單片機(jī)原理及應(yīng)用第一章第一頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一章緒論第二頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、電子計(jì)算機(jī)概述二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)三、單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程及產(chǎn)品近況四、單片機(jī)的特點(diǎn)五、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域六、電子產(chǎn)品采用單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)第三頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、電子計(jì)算機(jī)概述電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：﹡電子管計(jì)算機(jī)；﹡晶體管計(jì)算機(jī)；﹡集成電路計(jì)算機(jī)；﹡大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；﹡超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。1、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日1946年2月15日，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問(wèn)世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)。（CALCULATOR）ENIAC第五頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

◆ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100KHz，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算。

◆與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但它的問(wèn)世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響。第六頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成主要包括五大部分：

運(yùn)算器

控制器：

此兩部分合稱為CPU

存儲(chǔ)器：RAM及ROM輸入設(shè)備輸出設(shè)備：外部設(shè)備通過(guò)I/O接口相連

微型計(jì)算機(jī)各部分通過(guò)三大總線有機(jī)連接2、微型計(jì)算機(jī)的組成第七頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)框圖CPURAMRAMROMI/OI/OI/ODBABCB微處理器、存儲(chǔ)器加上I/O接口電路組成微型計(jì)算機(jī)。各部分通過(guò)地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）相連。第八頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日3、什么是單片機(jī)

單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)。即在一片芯片上集成有計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口等電路，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)。

CPURAM／ROMI/O接口實(shí)時(shí)控制器件單片機(jī)＋＋＋第九頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種：◆多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）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(jiǎn)稱系統(tǒng)機(jī)）。工業(yè)PC機(jī)也屬于多板機(jī)。第十頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

◆單板機(jī)將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡(jiǎn)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(jiǎn)稱單板機(jī)）。單板機(jī)第十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日單板機(jī)的I/O設(shè)備簡(jiǎn)單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理的教學(xué)及簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。第十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

◆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)。三種應(yīng)用形態(tài)的比較：系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）單板機(jī)單片機(jī)第十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用）屬于通用計(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(duì)于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。第十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程及產(chǎn)品近況單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程可分為三個(gè)主要階段：

◆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。

特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍?。ú淮笥?K），無(wú)串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。

1、單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程第十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

◆性能完善提高階段

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。

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。第十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

◆微控制器化階段1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)。芯片內(nèi)集成：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。

特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測(cè)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(cè)控系統(tǒng)及設(shè)備?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。第十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日2、單片機(jī)產(chǎn)品近況◆

51系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成，近年來(lái)推出的與51系列兼容的主要產(chǎn)品有：

﹡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ADμC8xx高精度ADC系列；

﹡LG公司的GMS90/97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)。第十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日◆非51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(lái)推出的非51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)；﹡TI的MSP430F系列16位低功耗單片機(jī)。﹡

Motorola的68HCXX系列單片機(jī)﹡

Zilog的Z8系列單片機(jī)第十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日四、單片機(jī)的特點(diǎn)

1、具有優(yōu)異的性能價(jià)格比

2、集成度高、體積小、成本低、可靠性高

3、結(jié)構(gòu)靈活、控制功能強(qiáng)

4、低電壓、低功耗

5、易于產(chǎn)品化

第二十頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日五、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1、在智能儀器儀表中的應(yīng)用

在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表數(shù)字化、智能化，多功能化、綜合化方向發(fā)展，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。

第二十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日波形顯示萬(wàn)用表波形顯示萬(wàn)用表除具備常規(guī)數(shù)字萬(wàn)用表的所有功能外，還可實(shí)現(xiàn)波形存儲(chǔ)及再現(xiàn)。在波形顯示上，采用單片機(jī)及高速A/D快速采樣，可以波形顯示/模擬顯示/數(shù)字顯示/圖表記錄方式，四種方式任意轉(zhuǎn)換及顯示。并具備有數(shù)據(jù)/波形存儲(chǔ)功能，可以將測(cè)試結(jié)果記錄下來(lái)，方便分析及處理。第二十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日函數(shù)信號(hào)發(fā)生器邏輯測(cè)試儀第二十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字存儲(chǔ)示波器電機(jī)溫度測(cè)量?jī)x第二十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字邏輯分析儀室內(nèi)空氣檢測(cè)儀器第二十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日2、在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的電子產(chǎn)品。如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等。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、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)包裝機(jī)等。

第二十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)控車床數(shù)控車床控制系統(tǒng)第二十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人第二十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日智能玩具與機(jī)器人第二十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日工業(yè)焊接機(jī)器人第三十頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

3、在實(shí)時(shí)過(guò)程控制中的應(yīng)用

用單片機(jī)對(duì)過(guò)程控制中的電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。如工業(yè)過(guò)程控制、過(guò)程監(jiān)測(cè)、即時(shí)數(shù)據(jù)采集處理等。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。第三十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日壓力、溫度檢測(cè)與控制第三十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日工業(yè)生產(chǎn)流水線第三十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日工業(yè)生產(chǎn)流水線第三十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日工業(yè)生產(chǎn)流水線第三十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日工業(yè)生產(chǎn)流水線第三十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

4、在人類生活中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)外各種家用電器已普通采用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路。例如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、微波爐、電飯煲、收音機(jī)、電視機(jī)、音箱、電風(fēng)扇及許多高級(jí)電子玩具都配上了單片機(jī)，從而提高了自動(dòng)化程度，增強(qiáng)了功能。第三十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日家用電器第三十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日家用電子產(chǎn)品第三十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日

5、在其它方面的應(yīng)用

單片機(jī)除以上各方面的應(yīng)用，它還廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營(yíng)銷領(lǐng)域、汽車及通信、航空航天、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、模糊控制、醫(yī)療設(shè)備等各領(lǐng)域中。第四十頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日軍事國(guó)防領(lǐng)域第四十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日航天領(lǐng)域第四十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日辦公自動(dòng)化領(lǐng)域第四十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日汽車電子第四十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日醫(yī)療器械領(lǐng)域第四十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8月28日六、電子產(chǎn)品采用單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

1、硬件通用化，應(yīng)用靈活化。

2、具有記憶、計(jì)算和查表能力。

3、適于實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制。

4、體積小、總量輕、功能強(qiáng)、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)。

5、產(chǎn)品開發(fā)周期短、開發(fā)效率高。

第四十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，2022年，8