单片机原理与应用第一章课件.ppt

1、v理论课理论课:讲述基本原理结构和方法讲述基本原理结构和方法v实验课实验课:根据实验指导书的要求自己完成根据实验指导书的要求自己完成v课程设计课程设计:根据总的要求分散进行根据总的要求分散进行v教材教材 单片机原理与应用（第二版）单片机原理与应用（第二版）赵德安赵德安 机械工业出版社机械工业出版社v参考书参考书:单片微型机原理应用与实验单片微型机原理应用与实验 张友德张友德 复旦大学出版社复旦大学出版社单片机原理及应用单片机原理及应用 徐安徐安 北京希望电子出版社北京希望电子出版社单片机原理及应用单片机原理及应用 胡汉才胡汉才 清华大学出版社清华大学出版社MCS-51单片机应用设计单片机应用设

2、计 张毅刚等编张毅刚等编v卷面成绩：卷面成绩：70v平时成绩：平时成绩：30v平时成绩依据：上课纪律及作业情况占平时成绩依据：上课纪律及作业情况占15，实验情况占实验情况占15。vMCS-51的基本硬件结构的基本硬件结构v指令系统和程序设计指令系统和程序设计v定时定时/计数器计数器v中断系统中断系统v串行口串行口v存储器存储器v接口设计接口设计v嵌入式系统嵌入式系统v本课程是实践性较强的课程。通过课程的学习，掌握本课程是实践性较强的课程。通过课程的学习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用系统的设计、调试工作。系统的设计、调试工作

3、。v计算机的概念计算机的概念v计算机的发展历史计算机的发展历史v单片机的发展历史单片机的发展历史v单片机的应用特点单片机的应用特点v典型的单片机产品典型的单片机产品v单片机的开发条件单片机的开发条件v单片机与自动化技术单片机与自动化技术主要内容主要内容计算机的概念计算机的概念v微型机是由微型机是由LSI、VLSI等组成的，具有功能强，结构等组成的，具有功能强，结构紧凑、系统可靠性高的特征，它由一片集成电路为主组紧凑、系统可靠性高的特征，它由一片集成电路为主组成的中央处理器（成的中央处理器（CPU）、）、存储器、通用或专用存储器、通用或专用I/O接接口电路等组成的。口电路等组成的。v它分单片微机

4、、单板微机和多板微机。它分单片微机、单板微机和多板微机。计算机的发展历史计算机的发展历史v世界上第一台现代意义的世界上第一台现代意义的 电子计算机电子计算机v1946年美国宾夕法尼亚年美国宾夕法尼亚 大学设计制造大学设计制造vENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator,即电子即电子 数字积分计算机）数字积分计算机）l第一代计算机（第一代计算机（1947-1958年）年）以电子管（以电子管（EVL）为基本逻辑元件。主存储元件为汞为基本逻辑元件。主存储元件为汞延迟线，数字表示为定点数据，语言软件为机器语言延迟线，数字表示为定点数据，语言

5、软件为机器语言或汇编语言或汇编语言l第二代计算机（第二代计算机（1958-1964年）年）以晶体管（以晶体管（TTL）为基本逻辑元件。主存储元件为磁为基本逻辑元件。主存储元件为磁芯存储器，数据表示有浮点数据与变址，语言软件获芯存储器，数据表示有浮点数据与变址，语言软件获得了发展，有得了发展，有FORTRAN、BASIC、COBOL等等l第三代计算机（第三代计算机（1964-1971年）年）以以中小规模集成电路（中小规模集成电路（SSI、MSI）为基本逻辑元件。为基本逻辑元件。主存储器为半导体存储器，系统采用微程序技术与虚主存储器为半导体存储器，系统采用微程序技术与虚拟存储，并有多种高级语言和成

6、熟的操作系统。拟存储，并有多种高级语言和成熟的操作系统。l第四代计算机（第四代计算机（1971年至今）年至今）采采用大规模集成电路（用大规模集成电路（LSI、VLSI）为基本逻辑元件。为基本逻辑元件。主存储器为大规模、高密度半导体存储器，系统结构主存储器为大规模、高密度半导体存储器，系统结构采用并行、多机、分布式及网络系统，并发展到了多采用并行、多机、分布式及网络系统，并发展到了多媒体机型。媒体机型。v 微处理器的集成度每微处理器的集成度每隔隔18个月就会翻一番，个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高芯片的性能也随之提高一倍一倍-摩尔定律摩尔定律Gordon E.MooreIntel公司的创始人

7、之一公司的创始人之一单片机的发展历史单片机的发展历史v初级阶段（初级阶段（19741976）FAIRCHILD两片集成芯片（集成工艺限制）两片集成芯片（集成工艺限制）v低性能阶段（低性能阶段（19761978）INTEL MCS-48v高性能阶段（高性能阶段（19781988）Intel MCS-51/96v更高性能阶段（更高性能阶段（1989）多种机型并行发展）多种机型并行发展v 趋势：计算速度更快趋势：计算速度更快8位位16位位32位；位；片内资源更丰富；网络化功能更强；片内资源更丰富；网络化功能更强；微型化，贴片封装；低电压、低功耗；微型化，贴片封装；低电压、低功耗；可用的软件资源更多，

8、开发更方便。可用的软件资源更多，开发更方便。例：例：ARM、DSP单片机的应用特点单片机的应用特点v应用：应用：量大面广量大面广机电一体化：电脑缝纫机机电一体化：电脑缝纫机智能仪表：测量仪智能仪表：测量仪实时控制：电动汽车实时控制：电动汽车家电：洗衣机、电饭煲、手机家电：洗衣机、电饭煲、手机网络通信：网络终端网络通信：网络终端计算机外设：键盘、打印机计算机外设：键盘、打印机保健产品：按摩器保健产品：按摩器v器件厂家器件厂家美国：美国：Intel、Atmel、Motorola、Microchip、Freescale、TI(DSP)荷兰荷兰:Philips 德国：德国：Siemens日本：日本：N

9、ec、Toshiba英国：英国：ARMv根据每种型号的存储器的类型根据每种型号的存储器的类型无无ROM型型:8031ROM型型:8051EPROM:8751EEPROM 型型:8951单片机系统的开发条件单片机系统的开发条件v单片机芯片单片机芯片v开发工具开发工具v资料手册资料手册一一.重要作用：重要作用：1.单片机的出现为自动化带来革命性的变革。单片机的出现为自动化带来革命性的变革。2.单片机的诞生是计算机的应用产生的一个新的飞单片机的诞生是计算机的应用产生的一个新的飞跃。跃。二二.应用：应用：1.单片机将取代和完善常规逻辑器件设计控制系统单片机将取代和完善常规逻辑器件设计控制系统或仪器仪表

10、、检测装置等，构成或仪器仪表、检测装置等，构成嵌入式应用系统嵌入式应用系统。2.以控制论为指导，与传感技术和数据通讯技术相以控制论为指导，与传感技术和数据通讯技术相结合，形成结合，形成微型计算机控制技术微型计算机控制技术这一相对独立的学科领这一相对独立的学科领域。域。A/D控制器D/A执行机构被控对象被控量计算机控制系统基本结构+-+-通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。(1)(1)明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。(2)(2)运用运用PROTELPROTEL、DXPDXP

11、、POWERPCBPOWERPCB等软件设计系统原理图和等软件设计系统原理图和PCBPCB板板，经仔细检查，经仔细检查PCBPCB板后送工厂制作。板后送工厂制作。(3)(3)选购并完成器件的安装焊接。选购并完成器件的安装焊接。(4)(4)根据硬件设计和系统要求编写应用程序。根据硬件设计和系统要求编写应用程序。(5)(5)在线调试软硬件。在线调试软硬件。(6)(6)使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。+-110592GNDC930pC830pGNDGNDMPURXDMPUTXDC51uFC61uFC71uFC41uFVCCGND16

12、2738495J1DB9C1+1V+2C1-3C2+4C2-5V-6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15Vcc16U3MAX232MPURXDMPUTXDPCTXDPCRXDD034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC317PC216PC115PC014PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U58255

13、APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7VCCGNDRDRDWRWR123456789J2 D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0GND1213U2FC122UFC3103VCCC1447UFC16103VCCVCCC15103VCCXTAL232768C1720p12345678910J7P17123DS18B20R114.7KR131kVCCGNDGNDVCCD1D2USBMUSBC18100uFVCCGNDK2IN1GND2OUT3W17805D7R29510J11S312

14、3J18HWGNDVCCR28100C20104P16P3.2abcdefgIN1COM10OUT18IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8OUT17OUT16OUT15OUT14OUT13OUT12OUT11U6AULN2803R2GNDA0A1A7P3.512J3D11N4148Q109012C10103dpOC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U4573P3.3VCCR151.5KGNDVCCGNDC2104EA31RST9XTAL119XTAL218AD039AD138AD237AD336AD43

15、5AD534AD633AD732A821A922A1023A1124A1225A1326A1427A1528P01P12P23P34P45P56P67P78TXD11RXD10ALE30PSEN29T014T115INT012INT113RD17WR16U189S51VCCGNDP3.2P3.4GNDOSC11OSC22INT3Vss4SDA5SCL6clkout7Vcc8U8856312J6GNDP3.4P3.312345PR15.1KP3.2P3.4R141kQ18050P3.5VCCK1D81N4148123J8GNDPA1PA2PA3PA5PA4Q29013Q39013Q49013Q5

16、9013Q69013VCCK14K9K5K18K16K10K7K6K4K8K12K11PC0PC1D15D11D16D17D12D13D18D141234567891K12PR2VCCRST12345678910JP1P17P16P10P15P11P12P13P14P15P16P17VCCGNDRSTPA0R181kR211kR221kR231kR241kR251kSPK1234J91E2D3Dp4C5G6C47B8C39C210F11A12C1DS11E2D3Dp4C5G6C47B8C39C210F11A12C1DS2PA7PA6Q79013Q89013Q99013K15K17K13R261

17、kR271kDS1DS2DS3DS4DS5DS6DS7DS8AAFFBBCCDDEEGGDpDpDS1DS2DS3DS4DS5DS6DS7DS81234D2w10C1147uFC13103P17P16P15P14P13P12P11P10P20P21P22P23P24P25P26P27123U9A74LS00456U9B74LS008910U9C74LS00111213U9D74LS00R344.7kR354.7kR362kR3110kR3010kR321kR331kR37470C21103C22103VCCGNDGNDGNDVCCD3(H)(L)VCCVCCS1GND123J5T1INT1J1

18、0D412J15GND123J16VCC12J4GND12J12VCCISP编程插座无线遥控插座P1口插座串行通信接口IIC存储器IIC时钟交、直流、USB供电电路继电器控制电路1、2短接蜂鸣器3、4外接喇叭单总线温度传感器红外遥控接口负脉冲发生器逻辑笔电路电平输入PC口输出插座动态显示、行列键盘电路LED显示电路电源滤波外接+5V电源A01A12A23VSS4SDA5SCL6WP7Vcc8U724C021234567891011121314151617181920J17P20P21P22P23P24P25P26P27GNDALEVCCVCCD0D1D2D3D4D5D6D712345678J14A0A1A7A2A3A4A5A612J13数据线、高8位地址线低8位地址线+-