单片机课程绪论.ppt
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1、单片机接口与技术,2023/3/22,2,课程说明:,学时:48(理论)+16(实验)成绩:平时成绩10%(考勤+5次作业)实验成绩20%(5个实验项目)小测试10%期末考试成绩60%,2023/3/22,3,第1章 绪论,电子计算机概述,1.1,单片机的发展过程及产品近况,1.2,单片机的特点及应用领域,1.3,单片机应用系统开发过程,1.4,Vision 集成开发环境简介,1.5,2023/3/22,4,1.1 电子计算机概述,1.1.1 电子计算机的经典结构,1946年2月15日,第一台电子数字计算机问世。,标志着计算机时代的到来,对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。,ENIAC,2
2、023/3/22,5,冯诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想,构建了计算机经典结构:,2023/3/22,6,微处理器,+存储器,+I/O接口,=微型计算机,微型计算机,2023/3/22,7,问:单片机是什么?,1、单片机是微型计算机的一种(一个分支)。,微型计算机,2023/3/22,8,它是一块芯片,故为“单片”,又有计算机的基本功能,故为“单片机”。全称:单片微型计算机(微控制器MCU:Micro controller Unit微电脑),2、单片机的结构,2023/3/22,9,很多同学一定打开主机箱看过。主机箱里除了硬盘和电源部份外,最主要的是一块主机板。那上面有中央处理器(
3、CPU)、存储器(RAM、ROM)、定时器/计数器能各种输入、输出接口(I/O接口)及地址、信号、控制线等。,2023/3/22,10,而单片机,实验上是将微型计算机主机板上的这几个基本元件高密度地集成在一块芯片上,它具有微型计算机的主要的基本功能。我们说单片机是“机”,实际上已经不是什么“机”了,它只是一块芯片,故称“单片”,又因为它由微机“浓缩”而成(浓缩了的是“精华”),且具有微机的功能,故称为“单片机”如果考虑单片机的用途主要用于在线实时系统,它在所有的控制电路中起着核心控制作用,所以称它为“微控制器”更恰当些,或者说单片机才是名符其实的“微电脑”。,2023/3/22,11,3、微型
4、计算机的应用形态 从应用形态上,微机可以分成三种:,多板机(系统机)将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板(即微机主板)。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内,再配上系统软件,就构成了一台完整的微型计算机系统(简称系统机)。工业PC机 也属于多板机。,2023/3/22,12,这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成:,2023/3/22,13,单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备(小键盘、LED显示器)等装配在一块印刷电路板上,再配上监控程序(固化在ROM中),就构成了一台单板微型计算机(简称单板机)
5、。,早期的单板机,当代的单板机,CPU,存储器,I/O接口,CPU,存储器,I/O接口,I/O接口,2023/3/22,14,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口芯片,定时计数器芯片,A/D、D/A芯片,单板机,印 刷 电 路 板,2023/3/22,15,单板机的I/O设备简单,软件资源少,使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统,现在已很少使用。,2023/3/22,16,单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路,从而构成了单芯片微型计算机,即单片机。,2023/3/22,17,单片机,单片机,单片机,内
6、含:CPU存储器I/O接口,2023/3/22,18,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I/O口,单片机,2023/3/22,19,2023/3/22,20,2023/3/22,21,三种应用形态的比较:,单板机,单片机,系统机(多板机),2023/3/22,22,系统机(桌面应用)属于通用计算机,主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。,单片机(嵌入式应用)属于专用计算机,主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等系统。,单片机体积小、价格低、可靠性高,其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。,系统机与单片机比较,20
7、23/3/22,23,1.2 单片机的发展过程及产品近况,1.2.1 单片机的发展过程,1、1971年.Intel公司 8004 4位机 试验阶段,在单片机的发展历史中,Intel公司代表了时代渐流,当前MCS-51是主流主品,因此,我们的课程以MCS-51为基本内容,举一反三、触类旁通,其他的单片机也基本了解了。,2023/3/22,24,单片机技术发展过程可分为三个主要阶段:单芯片微机形成阶段 1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。,特点是:存储器容量较小,寻址范围小(不大于4K),无串行接
8、口,指令系统功能不强。,2023/3/22,25,性能完善提高阶段 1980年,Intel公司推出了MCS-51系列单片机:8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K,并有控制功能较强的布尔处理器。,特点是:结构体系完善,性能已大大提高,面向控制的特点进一步突出。现在,MCS-51已成为公认的单片机经典机种。,2023/3/22,26,微控制器化阶段,特点是:片内面向测控系统外围电路增强,使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,1982年,Intel推出MCS-96系
9、列单片机。芯片内集成:16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。,2023/3/22,27,一、单片机的发展趋势:,CPU的发展:准16位(外部总线8位,内部总线16位)提高字长:81632位 频率:6MHZ12MHZ20MHZ,1.2.2 单片机的发展趋势和产品近况,提高数据处理能力,8位机中算逻部件(ALV)用16位,双CPU,2023/3/22,28,2、片内存储器的发展。、扩大存储器容量ROM:1KB2KB4KB8KB RAM:64B128B256B
10、,、片内EPROM开始E2PROM化 EPROM可擦试只读存储器(高压编程,紫外线擦除)E2PROM电擦除可编程只读存储器(常压读写,断电保护),、片内程序的保密措施(加锁技术),2023/3/22,29,3、加强片内I/O接口功能:把很多经前的外围设备的电路,通过高集成技术“集成”到单片机芯片上去,从而提高了单片机的功能,简化了系统的总体结构。,2023/3/22,30,工艺上的提高:、制造工艺:PMOSNMOSHMOSCMOSCHMOS、扩展工作电源:4.5V5.5V46.5V、增加引脚,改进封装,5、片内ROM中固化应用软件和系统软件,2023/3/22,31,6、单片机硬件系统的三个层
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