单片机应用概述

第１讲单片机应用概述

教学目的：

1、初步了解单片机的发展历史, 基础知识以及应用范围；

2、通过演示单片机产品的实物来激发学生的学习兴趣；

3、了解单片机的发展方向和主流技术。

重点、难点：

1、单片机的概念和特点；

2、单片机的主要发展方向和主流技术；

3、几种常见的单片机产品。

教学方式、步骤：

一、课程介绍、学习的目标、学习本课程的方法

1、课程介绍

单片机是当今信息时代的产物，自20世纪70年代问世以来，以实时控制能力强，成本低，体积小，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。尤其在电子产品、工业控制等领域的应用广泛，已对人类社会产生了巨大的影响。单片机技术开发和应用水平已成为衡量一个国家工业化发展水平的标志之一。

由于单片机的广泛使用使得社会对掌握单片机技术的人才的需求在不断增加，目前全国普通工科大学均已经将单片机课列为必修的专业（基础）课程。

2、学习的目标

通过对孝感周边相关电子企业（亚光电子公司、○六六集团、四四○四厂等）的毕业生跟踪调查和人才需求调研，相关工作岗位都对单片机应用能力都提出了一定的要求。且不同的岗位对单片机应用能力要求的高低不同。要求较高的岗位如电路联调岗和电子线路设计助理工程师岗，对单片机的应用能力要求如下：

掌握常见单片机芯片及外围芯片的功能和引脚分布；

理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术等重要概念和基本知识；

具备一定的电子线路基本知识，能看懂典型单片机外围硬件的原理图，并具备相应的硬件线路调试的基本技能；

能看懂程序流程图，掌握程序调试的基本技能；

具有基本的单片机编程能力；

掌握单片机软硬件联调的基本技能；

掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。

课程标准：

作为一门核心的专业基础课程，本课程的专业目标定位为：通过基于实际工作过程（项目制作）的项目导向、任务驱动的理论实践一体化教学模式，教、做、学三者合一，使学生在做中学，学中做，在理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术和单片机初步应用知识的基础上，掌握智能电子应用相关岗位所需要的单片机应用系统的初步的应用分析和软硬件设计能力，掌握基本的编程和程序调试能力，掌握单片机典型外围硬件线路的分析与初步设计能力、硬件调试能力，掌握单片机系统的安装和软硬件联调、故障诊断维护技能，掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。在以上述单片机应用能力培养为主线的教学过程中，还要注重学生职业能力的培养，使学生毕业后能够直接适应单片机相关岗位的工作。

3、学习本课程的方法

（1）要学习别人成熟的设计思想,教学上采用：“授人以渔” 的方法。

（2）单片机中很多内容可采用：记忆-理解-练习使用-再理解记忆-最后熟练使用的过程。

（3）当前单片机相关产品系列和型号很多，摆在初学者面前的问题是学习什么机型、怎样学习效果更好？建议读者选取资料多，应用较广的一种系列芯片的单片机进行研究。掌握相应的技术后再学习别的单片机则会事半功倍。

二、内容：

1、单片机的基础知识, 分类和典型应用

1.1定义：随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器（即CPU），存储器（程序存储器和数据存储器）和多种接口集成在一块芯片上，称为微处理器（Microprocessor）。也叫微控制器，在我国习惯上又叫单片机。

1.2 单片机的主要应用领域

（1）智能化产品

单片机与传统的机械产品相结合，使传统的机械产品结构简单化，控制智能化，构成新一代的机、电一代化产品。目前，广泛用于工业自动控制，如数控机床、可编程顺序控制、电机控制、工业机器人，离散与连续过程自动控制等；家用电器，如微波炉、电视机、录像机、音响设备、游戏机等；办公设备，如传真机、复印机、数码相机等；电讯技术，如调制解调器、声像处理、数字滤波、智能线路运行控制；在电传、打印机设计中由于采用了单片机，取代了近千个机械部件；用单片机控制空调机，使制冷量无级调节的优点得到了充分的发挥，并增加了多种报警与控制功能；用单片机实现了通信系统中的临时监控、自适应控制、频率合成、信道搜索等，构成了自动拨号无线电话网、自动呼叫应答设备及程控调度电话分机等等。

（2）智能化仪表

单片机引入到已有的测量、控制仪表后，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展，并使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量大大减轻，便于携带和使用。同时成本低，提高了性能价格比，长期以来测量仪器中的误差修正、线性化处理等难题也可迎刃而解。单片机智能仪表的这些特点不仅使传统的仪器、仪表发生根本的变革，也给传统的仪器、仪表行业技术改革带来了曙光。

（3）智能化测控系统

测控系统特点是工作环境恶劣，各种干扰繁杂，而且往往要求控制实时，要求检测与控制系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强。单片机最适合应用于工业控制领域，可以构成各种工业检测控制系统。例如，温室人工气候控制、电镀生产线自动控制系统等。在导航控制方面，如在导弹控制、鱼雷制导、智能武器装置、航天导航系统等领域中也发挥着不可替代的作用。

（4）智能化接口

通用计算机外部设备上已实现了单片机的键盘管理、打印机、绘图仪、、扫描仪、磁盘驱动器、UPS 等，并实现了图形终端和智能终端。

2、单片机的发展方向和几种较为典型的单片机产品

2.1 单片机的发展趋势

•CPU 的改进

•存储器的发展

•片内I/O 的改进

•外围电路内装化

器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。

•低功耗化

CMOS 化CHMOS 工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。