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1、单片机接口与技术单片机接口与技术2023-3-222课程说明：课程说明：v学时：学时： 48(理论)+16(实验)v成绩：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%2023-3-223第第1 1章章 绪论绪论电子计算机电子计算机概述概述1.1单片机的单片机的发展过程发展过程及及产品近况产品近况1.2单片机的单片机的特点特点及及应用领域应用领域1.3单片机单片机应用系统开发过程应用系统开发过程1.4Vision 集成开发环境集成开发环境简介简介1.52023-3-2241.1 电子计算机概述电子计算机概述1.1.1 1.1.1 电子
2、计算机的经典结构电子计算机的经典结构19461946年年2 2月月1515日，第一台日，第一台电子数字计电子数字计算机问世。算机问世。ENIACENIAC2023-3-225冯冯诺依曼提出诺依曼提出“程序存储程序存储”和和“二进制运算二进制运算”的的思想，构建了计算机经典结构：思想，构建了计算机经典结构：2023-3-226微处理器微处理器 + +存储器存储器+ +I/OI/O接口接口 = = 微型计算机微型计算机 微型计算机微型计算机 2023-3-227问：问： 单片机是什么单片机是什么?1、单片机是微型计算机的一种（一个分支）。()()286 386 486 58648.51.96,68
3、11)InterMotorolaMCSMHC公司高速度、高性能的高档机 、奔腾机等小而廉、稳定可靠的单片机等微型计算机微型计算机2023-3-228CPUROMRAM定时器计数器时钟并行I/O口串行口外设外设微机系统主机板单片机芯片CPUROMRAM定时/计数器时钟并行I/O口串行口 它是它是一块一块芯片，故为芯片，故为“单片单片”，又有计算机的基本功能，又有计算机的基本功能，故为故为“单片机单片机”。全称：单片微型计算机（微控制器。全称：单片微型计算机（微控制器MCU：Micro controller Unit微电脑微电脑)2、单片机的结构2023-3-229v很多同学一定打开主机箱看过。主
4、机箱里除了硬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（面有中央处理器（CPU）、存储器（）、存储器（RAM、ROM）、定时器）、定时器/计数器能各种输入、输出接口计数器能各种输入、输出接口（I/O接口）及地址、信号、控制线等。接口）及地址、信号、控制线等。2023-3-2210v 而单片机，实验上是将微型计算机主机板而单片机，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，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。我们说单它具有微型计算机
5、的主要的基本功能。我们说单片机是片机是“机机”，实际上已经不是什么，实际上已经不是什么“机机”了，了，它只是一块芯片，故称它只是一块芯片，故称“单片单片”，又因为它由微，又因为它由微机机“浓缩浓缩”而成（浓缩了的是而成（浓缩了的是“精华精华”），且具），且具有微机的功能，故称为有微机的功能，故称为“单片机单片机”v 如果考虑单片机的用途主要用于如果考虑单片机的用途主要用于在线实时在线实时系统系统，它在所有的控制电路中起着核心控制作用，它在所有的控制电路中起着核心控制作用，所以称它为所以称它为“微控制器微控制器”更恰当些，或者说单片更恰当些，或者说单片机才是名符其实的机才是名符其实的“微电脑微电
6、脑”。2023-3-22113、微型计算机的应用形态、微型计算机的应用形态 从应用形态上，微机可以分成三种：从应用形态上，微机可以分成三种： 多板机（系统机）多板机（系统机） 将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和总线接口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、软卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就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）。构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。
7、 工业工业PC机机 也属于多板机。也属于多板机。2023-3-2212这种计算机系统通常由这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多块印刷电路板制成：多板机多板机 主板显卡显卡声卡声卡存储器接口存储器接口网卡网卡输入输出接口输入输出接口内存条内存条CPU2023-3-2213 单板机单板机 将将CPU芯片、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和芯片和简单的简单的I/O设备设备（小键盘、（小键盘、LED显示器）等装配显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上在一块印刷电路板上，再配上监控程序监控程序（固化在（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称中），就构成了一台单板微型计
8、算机（简称单板机）。单板机）。早期的单板机早期的单板机当代的单板机当代的单板机CPU存储器存储器I/O接口接口CPU存储器存储器I/O接口接口I/O接口接口2023-3-2214CPUCPU芯片芯片内存条内存条存储器接口存储器接口存储器芯片存储器芯片输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口芯片芯片定时计数器定时计数器芯片芯片A/D、D/A芯片芯片单板机 印印 刷刷 电电 路路 板板2023-3-2215 单板机的单板机的I/O设备简单，软件资源设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的机原理的教学教学及及简单的测控系统简单的测控系
9、统，现在已，现在已很少使用。很少使用。2023-3-2216 单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、器、I/O接口电路，从而构成了接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，单芯片微型计算机，即单片机即单片机。2023-3-2217 单片机单片机 单片机单片机单片机单片机内含：内含：CPU存储器存储器I/O接口接口2023-3-2218 单单 硅硅 晶晶 片片 CPU存储器存储器控制电路控制电路定时器定时器时钟电路时钟电路I / O口口单片机2023-3-22192023-3-22202023-3-2221三种应用形态的比较三种应用形态的比较
10、：单板机单板机单片机单片机系统机（多板机）系统机（多板机）2023-3-2222 系统机（系统机（桌面应用桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据）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。处理、办公自动化及辅助设计。 单片机（单片机（嵌入式应用嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智）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。事电子设备等系统。 系统机与单片机比较系统机与单片机比较 2023-3-22231.2 单片机的发展过程及产品近况1.2.1 1.2.1 单片机的发展过程单片机的
11、发展过程1、1971年年. Intel公司公司 8004 4位机位机 试验阶段试验阶段2、1976年年. Intel公司公司 MCS-48 8位机位机 进入实用阶段进入实用阶段 Rockwell R6500 8位机位机 功能简单功能简单3、1978 Motorola M6800 8位机位机 高性能高性能 1980年年 Intel MCS-51 8位机位机 当前主流机当前主流机4、1982年年 Mostek Mk68200 16位机位机 更高性能更高性能 Intel MCS-96 16位机位机 推广阶段推广阶段5. 在单片机的发展历史中，在单片机的发展历史中，Intel公司代表了时代渐流，当前公
12、司代表了时代渐流，当前MCS-51是主是主流主品，因此，我们的课程以流主品，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。通，其他的单片机也基本了解了。2023-3-2224 单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：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单芯片微机形成阶段 1976年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列单片机系列单片机 。8位位CPU、1K字节字节ROM、64字节字节RAM、27根根I/O线和线和1个个8位定时位定时/计数器计数器。 特点是特点是：存储器容量较小，寻址范围小（
13、不大于：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），），无串行接口，指令系统功能不强。无串行接口，指令系统功能不强。 2023-3-2225 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 。2023-3-2226 微控制器化阶段微控制器化阶段 特点是特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机：片内面向测控系统
14、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。可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。 “微控制器微控制器”的称谓更能反应单片机的本质的称谓更能反应单片机的本质。 1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列单片机。系列单片机。 芯片内集成：芯片内集成：16位位CPU、8K字节字节ROM、232字节字节RAM、5个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻计数器。寻址范围址范围64K。片上还有。片上还有8路路10位位ADC、1路路PWM输出及高速输出及高速I/O部件等。部件等。2023-3-2227一、单片机的发展趋势
15、：一、单片机的发展趋势：1. CPU的发展：准的发展：准16位（外部总线位（外部总线8位，内部总线位，内部总线16位）位）提高字长：提高字长：81632位位 频率：频率：6MHZ12MHZ20MHZ1.2.2 1.2.2 单片机单片机的发展趋势和的发展趋势和产品近况产品近况 提高数据处理能力，提高数据处理能力，8位机中算逻部件（位机中算逻部件（ALV）用）用16位位双双CPU2023-3-22282、片内存储器的发展。、片内存储器的发展。、扩大存储器容量ROM：1KB2KB4KB8KB RAM：64B128B256B、片内、片内EPROM开始开始E2PROM化化 EPROM可擦试只读存储器可擦
16、试只读存储器 （高压编程，紫外线擦除）（高压编程，紫外线擦除） E2PROM电擦除可编程只读存储器电擦除可编程只读存储器 （常压读写，断电保护）（常压读写，断电保护）、片内程序的保密措施（加锁技术）、片内程序的保密措施（加锁技术）2023-3-22293、加强片内、加强片内I/O接口功能：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。2023-3-22304. 工艺上的提高：工艺上的提高：、制造工艺：制造工艺：PMOSNMOSHMOSCMOSCHMOS、扩展工作电源：、扩展工作电源：4.5V5.5V46.5V、增加引脚、增加引脚,改进封装改进封装5、片内、片内ROM中固化应用软件和系统软件中固化应用软件和系统软件2023-3-22316、单片机硬件系统的三个层次：、单片机硬件系统的三个层次：、单片机系统单片机系统当单片机内的计算机外围功能单元当单片机内的计算机外围功能单元（除（除CPU外的外的ROM，RAM，I/O口，定口，定/计等）不能满足对计等）不能满足对象要求，而通过系统扩展，在外部并行总线上扩展相应
