1、單片機(jī)原理及應(yīng)用,緒 論,主要內(nèi)容： 本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)要求、參考書。 單片機(jī)的基本概念、發(fā)展過程、發(fā)展趨勢、應(yīng)用領(lǐng)域、市場前景、單片機(jī)的選型、單片機(jī)著名網(wǎng)站。目的在于了解單片機(jī)，重視單片機(jī)原理的學(xué)習(xí)。,（1）內(nèi)容簡介：,本課程以MCS51單片機(jī)為主介紹了單片機(jī)的基本原理、發(fā)展過程、匯編語言及程序設(shè)計(jì)，MCS51單片機(jī)內(nèi)部資源及應(yīng)用，單片機(jī)的擴(kuò)展技術(shù)、輸入輸出通道接口、交互通道的配置與接口、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。簡單介紹單片機(jī)的著名網(wǎng)站、其它類型單片機(jī)、單片機(jī)最新產(chǎn)品片上系統(tǒng)（SOC）。具有完整的、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。,1. 課程與學(xué)習(xí),（2）學(xué)習(xí)方法：,1. 充分利用已學(xué)過的微機(jī)

2、原理的知識(shí)，掌握單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與組成原理，進(jìn)一步掌握計(jì)算機(jī)中的基本概念、基本常識(shí)。 2. 掌握單片機(jī)的指令系統(tǒng)與編程方法。 3. 掌握單片機(jī)的時(shí)序，不懂時(shí)序，難以充分利用單片機(jī)。 4. 掌握單片機(jī)硬件電路中通用符號(hào)的意義，進(jìn)一步掌握外圍接口電路的典型應(yīng)用（鎖存器、緩沖器、驅(qū)動(dòng)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口、A/D、D/A、鍵盤、顯示器、打印機(jī)等）。 5. 掌握單片機(jī)擴(kuò)展的原理，注意學(xué)會(huì)主要信號(hào)的擴(kuò)展方法，能夠舉 一反三。（如：片選、數(shù)據(jù)總線、地址總線、片內(nèi)尋址、讀/寫控制線、地址鎖存、時(shí)鐘、復(fù)位、中斷請求與響應(yīng)等）。 6. 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，特別是典型應(yīng)用系統(tǒng)。,（3）學(xué)

3、習(xí)要求：,1. 前續(xù)課程：數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理。 2. 預(yù)習(xí)聽課，筆記 復(fù)習(xí)作業(yè)教學(xué)網(wǎng)站。 3. 實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課缺席一次無考試資格。本次實(shí)驗(yàn)課前交上次實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 4. 三周單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn) 5. 成績考核分三部分：考試、實(shí)驗(yàn)、平時(shí)（課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、上課出席情況）。,（4）參考書：,1. 張鑫. 單片機(jī)原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2005年 2. 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù). 清華大學(xué)出版社. 2003 3. 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實(shí)踐教程.清華大學(xué)出版社，2004年 4. 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2002年 5.

4、 魏立峰等主編. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù).北京大學(xué)出版社，2006年 6. 張洪潤等編著. 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)200例（上、下冊）.北京航空航天大學(xué)出版社，2006年 7. 教學(xué)網(wǎng)站：校園網(wǎng)（校內(nèi)訪問）,簡單的測控應(yīng)用實(shí)例（1）,設(shè)計(jì)要求： （1）控制紅、黃、綠燈周期性地點(diǎn)亮/熄滅。 燈的點(diǎn)亮/熄滅控制開關(guān)量控制； 周期性地點(diǎn)亮/熄滅多任務(wù)定時(shí)切換。 （2）通過紅外傳感器實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警。 信號(hào)檢測、實(shí)時(shí)控制。,2. 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例,簡單測控實(shí)例原理圖,簡單測控實(shí)例電路,簡單的測控應(yīng)用實(shí)例（2）數(shù)字鐘,用 數(shù) 字 電 路 由 13 片 IC 組 成 的 數(shù) 字 鐘 電 路 圖,用數(shù)字電路由13片IC組成

5、的數(shù)字鐘的電路,用數(shù)字電路由13片IC組成的數(shù)字鐘的電路板,用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鐘的電路,簡單的測控應(yīng)用實(shí)例（3）單片機(jī)最小系統(tǒng)電路,單片機(jī)與嵌入式技術(shù)： 重要嗎？有用嗎？遙遠(yuǎn)？ 請稍微留心一下我們的周圍，看看周圍由于應(yīng)用單片機(jī)后發(fā)生了什么變化？ 單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，除了單獨(dú)設(shè)課程外，在涉及的許多實(shí)踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是最廣泛的應(yīng)用手段之一。在高校中大力推行的各種電子設(shè)計(jì)競賽中，采用單片機(jī)系統(tǒng)解決各類電子技術(shù)問題已成為主要方法之一。,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、保安、金融、儀器儀表、航空航天、醫(yī)療、通訊、辦公設(shè)備、娛樂休閑、健身、體育競賽、服

6、務(wù)領(lǐng)域，大量單片機(jī)嵌入式技術(shù)已經(jīng)無處不在。正迅速改變著人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。,單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域,3. 單片機(jī)的基本概念,單片微型計(jì)算機(jī)（Single-Chip Microcomputer），簡稱單片機(jī)。就是將微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（存放程序或數(shù)據(jù)的ROM和RAM）、總線、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口（I/O口）、中斷系統(tǒng)和其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計(jì)機(jī)。又稱為嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。 單片機(jī)的特點(diǎn)： 可靠性高、便于擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、具有豐富的控制指令、低電壓、低功耗、片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小、集成度

7、高、體積小、性價(jià)比高、應(yīng)用廣泛、易于產(chǎn)品化等。,4.單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之異同,（1）組成 CPU(進(jìn)行運(yùn)算、控制)，RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)， ROM(程序存儲(chǔ)器) I/O口(串口、并口等)，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 計(jì)算機(jī)：上述部件以芯片形式安裝在主板上。 單片機(jī)：上述部件被集成到單芯片中。 計(jì)算機(jī)：鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、硬/軟/光驅(qū)、音箱、打印機(jī)、掃描儀等外設(shè)。 單片機(jī)：一片集成電路。（100、48、40、32、28、20、16、8條引腳）。,（2）功能 計(jì)算機(jī)：主要用于數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸； 單片機(jī)：主要用于控制（或受控于）外設(shè)。往往嵌入某個(gè)儀器/設(shè)備/系統(tǒng)中，使其達(dá)到智能化的效果。

8、 （3）應(yīng)用特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)：體積大，功耗大，價(jià)格高，用途較固定，屬通用計(jì)算機(jī)。易于學(xué)習(xí)掌握和使用，但用于控制時(shí)必須制作或購買專用的接口卡，并編制專門的應(yīng)用軟件。 單片機(jī)：體積小，功耗小，價(jià)格低，用途靈活，無處不在，屬專用計(jì)算機(jī)。是一種特殊器件，需經(jīng)過專門學(xué)習(xí)方能掌握應(yīng)用，應(yīng)用中要設(shè)計(jì)專業(yè)的硬件和軟件。,5. 單片機(jī)的發(fā)展過程,單片機(jī)的發(fā)展從嵌入式系統(tǒng)的角度可分為SCM、MCU、SOC三大階段。 1974-1976年：4位、8位單片機(jī)、 Fairchild雙片的 F8系列 1977-1978年：8位單片機(jī) Intel MCS-48系列 1979-1982年：高檔8位單片機(jī) Intel MCS-51

9、系列 8031/8051/8751、8032/8052/8752 低功耗型80C31、高性能型80C252、廉價(jià)型89C2051/ 1051 1983年- 至今 16位單片機(jī) Intel MCS-96 系列 8098/8096、80C198/80C196，DSP 32位單片機(jī) ARM系列,6單片機(jī)的發(fā)展趨勢,目前，單片機(jī)的主流仍然是8位高性能單片機(jī)。其發(fā)展具體體現(xiàn)在CPU功能增強(qiáng)、集成度提高、可靠性提高、內(nèi)部資源增多、引腳的多功能化、外圍電路的內(nèi)裝化、低電壓、低功耗、與互聯(lián)網(wǎng)連接等。并且逐步向SOC、嵌入式系統(tǒng)過渡。,7單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,民用電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的部件控制器、智能儀器儀表、工

10、業(yè)測控、網(wǎng)絡(luò)與通信的職能接口、軍工領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化、集散控制系統(tǒng)、并行多機(jī)處理系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,選擇原則：主要從指令結(jié)構(gòu)、程序存儲(chǔ)方式和功能等方面選擇單片機(jī)。 Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。其特點(diǎn)是噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，比較適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。 Microchip單片機(jī)是市場份額增長較快的單片機(jī)。它的主要產(chǎn)品是PIC系列8位單片機(jī)。其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快，低價(jià)位，適用于量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。 美國德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機(jī)是一種特低功耗的Flash微控制器。主要用于三表及超低功耗場合。 Intel公司的MCS-51單片機(jī)最經(jīng)典，不斷更新，形成了既具有經(jīng)典性又不乏生命力的一個(gè)單片機(jī)系列。許多半導(dǎo)體廠家、電器公司以MCS-51系列中的8051為基核，推出了許多兼容性的CHMOS單片機(jī)-80C51系列。 此外，還Zilog、EM78、Scenix、NEC、Epson、NS、三星、富士通、華邦、Philips、ARM等單片機(jī)。,8單片機(jī)的選擇,9. 單片機(jī)常用網(wǎng)站,周立功單片機(jī)（） 武漢力源（） 中源單片機(jī)（） 嵌入開發(fā)網(wǎng)（） 51單片機(jī)（） 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)（） 單片機(jī)愛好者（） 此外，還有老古開發(fā)網(wǎng)、單片機(jī)培訓(xùn)網(wǎng)、51單片機(jī)世界、致遠(yuǎn)電子、南京愛思、FPGA論壇、北京單片機(jī)開發(fā)網(wǎng)、世紀(jì)開發(fā)、艾比德嵌入開