第1章 单片微型计算机概述课件
合集下载
单片微型计算机概述优秀课件
8.1 键盘及其接口 8.2 显示器接口 8.3 打印机接口 8.4 拨码盘及语音接口
第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口
9.1 概述 9.2 D/A转换器及其接口 9.3 A/D转换器及其接口
第10章 系统应用实例
10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统
第1章 单片微型计算机概述
1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码
第2章 MCS-51单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 2.3 MCS-51单片机的存储器配置 2.4 CPU的时序及辅助电路
主要内容
第一章：单片微型计算机概述 第二章： MCS-51单片机的硬件结构 第三章： MCS-51单片机指令系统 第四章：汇编语言程序设计 第五章：定时/计数器与中断系统 第六章： MCS-51单片机系统扩展技术 第七章：串行通信及其接口 第八章： MCS-51单片机的人机界面接口 技 第术 九章： MCS-51与D/A及A/D转换器接 口 第十章：系统应用实例
返回本章首页
1.1 单片微型计算机发展概况
单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一 块芯片上的微型计算机。通常在芯片内含有CPU、 ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定时/计数器、中 断控制系统、系统时钟及系统总线等。单片机一词来 源于“Single Chip Microcomputer”(SCM)。“SCM” 一词目前国际上已基本上不大采用，而被微控制器 (MCU—Microcontroller Unit)或嵌入式控制器 (Embedded Controller)所代替。
第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口
9.1 概述 9.2 D/A转换器及其接口 9.3 A/D转换器及其接口
第10章 系统应用实例
10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统
第1章 单片微型计算机概述
1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码
第2章 MCS-51单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 2.3 MCS-51单片机的存储器配置 2.4 CPU的时序及辅助电路
主要内容
第一章：单片微型计算机概述 第二章： MCS-51单片机的硬件结构 第三章： MCS-51单片机指令系统 第四章：汇编语言程序设计 第五章：定时/计数器与中断系统 第六章： MCS-51单片机系统扩展技术 第七章：串行通信及其接口 第八章： MCS-51单片机的人机界面接口 技 第术 九章： MCS-51与D/A及A/D转换器接 口 第十章：系统应用实例
返回本章首页
1.1 单片微型计算机发展概况
单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一 块芯片上的微型计算机。通常在芯片内含有CPU、 ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定时/计数器、中 断控制系统、系统时钟及系统总线等。单片机一词来 源于“Single Chip Microcomputer”(SCM)。“SCM” 一词目前国际上已基本上不大采用，而被微控制器 (MCU—Microcontroller Unit)或嵌入式控制器 (Embedded Controller)所代替。
单片微机原理及应用课件 第1章 单片微型计算机概述
控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
二、微型计算机
微型计算机是指，以微处理器为核心，配上存 储器、I/O接口电路和系统总线所组成的计算机。
微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成:
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
多板机
1.3.2 主机板组成
系统 配置 开关
单板机
印
输入输出接口 芯片 CPU芯片 CPU
存储器芯片
A/D、/A 芯片
内存条
刷
电 路
定时计数器 芯片
板
单片机
存储器 时钟电路 控制电路 CPU 定时器
片
I / O口
晶
单 硅
三、微型计算机系统
微型计算机系统包括硬件和软件两大部 分，它以微型计算机为主体，配上系统软 件和外部设备组成。
硬件
微 型 计 算 机 系 统
软件
外围设备 辅助设备
系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…) 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…) 程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)
1.4 微型计算机的工作过程
程序：为完成某项工作,将一系列指令有序地组合。 指令：计算机执行某种操作的命令。由操作码和操作数 两部分组成。 操作码表示计算机执行什么具体操作。 操作数表示参加操作的数或操作数所在地址。 计算机的工作过程就是执行程序的过程，即不断地取 指令、译码和执行指令的过程，直至遇到停机指令才暂 停工作。
第2代：中高档8位微机
M6800、 I8080、Z80、I8085 Apple-II 微机、MCS-48、MCS-51系列
第1章单片微型计算机概述end
返回本节
1.4.3 十六进制数（用H表示）
? 为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作 为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、 十六进制数的对照表如表 1-1所示。
? 在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且 可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进 制数转换为十六进制数。
表
1-1
六 进 制 数 对 照 表
返回本章首页
1.4.1 计数制
? 日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一 种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制 、八进制和十六进制等。
? 基数小于 10的计数制，可用十进制相应的数码 作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组 成。数码在数中的位置不同，其值也不同。
返回本节
1.4.2 二进制数（用B表示）
? 以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括 0和 1两个数码，很容易用电子元件的两种不同 的状态来表示，例如，用高电平表示 1，用低电 平表示 0。所以，计算机中通常采用二进制数。
? 二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。 ? 在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是
做移位加法，除法则是移位减法。
?3．二进制、十六进制之间的相互转换
?将二进制数转换为十六进制数，从低位开始， 每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数 。如最后一组不足四位，需在左边补 0。
?用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数 。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。
?十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制 数直接转换成相应的二进制数。
第1章 单片微型计算机概述
? 1.1 单片微型计算机发展概况 ? 1.2 微计算机系统概念 ? 1.3 单片机的特点 ? 1.4 计算机中的数和编码
1.4.3 十六进制数（用H表示）
? 为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作 为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、 十六进制数的对照表如表 1-1所示。
? 在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且 可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进 制数转换为十六进制数。
表
1-1
六 进 制 数 对 照 表
返回本章首页
1.4.1 计数制
? 日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一 种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制 、八进制和十六进制等。
? 基数小于 10的计数制，可用十进制相应的数码 作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组 成。数码在数中的位置不同，其值也不同。
返回本节
1.4.2 二进制数（用B表示）
? 以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括 0和 1两个数码，很容易用电子元件的两种不同 的状态来表示，例如，用高电平表示 1，用低电 平表示 0。所以，计算机中通常采用二进制数。
? 二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。 ? 在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是
做移位加法，除法则是移位减法。
?3．二进制、十六进制之间的相互转换
?将二进制数转换为十六进制数，从低位开始， 每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数 。如最后一组不足四位，需在左边补 0。
?用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数 。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。
?十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制 数直接转换成相应的二进制数。
第1章 单片微型计算机概述
? 1.1 单片微型计算机发展概况 ? 1.2 微计算机系统概念 ? 1.3 单片机的特点 ? 1.4 计算机中的数和编码
1-1微型计算机基础概述
• 3、第三代（1978—1981年）16位微处理 器
• 三大公司陆续推出16位微处理器，如Intel 8086的集成度29000晶体管/片，Z8000的 集成度17500晶体管/片，MC68000的集成 度68000晶体管/片。基本指令执行时间为 0.5µs
• 各项性能指标看，比第二代微处理器提高 很多，已达到或超过原来中、低档小型机 的水平。
第一款商用微处理器：4004只能称为世界上第一款商 用处理器，而不是世界上第一款微处理器。第一款微 处理器应该是美国军方研制，用于F-14雄猫战机中由 6颗晶片组成的中央空气数据计算机：CADC （CenterAir Data Computer），虽然它的构造比 4004还要简单，速度只有9.15KHz。
• 1985年Intel公司 80386有两种结构： 80386SX和80386DX。 80386SX内部结构 为32位，外部数据总线为16位，采用 80287作协处理器，指令系统与80286兼容。
• 80386DX内部结构、外部数据总线皆为32 位，采用80387作为协处理器
• 80486 它相当于把80386、80387、8KB高 速缓冲存储器集成在一块芯片上
• 5、第五代（1993年后）64位高档微处理器
• Pentium（80586、P5），它的外部数工作频率为66MHz
• 6、第六代（1995年后）64位高档微处理器
• PentiumPro（P6），采用0.6µm工艺，集 成度550万只晶体管。数据线64位，地址线 36位，寻址范围236B 工作频率达200MHz
• 微处理器µP（MP） CPU=运算器和控制 器 一块芯片
• 微型计算机µC（MC）=微处理器+适量内 存+I/O接口电路
• 三大公司陆续推出16位微处理器，如Intel 8086的集成度29000晶体管/片，Z8000的 集成度17500晶体管/片，MC68000的集成 度68000晶体管/片。基本指令执行时间为 0.5µs
• 各项性能指标看，比第二代微处理器提高 很多，已达到或超过原来中、低档小型机 的水平。
第一款商用微处理器：4004只能称为世界上第一款商 用处理器，而不是世界上第一款微处理器。第一款微 处理器应该是美国军方研制，用于F-14雄猫战机中由 6颗晶片组成的中央空气数据计算机：CADC （CenterAir Data Computer），虽然它的构造比 4004还要简单，速度只有9.15KHz。
• 1985年Intel公司 80386有两种结构： 80386SX和80386DX。 80386SX内部结构 为32位，外部数据总线为16位，采用 80287作协处理器，指令系统与80286兼容。
• 80386DX内部结构、外部数据总线皆为32 位，采用80387作为协处理器
• 80486 它相当于把80386、80387、8KB高 速缓冲存储器集成在一块芯片上
• 5、第五代（1993年后）64位高档微处理器
• Pentium（80586、P5），它的外部数工作频率为66MHz
• 6、第六代（1995年后）64位高档微处理器
• PentiumPro（P6），采用0.6µm工艺，集 成度550万只晶体管。数据线64位，地址线 36位，寻址范围236B 工作频率达200MHz
• 微处理器µP（MP） CPU=运算器和控制 器 一块芯片
• 微型计算机µC（MC）=微处理器+适量内 存+I/O接口电路
第1章 单片微型计算机概述
5
中国的单片机现状
1. 台湾华邦 2. 台湾凌阳 3. 海尔 4. 珠海建荣科技
6
1.3 单片机的特点
（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、 性价比高。
（2）数据大都在单片机内部传送，运行速 度快，抗干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系 统。 （4）应用广泛，既可用于工业自动控制等 场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用 电器等领域。
7
8
微机与单片机的区别
单片机为专用系统，即每 个单片机可能不同。 无操作系统，只有用户软 件，面向控制。 用户软件固化在ROM中， 不能变化。 无标准外设，只有少量按 键和显示装置。 设计时需借助仿真器、编 程器和PC等工具。 微机为通用系统，即每个 PC基本相似。 有操作系统，也有用户软 件，面向计算。 用户软件运行在RAM，可 定制。 有标准外设，如键盘、显 示器等。 直接在操作系统之上设计 程序。
码 美 表国 标 准 信 息 交 换
1束放映
返回本章首页
1、什么叫单片机 （SCM）？ 将CPU、存储器、总 线、I/O接口电路等部 件集成在一个芯片内。
单片计算机 （单个 IC）
单片机系统
用户软件
即单片机
CPU
内存
接口电路
外设
3
2、从单片机用途看，单片机也称为MCU, 或嵌入式系统。
嵌入式系统
单片机温 控系统
4
单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性 价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智 能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到 广泛应用。 单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发 展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发 了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。 单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机 里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。
单片微型计算机原理与设计1章PPT课件
单片微型计算机的应用领域
智能仪表
单片机可以用于实现各种智能 仪表的测控和数据处理，如水
表、电表、燃气表等。
工业控制
单片机在工业控制领域中有着 广泛的应用，如自动化生产线 、机器人等。
智能家居
单片机可以用于实现各种智能 家居设备的控制和监测，如智 能门锁、智能照明等。
物联网
单片机作为嵌入式系统的核心 ，在物联网中发挥着重要的作 用，如传感器节点、智能网关
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统利用单片微型计 算机实现生产过程的自动化和智能化。
工业自动化控制系统还包括机器人、 自动化流水线等设备，这些设备通过 与单片微型计算机的连接，实现了高 效、精准的生产控制。
单片微型计算机在工业自动化控制系 统中扮演着重要的角色，它可以对生 产设备进行实时监测和控制，提高生 产效率和产品质量。
等。
02
单片微型计算机的基本组成
中央处理器
01
中央处理器（CPU）是 单片微型计算机的核心 部件，负责执行指令和 处理数据。
02
CPU由算术逻辑单元、 控制单元和寄存器组等 组成，通过内部总线连 接在一起。
03
CPU按照程序指令的要 求，对数据进行运算、 传输和存储等操作，并 输出结果。
04
CPU的性能指标主要包 括运算速度、字长和指 令集等。
单片微型计算机原理与设计1 章ppt课件
• 单片微型计算机概述 • 单片微型计算机的基本组成 • 单片微型计算机的工作原理
• 单片微型计算机的设计方法 • 单片微型计算机的实际应用案例
01
单片微型计算机概述
单片微型计算机的定义
• 单片微型计算机，也称为单片机，是一种集成了微处理器、存 储器、输入输出接口等功能的集成电路芯片。它具有体积小、 功耗低、可靠性高等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。
第1章单片微型计算机基础知识课件
第一章 第一节
1.1.2 单片机发展概况
第一阶段（1974～1978）：初级单片机阶段。以Intel公司
的MCS-48为代表。这个系列的单片机在片内集成了8位CPU、并行I/O口、 8位定时/计数器、RAM等，无串行I/O口，寻址范围不大于４Ｋ。
第二阶段（1978～1983）：高性能单片机阶段。以MCS-
(6)科学研究 小到实验测控台，大到卫星、运
载火箭，单片机都发挥着极其重要的作用。 (7) 国防现代化 各种军事装备管理通信系统都
有单片机深入其中。
2. 单片机的应用特点 (1) 面向控制的应用
由于单片机内部采用了微控制技术，其结构及功能均 按自动控制的要求设计，因而主要应用于控制领域。微控 制技术从根本上改变了传统的控制系统设计思想，它通过 对单片机编程的方法代替由模拟电路或数字电路实现的大 部分控制功能，是对传统控制方式的一次革命。
CPU为16位以外，还采用了新颖的寄存器堆/逻辑部件（RALU），片内 RAM和ROM的容量进一步增大，片内ROM为8KB甚至更大且可以加密， 片内还带有高速输入输出部件、多通道10位A/D转换器，具有８级中断 等。近年来，32位单片机也已进入实用阶段。
1.1.3 单片机的应用及发展
1. 单片机的应用领域 (1) 生产自动化 自动化生产线、机器手、数控机床
32
2×16
5
4KB R0M
128
32
2×16
5
4KB EPR0M
128
32
2×16
5
无
256
32
3×16
6
8KB R0M
256
32
3×16
6
8KB EPROM
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
按微处理器位数分类
4位机、8位机 、16位机 、32 位机等
1.3 单片微型计算机发展概况
一阶段：初级阶段MCS－48：8048、8748、8035
无串行口、中断简单、寻址<4K、定时器8位
二阶段：高性能阶段MCS－51：8031、8051、8751
多级中断、有串行口、寻址能力达64K、定时器16位
1.2单片微型计算机
CPU 存 储 器 I/O 接 口 I/O 接 口 I/O设备 输出
AB DB CB
微型计算机：
I/O设备 输入
一种多片系统，由CPU、ROM、 RAM、I/O等通过电路板上总线连接成一体 的完整计算机。
CPU：中央处理器 总线结构： 连接以CPU为核心的各集成电路（三总线结构）
单片机本身没有开发编程的能力，所以必须借助开发工具。 硬开发工具:各种编程器、仿真器等编程开发设备； 软开发工具:各种编辑、汇编、模拟调试等工具软件。 开发过程：总体设计、硬件设计、制板与安装、软件设计、 调试运行。
硬件仿真调试：借助各种实时仿真器，对程序进行联机运行 调试，从而发现程序中的错误并改正。
专用型
发展趋势：
大容量、高性能、外围电路内装化、高可 靠性、多功能、低电压、低功耗 CPU 、总线宽度 存储器容量、类型 89C55内部集成20k字节存储器 闪速存储器（89C51、89C52)
程序保密 片内I/O电路的增强：驱动能力、种类和功能改进、片内 资源齐全 缩小体积，降低功耗 ：CMOS省电
是各类信息传送的公用通道
CPU在不同瞬间输入/输出不同，输入/输出共用总线
AB DB CB
单片机：单片机微型计算机是将CPU、RAM/ROM、I/O接口电路集成在一片 集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机
单片机是微型计算机的一个重要分支，多应用于检测和控制系统。
几种单片机封装形式
单片机特点
微型计算机基础知识
CPU ：微型机核心
运算器： ALU（算术逻辑单元）---算术 、逻辑运算
控制器 ： 指令寄存器、指令译码器、累加器A 根据指令要求，对各部件发出控制信息，使他 们协调工作，对整个系统进行控制
各种寄存器：用来存放数据 标志寄存器(PSW)
寄存器组 (暂存)
程序计数器(PC)
三阶段：16位、32位单片机
数据位长 4816 32位。
MCS-51的广泛应用：最早认识，软件/硬件资料丰富
各公司推出多种51兼容机型
51系列兼容
MCS-51指INTEL公司的51机型
基本型
8031 8051 8751
增强型
8032 8052 8752
低功耗型
80C51 87C51
总线
三种总线
地址总线AB：单向 数据总线DB：双向 控制总线CB：每一条控制线有固定方向 输入/输出接口、 存储器与数据总线DB相连需用三态门控制， 否则同时向总线传数据会造成数据混乱。
CPU与AB、CB 之间可不用三态门控制
注意在单片机中： ROM：只读存储器，程序存储器
RAM：随机存储器，数据存储器
地址总线 AB
地 址 译 码
存储体
RAM（ROM）
WR
RD CS 控制
驱动输入/ 输出电路
读出/写入(读写信号RD、WR控制)
片选信号CS 地址总线AB输入地址 数据总线DB输入、输出数据
数据总线 DB
I/O接口（输入/输出接口）
结构上与存储器单元类似 各接口寄存器（称为端口）有相应地址
单片机与接口技术
李
琦
单片微型计算机概述
1.1 微型计算机系统概念
1.2 单片微型计算机定义和特点
1.3 单片微型计算机发展概况
1.4 单片机的应用特点
1.5单片机的开发与应用方法简述
1.1 微型计算机系统概念
系统软件 应用软件 程序设计语言
微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系
体积小、功耗低、性价比高。 数据大都在单片机内部传送，抗干扰能力强，可靠性高。 结构灵活，应用广泛。
别名：
微控制器 MCU （国外常用） 嵌入式控制器
按用途分类
通用型 把可开发的资源全部提供给用户（ROM、RAM、I/O等) MCS-51单片机
专用型 专门针对某些用途制作的单片机
软件模拟仿真调试：借助PC机系统，利用仿真调试工具软件 来进行目标程序的运行调试。
仿真器
编程器
单片机微机仿真实验系统
一般测量控制系统
•设计指标
•芯片选型
被测信号 处理电路 键盘 电路 存储器 单 片 机 输出控 制电路 显示电路
•资源分配
•系统设计
存储器（主存、内存）
用来存放程序和数据
存储器单元
数据形式：二进制数 8位二进制计一个字节， 一个内存单元存放一个字节
容量： 包含内存单元的数量、 字节为单位
8K个单元：8K×8位
存储单元地址：每个内存单元都有不同的地址
N条地址线 ：容量<=2N
地址线
地 址 译1
1.4 单片机的应用
工业检测、控制应用 智能仪器仪表 消费类电子产品（专用单片机） 通信设备、调制解调器 多机分布式系统（重要方向）
应用空间大：工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和 通信产品、军事装备等领域。 总之，广泛应用于民品、工品、军品等领域。
1.5单片机的开发与应用方法简述