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1、微机原理及其应用任课老师：肖宝平办公室：仰仪中楼306 试验时间试验时间:(17:(17学时学时)预备学问：数电、模电、电工实习预备学问：数电、模电、电工实习第第0 0章章 绪论绪论 第第1 1章章 单片机基础学问单片机基础学问第第2 2章章 MCS MCS5151单片机硬件结构单片机硬件结构 第第3 3章章 MCS-51 MCS-51指令系统指令系统 第第4 4章章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 第第5 5章章 存储器系统设计存储器系统设计第第6 6章章 MCS MCS5151定时定时/计数器、串行口及计数器、串行口及中断系统中断系统 第第7 7章章 I/O I/O接口扩展设计及应用接口
2、扩展设计及应用 第第8 8章章 数模及模数转换器接口数模及模数转换器接口 课堂授课时间课堂授课时间:(51:(51学时学时)第0章 绪 论 在工业、农业、军事、安保、金融、仪器在工业、农业、军事、安保、金融、仪器仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、消遣休闲、健身、体育竞赛、服务领域消遣休闲、健身、体育竞赛、服务领域,大量单片机大量单片机-嵌入式技术已经无处不在。正快嵌入式技术已经无处不在。正快速变更着人们传统的生产和生活方式。速变更着人们传统的生产和生活方式。请略微留心一下我们的四周，看看身边原请略微留心一下我们的四周，看看身边原委发生了什么变更？数码技
3、术的发展委发生了什么变更？数码技术的发展!单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域单片机与嵌入式技术 重要吗？有用吗？遥远吗？Answer：它们在各个领域有特殊重要的作用(核心技术)。0.10.1 计算机发展与组成计算机发展与组成1 1946-1958 946-1958 946-1958 946-1958 第一代第一代第一代第一代电子管电子管电子管电子管计算机计算机计算机计算机。磁鼓存储器，机器语。磁鼓存储器，机器语。磁鼓存储器，机器语。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言编程。言、汇编语言编程。言、汇编语言编程。言、汇编语言编程。0.1.1 0.1.1 0.1.1 0.1.1 发展概况发展
4、概况发展概况发展概况(按元件划分按元件划分按元件划分按元件划分)1958-1964 1958-1964 1958-1964 1958-1964 其次代晶体管计算机。磁芯作主存储器其次代晶体管计算机。磁芯作主存储器其次代晶体管计算机。磁芯作主存储器其次代晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，起先运用高级语言编程。磁盘作外存储器，起先运用高级语言编程。磁盘作外存储器，起先运用高级语言编程。磁盘作外存储器，起先运用高级语言编程。1964-1971 1964-1971 1964-1971 1964-1971 第三代集成电路计算机。运用半导体存储第三代集成电路计算机。运用半导体存储第三代集成电路
5、计算机。运用半导体存储第三代集成电路计算机。运用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。器，出现多终端计算机和计算机网络。器，出现多终端计算机和计算机网络。器，出现多终端计算机和计算机网络。1971-1971-1971-1971-第四代第四代第四代第四代大规模集成电路大规模集成电路大规模集成电路大规模集成电路计算机计算机计算机计算机。出现微型计算出现微型计算出现微型计算出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。机、单片微型计算机，外部设备多样化。机、单片微型计算机，外部设备多样化。机、单片微型计算机，外部设备多样化。1981-1981-1981-1981-第五代人工智能计算机。模拟人
6、的智能和第五代人工智能计算机。模拟人的智能和第五代人工智能计算机。模拟人的智能和第五代人工智能计算机。模拟人的智能和沟通方式。沟通方式。沟通方式。沟通方式。0.2.1 0.2.1 0.2.1 0.2.1 单片机简介单片机简介单片机简介单片机简介l l单片机即单片微型计算机，单片机即单片微型计算机，单片机即单片微型计算机，单片机即单片微型计算机，是将计算机主机是将计算机主机是将计算机主机是将计算机主机(CPU(CPU(CPU(CPU、内内内内存和存和存和存和I/I/I/I/OO接口等接口等接口等接口等)集成在一小块硅片上的微型机。集成在一小块硅片上的微型机。集成在一小块硅片上的微型机。集成在一小
7、块硅片上的微型机。0.20.2 单片机简介与单片机简介与发展发展l l单片机为工业测控而设计，又称微限制器。具有三高单片机为工业测控而设计，又称微限制器。具有三高单片机为工业测控而设计，又称微限制器。具有三高单片机为工业测控而设计，又称微限制器。具有三高优势优势优势优势(集成度高、牢靠性高、性价比高集成度高、牢靠性高、性价比高集成度高、牢靠性高、性价比高集成度高、牢靠性高、性价比高)。l l主要应用于工业检测与限制、计算机外设、智能仪器主要应用于工业检测与限制、计算机外设、智能仪器主要应用于工业检测与限制、计算机外设、智能仪器主要应用于工业检测与限制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电
8、器等。仪表、通讯设备、家用电器等。仪表、通讯设备、家用电器等。仪表、通讯设备、家用电器等。特殊适合于嵌入式微特殊适合于嵌入式微特殊适合于嵌入式微特殊适合于嵌入式微型机应用系统。型机应用系统。型机应用系统。型机应用系统。0.2.2 0.2.2 0.2.2 0.2.2 单片机发展概况单片机发展概况单片机发展概况单片机发展概况l l1976-1978 1976-1978 1976-1978 1976-1978 初级初级初级初级8 8 8 8位单片机位单片机位单片机位单片机 Intel MCS-48 Intel MCS-48 Intel MCS-48 Intel MCS-48 系列系列系列系列l l1
9、978-1978-1978-1978-高档高档高档高档8 8 8 8位单片机位单片机位单片机位单片机 Intel MCS-51 Intel MCS-51 Intel MCS-51 Intel MCS-51系列：系列：系列：系列：l l-51-51-51-51子系列：子系列：子系列：子系列：8031/8051/87518031/8051/87518031/8051/87518031/8051/8751l l-52-52-52-52子系列：子系列：子系列：子系列：8032/8052/87528032/8052/87528032/8052/87528032/8052/8752（增加型）（增加型）（增
10、加型）（增加型）l l低功耗型低功耗型低功耗型低功耗型80C3180C3180C3180C31高性能型高性能型高性能型高性能型80C25280C25280C25280C252廉价型廉价型廉价型廉价型89C2051/105189C2051/105189C2051/105189C2051/1051l l1983-161983-161983-161983-16位单片机位单片机位单片机位单片机 Intel MCS-96 Intel MCS-96 Intel MCS-96 Intel MCS-96 系列系列系列系列8098/80968098/80968098/80968098/8096、80C198/8
11、0C196,DSP80C198/80C196,DSP80C198/80C196,DSP80C198/80C196,DSPl l32323232位单片机位单片机位单片机位单片机 ARMARMARMARM0.2.3 0.2.3 0.2.3 0.2.3 单片机发展趋势单片机发展趋势单片机发展趋势单片机发展趋势l l超小型、低价超小型、低价(例如：例如：PICPIC芯片芯片)l l单片机单片机 DSP(DSP(实时性更强、高速数据传输，实时性更强、高速数据传输，彩屏手机彩屏手机)单片机的多元化发展单片机的多元化发展：IntelIntel MotorolaMotorola Philips Philips
12、 AtmelAtmel SiemensSiemens LGLG Microchip Microchip EPSONEPSON NECNEC SAMSUNG SAMSUNG CiliconCilicon第一章：单片机基本学问 单片机单片机PCPC机主板机主板CPUCPU1.11.1几个概念：几个概念：几个概念：几个概念：1.1.微处理器微处理器MicroprocessorMicroprocessor又称又称CPUCPU是微型机的核心。是微型机的核心。2.2.微型机微型机MicrocomputerMicrocomputerCPUCPU三条总线（地址总线、数据总线、限制三条总线（地址总线、数据总线、
13、限制总线）存贮器总线）存贮器I/OI/O接口接口 即即Personal ComputerPersonal Computer软件、操作系统和应用程序软件、操作系统和应用程序 3.3.单片机单片机Single Chip Microcomputer Single Chip Microcomputer。CPU CPURAMRAMROMROMT/CT/CI/OI/O接口接口UARTUART一块芯片一块芯片2,3 2,3 间的差别在于：间的差别在于：困难和简洁：困难和简洁：软件：编译器和仿真系统监控程序汇 编 语 言，C51但应用领域广泛，价格也不同。1.1 1.1 几个概念：几个概念：辅助电路辅助电路C
14、PUROMRAMI/O外设外设控制总线控制总线CB数据总线数据总线DB地址总线地址总线AB1.21.2微型机模型的组成微型机模型的组成微型机模型的组成微型机模型的组成 1.2.11.2.1微机硬件组成微机硬件组成微机硬件组成微机硬件组成 1.全部部件都连接在三总线上，各部件之间通过总线传送信息。全部部件都连接在三总线上，各部件之间通过总线传送信息。2.挂到总线上的器件必需具有三态结构：挂到总线上的器件必需具有三态结构：0，1，高阻，高阻高阻态：高阻态：使器件与总线断开，使仅被使器件与总线断开，使仅被CPU选中的那个器件与总线相连，选中的那个器件与总线相连，防止竞争干扰。防止竞争干扰。DYTSC
15、DYTSC单向三态电路符号图单向三态电路符号图TSCDY00011 10高高1阻三态结构：三态结构：TSC3412Vcc3单向三态电路图单向三态电路图DY00110通通止止01001通通止止1双向三态电路符号图双向三态电路符号图DYTSC1TSC2TSC1TSC2DY10DY01YD00高阻高阻双向三态双向三态CPUROMRAM并行并行I/O串行串行I/O定时器定时器中断系统中断系统总线结构总线结构程序存贮器：程序存贮器：164KB，数数据据存存贮贮器器64256B24个并行口个并行口12个串行口个串行口23个定时器个定时器 1.2.21.2.2单片机的内部结构单片机的内部结构单片机的内部结构
16、单片机的内部结构 1.2.3 单片机软件系统：机器语言：由0，1组成的操作数来编写程序汇编语言：用符号代替操作数来编写的程序，由于指令助记符与机器代码有一一对应关系。它是一种面对机器的语言（不能通用）。优点速度快、效率高。通用性差。高级语言：用C语言来编写程序，然后通过“编译”程序生成代码，是一种面对问题的语言，简洁学习和理解。1.4.6 1.4.6 单片机在限制领域中应用的优点单片机在限制领域中应用的优点(1)体积小，成本低，易于嵌入系统内部。体积小，成本低，易于嵌入系统内部。(2)面对限制，能解决各类简洁到困难的限制任务。面对限制，能解决各类简洁到困难的限制任务。(3)抗干扰实力强，适应温
17、度范围宽，可在恶劣环境下牢靠工作。抗干扰实力强，适应温度范围宽，可在恶劣环境下牢靠工作。(4)易实现多机和分布式限制易实现多机和分布式限制1.4.7 1.4.7 单片机应用系统三个层次的关系单片机应用系统三个层次的关系1.4.8单片机系统的开发过程单片机系统的开发过程(1)明明确确系系统统设设计计任任务务，完完成成单单片片机机及及其其外外围围电电路路的选型工作。的选型工作。(2)设设计计系系统统原原理理图图和和PCB板板，经经细细致致检检查查PCB板板后送后送工厂制作。工厂制作。(3)完成器件的安装焊接。完成器件的安装焊接。(4)依据硬件设计和系统要求编写应用程序。依据硬件设计和系统要求编写应
18、用程序。(5)在线调试软硬件（仿真）。在线调试软硬件（仿真）。(6)运运用用编编程程器器烧烧写写单单片片机机应应用用程程序序，独独立立运运行行单单片机系统。片机系统。原理图原理图(.sch)PCB板板(.pcb)应用系统应用系统涉及：涉及：单片机及嵌入式开发学问、模拟电路，单片机及嵌入式开发学问、模拟电路，数字电路，软件编程（汇编，数字电路，软件编程（汇编，C语言，语言，VisualC+）,现场调试实力现场调试实力展望2，学习的问题：，学习的问题：1.基础（课程没有连接好）基础（课程没有连接好）2.本身是面对测量及限制对象的，实质上是硬本身是面对测量及限制对象的，实质上是硬件系统（软件也是与硬件有关的），不习惯。件系统（软件也是与硬件有关的），不习惯。3.支配：上课、试验、课外活动。支配：上课、试验、课外活动。1，怎样才认为是一个有水平的开发人员？，怎样才认为是一个有水平的开发人员？