計算）Ambientintelligence（情境智能）

Embeddedsystems（嵌入式系統(tǒng)

）信息技術(InformationTechnology)

FutureofIT?Accordingtofore47ApplicationareasAutomotiveelectronicsAircraftelectronicsTrainsTelecommunicationApplicationareasAutomotiveel48ApplicationareasAuthenticationMil