《单片机原理及应用》ppt课件
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• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
AVR系列
ARM系列
具有高性能、低功耗、先进的指令集和丰 富的外设接口等特点，适用于对性能要求 较高的应用场景。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和强 大的扩展能力等特点，适用于各种高端应用 场景，如智能手机、平板电脑等。
02
单片机基本原理
Chapter
微处理器结构与工作原理
01
02
03
微处理器基本构成
利用串行通信实现多个单片机之 间的数据传输，构建分布式控制 系统。
利用串行通信接口连接传感器或 执行器，实现数据的采集与处理 功能。
06
单片机系统扩展与外围设备配 置
Chapter
系统扩展方法及总线结构
并行扩展
通过并行接口与单片机连接，实 现数据的高速传输和处理。
串行扩展
利用串行通信协议，实现远距离 、低速数据传输。
编程实现
通过编程设置单片机的串口参数，如波特率、数据位、停止位等 ，实现数据的发送和接收。
串行通信扩展应用实例
通过串行通信将单片机的数据发 送给远程上位机，实现远程监控 和控制。
结合无线通信模块，如蓝牙、 WiFi等，将串行通信转换为无线 通信方式，拓宽应用范围。
多机通信 远程监控
数据采集与处理 无线通信扩展
3
指令格式与编码
指令的组成、操作码与操作数的编码方式等。
汇编语言程序设计方法
汇编语言基本概念
汇编语言、汇编器、链接器等定 义及作用。
01
02
程序结构与设计
03
顺序结构、分支结构、循环结构 等程序结构的设计方法。
04
伪指令与宏指令
伪指令的功能及使用，宏指令的 定义、调用及参数传递等。
子程序设计与调用
系统扩展方法及总线结构
数据总线
用于在单片机与外围设备之间传输数据。
地址总线
用于指定外围设备的地址。
控制总线
用于传输控制信号，如读写信号、片选信号等。
外围设备配置原则与选型建议
功能性
根据实际需求选择具备相应功能的外 围设备。
兼容性
确保所选外围设备与单片机型号及接 口兼容。
外围设备配置原则与选型建议
01
02
方案选择
根据需求选择合适的单片机型号和外 围器件，设计系统总体架构。
03
硬件设计
绘制电路原理图，进行PCB设计，完 成硬件制作与调试。
系统测试
对整个应用系统进行测试，包括功能 测试、性能测试、可靠性测试等，确 保系统满足设计要求。
05
04
软件设计
编写单片机程序，实现系统功能，包 括初始化、中断处理、数据处理等。
中断优先级
当有多个中断源同时请求中断时，CPU根据中断 源的轻重缓急进行处理的顺序。
中断源
引起中断的原因或发出中断请求的来源，如定时 器溢出、外部设备请求等。
中断响应过程
包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回 四个阶段。
定时/计数器工作原理及应用实例
01 02
定时/计数器工作原理
单片机内部集成的定时/计数器实质上是一个可编程计数器，通过对计 数器的计数脉冲进行分频和计数，可以实现定时、延时、测量频率和产 生波形等功能。
03
பைடு நூலகம்
接口标准定义了物理层和数据链路层的规范，如引脚定义、电
平标准、数据格式等。
串行通信接口电路设计与实现
接口电路设计
设计串行通信接口电路需要考虑电平转换、阻抗匹配、信号隔离 等问题，以确保数据的可靠传输。
接口芯片选型
根据实际需求选择合适的接口芯片，如MAX232、MAX485等 ，实现TTL电平与通信协议电平之间的转换。
包括运算器、控制器和寄 存器等部件，实现指令的 取指、译码、执行等过程 。
工作原理
基于时钟信号，按照指令 周期、机器周期和时钟周 期进行工作，完成数据的 处理和控制任务。
指令系统
包含数据传送、算术运算 、逻辑运算、控制转移和 位操作等指令，实现各种 功能。
存储器类型及访问方式
存储器类型
包括程序存储器和数据存储器，分别用于存放程 序和数据。
接口电路设计
根据外设的特性和要求， 设计合适的接口电路，实 现单片机与外设的可靠连 接和数据传输。
03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令系统概述及寻址方式
1 2
指令系统基本概念
指令、指令集、指令系统等定义及关系。
寻址方式
立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、 相对寻址等寻址方式的原理及应用。
中断服务程序一般由中断入口、现场 保护、中断处理、现场恢复和中断返 回等部分组成。
中断服务程序编写步 骤
首先确定中断源和中断类型，然后编 写对应的中断服务程序，并在主程序 中开启中断和设置中断优先级。在编 写中断服务程序时，需要注意现场保 护和恢复，避免中断嵌套和中断丢失 等问题。同时，为了提高系统的实时 性和可靠性，还需要对中断服务程序 进行优化和调试。
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的 8位单片机，再到90年代的高性能16位、32位单片 机，单片机的性能不断提高，应用领域也不断扩展 。
单片机应用领域
如智能照明、智能安 防、智能家电等。
如车身控制、发动机 控制、安全系统等。
工业控制
智能家居
医疗设备
汽车电子
物联网
如电机控制、温度控 制、过程控制等。
、血糖仪等。
单片机应用系统调试技巧
硬件调试技巧
使用示波器、逻辑分析仪等仪器对硬件信号进行测试和 分析。 对电源电路、时钟电路等关键部分进行重点检查。
单片机应用系统调试技巧
01 利用LED灯、蜂鸣器等简单外设进行故障定位。
02
软件调试技巧
03 使用仿真器进行在线仿真调试，观察程序运行过 程中的变量变化和寄存器状态。
访问方式
采用直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等方式， 实现对存储器的读写操作。
存储器扩展技术
通过外部扩展存储器芯片，增加单片机的存储容 量。
输入输出端口与外设接口
输入输出端口
提供单片机与外部设备的 数据传输通道，实现数据 的输入和输出。
外设接口
包括串行接口、并行接口 、中断接口等，用于连接 外部设备和实现数据传输 控制。
单片机应用系统调试技巧
01
利用单片机的串行通信功能，将 程序运行过程中的关键信息输出 到上位机进行分析。
02
采用模块化设计思想，将复杂问 题分解为多个简单问题逐一解决 。
THANKS
感谢观看
中断服务程序
中断的基本概念、中断向量表 、中断服务程序的编写等。
04
中断系统与定时/计数器应用
Chapter
中断系统基本概念及工作原理
中断定义
指单片机在执行程序过程中，由于内部或外部事 件引起CPU暂时停止当前正在执行的程序，而转 去执行处理该事件的中断服务程序，处理完后又 返回原程序被中断处继续执行的过程。
实现功能
实时监测环境温度并在LCD上显 示。
实现功能
通过红外遥控器或手机APP远程 控制家居电器的开关状态。
外围设备配置
红外遥控器、继电器模块、无线 通信模块等。
案例二
基于单片机的智能家居控制系统
07
单片机应用系统设计与实践
Chapter
应用系统设计流程与方法
需求分析
明确系统要实现的功能和性能指标， 包括输入/输出信号、控制精度、实时 性要求等。
《单片机原理及应用》ppt课件
目录
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口与扩展应用 • 单片机系统扩展与外围设备配置 • 单片机应用系统设计与实践
01
单片机概述
Chapter
单片机定义与发展
定义
单片机是一种集成电路芯片，将微处理器、存储器 、输入输出接口等计算机主要部件集成在一块芯片 上，构成一个完整的微型计算机。
05
串行通信接口与扩展应用
Chapter
串行通信基本概念及协议
串行通信定义
01
串行通信是一种异步通信方式，数据在传输过程中按位进行传
送，适用于远距离、低速率的通信场合。
串行通信协议
02
常见的串行通信协议包括RS-232、RS-422、RS-485等，它们
规定了数据传输的格式、速率、距离等参数。
串行通信接口标准
定时/计数器应用实例
如实现LED闪烁、蜂鸣器响铃、电机控制、数据传输的波特率发生器等 。
03
定时/计数器模式设置
根据应用需求，可以设置定时/计数器的工作模式，如定时模式、计数
模式、自动重装载模式等。
中断服务程序编写方法
中断向量表
中断服务程序结构
中断向量表是存放中断服务程序入口 地址的表格，当发生中断时，CPU根 据中断类型自动跳转到对应的中断服 务程序入口地址。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
AVR系列
ARM系列
具有高性能、低功耗、先进的指令集和丰 富的外设接口等特点，适用于对性能要求 较高的应用场景。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和强 大的扩展能力等特点，适用于各种高端应用 场景，如智能手机、平板电脑等。
02
单片机基本原理
Chapter
微处理器结构与工作原理
01
02
03
微处理器基本构成
利用串行通信实现多个单片机之 间的数据传输，构建分布式控制 系统。
利用串行通信接口连接传感器或 执行器，实现数据的采集与处理 功能。
06
单片机系统扩展与外围设备配 置
Chapter
系统扩展方法及总线结构
并行扩展
通过并行接口与单片机连接，实 现数据的高速传输和处理。
串行扩展
利用串行通信协议，实现远距离 、低速数据传输。
编程实现
通过编程设置单片机的串口参数，如波特率、数据位、停止位等 ，实现数据的发送和接收。
串行通信扩展应用实例
通过串行通信将单片机的数据发 送给远程上位机，实现远程监控 和控制。
结合无线通信模块，如蓝牙、 WiFi等，将串行通信转换为无线 通信方式，拓宽应用范围。
多机通信 远程监控
数据采集与处理 无线通信扩展
3
指令格式与编码
指令的组成、操作码与操作数的编码方式等。
汇编语言程序设计方法
汇编语言基本概念
汇编语言、汇编器、链接器等定 义及作用。
01
02
程序结构与设计
03
顺序结构、分支结构、循环结构 等程序结构的设计方法。
04
伪指令与宏指令
伪指令的功能及使用，宏指令的 定义、调用及参数传递等。
子程序设计与调用
系统扩展方法及总线结构
数据总线
用于在单片机与外围设备之间传输数据。
地址总线
用于指定外围设备的地址。
控制总线
用于传输控制信号，如读写信号、片选信号等。
外围设备配置原则与选型建议
功能性
根据实际需求选择具备相应功能的外 围设备。
兼容性
确保所选外围设备与单片机型号及接 口兼容。
外围设备配置原则与选型建议
01
02
方案选择
根据需求选择合适的单片机型号和外 围器件，设计系统总体架构。
03
硬件设计
绘制电路原理图，进行PCB设计，完 成硬件制作与调试。
系统测试
对整个应用系统进行测试，包括功能 测试、性能测试、可靠性测试等，确 保系统满足设计要求。
05
04
软件设计
编写单片机程序，实现系统功能，包 括初始化、中断处理、数据处理等。
中断优先级
当有多个中断源同时请求中断时，CPU根据中断 源的轻重缓急进行处理的顺序。
中断源
引起中断的原因或发出中断请求的来源，如定时 器溢出、外部设备请求等。
中断响应过程
包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回 四个阶段。
定时/计数器工作原理及应用实例
01 02
定时/计数器工作原理
单片机内部集成的定时/计数器实质上是一个可编程计数器，通过对计 数器的计数脉冲进行分频和计数，可以实现定时、延时、测量频率和产 生波形等功能。
03
பைடு நூலகம்
接口标准定义了物理层和数据链路层的规范，如引脚定义、电
平标准、数据格式等。
串行通信接口电路设计与实现
接口电路设计
设计串行通信接口电路需要考虑电平转换、阻抗匹配、信号隔离 等问题，以确保数据的可靠传输。
接口芯片选型
根据实际需求选择合适的接口芯片，如MAX232、MAX485等 ，实现TTL电平与通信协议电平之间的转换。
包括运算器、控制器和寄 存器等部件，实现指令的 取指、译码、执行等过程 。
工作原理
基于时钟信号，按照指令 周期、机器周期和时钟周 期进行工作，完成数据的 处理和控制任务。
指令系统
包含数据传送、算术运算 、逻辑运算、控制转移和 位操作等指令，实现各种 功能。
存储器类型及访问方式
存储器类型
包括程序存储器和数据存储器，分别用于存放程 序和数据。
接口电路设计
根据外设的特性和要求， 设计合适的接口电路，实 现单片机与外设的可靠连 接和数据传输。
03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令系统概述及寻址方式
1 2
指令系统基本概念
指令、指令集、指令系统等定义及关系。
寻址方式
立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、 相对寻址等寻址方式的原理及应用。
中断服务程序一般由中断入口、现场 保护、中断处理、现场恢复和中断返 回等部分组成。
中断服务程序编写步 骤
首先确定中断源和中断类型，然后编 写对应的中断服务程序，并在主程序 中开启中断和设置中断优先级。在编 写中断服务程序时，需要注意现场保 护和恢复，避免中断嵌套和中断丢失 等问题。同时，为了提高系统的实时 性和可靠性，还需要对中断服务程序 进行优化和调试。
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的 8位单片机，再到90年代的高性能16位、32位单片 机，单片机的性能不断提高，应用领域也不断扩展 。
单片机应用领域
如智能照明、智能安 防、智能家电等。
如车身控制、发动机 控制、安全系统等。
工业控制
智能家居
医疗设备
汽车电子
物联网
如电机控制、温度控 制、过程控制等。
、血糖仪等。
单片机应用系统调试技巧
硬件调试技巧
使用示波器、逻辑分析仪等仪器对硬件信号进行测试和 分析。 对电源电路、时钟电路等关键部分进行重点检查。
单片机应用系统调试技巧
01 利用LED灯、蜂鸣器等简单外设进行故障定位。
02
软件调试技巧
03 使用仿真器进行在线仿真调试，观察程序运行过 程中的变量变化和寄存器状态。
访问方式
采用直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等方式， 实现对存储器的读写操作。
存储器扩展技术
通过外部扩展存储器芯片，增加单片机的存储容 量。
输入输出端口与外设接口
输入输出端口
提供单片机与外部设备的 数据传输通道，实现数据 的输入和输出。
外设接口
包括串行接口、并行接口 、中断接口等，用于连接 外部设备和实现数据传输 控制。
单片机应用系统调试技巧
01
利用单片机的串行通信功能，将 程序运行过程中的关键信息输出 到上位机进行分析。
02
采用模块化设计思想，将复杂问 题分解为多个简单问题逐一解决 。
THANKS
感谢观看
中断服务程序
中断的基本概念、中断向量表 、中断服务程序的编写等。
04
中断系统与定时/计数器应用
Chapter
中断系统基本概念及工作原理
中断定义
指单片机在执行程序过程中，由于内部或外部事 件引起CPU暂时停止当前正在执行的程序，而转 去执行处理该事件的中断服务程序，处理完后又 返回原程序被中断处继续执行的过程。
实现功能
实时监测环境温度并在LCD上显 示。
实现功能
通过红外遥控器或手机APP远程 控制家居电器的开关状态。
外围设备配置
红外遥控器、继电器模块、无线 通信模块等。
案例二
基于单片机的智能家居控制系统
07
单片机应用系统设计与实践
Chapter
应用系统设计流程与方法
需求分析
明确系统要实现的功能和性能指标， 包括输入/输出信号、控制精度、实时 性要求等。
《单片机原理及应用》ppt课件
目录
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口与扩展应用 • 单片机系统扩展与外围设备配置 • 单片机应用系统设计与实践
01
单片机概述
Chapter
单片机定义与发展
定义
单片机是一种集成电路芯片，将微处理器、存储器 、输入输出接口等计算机主要部件集成在一块芯片 上，构成一个完整的微型计算机。
05
串行通信接口与扩展应用
Chapter
串行通信基本概念及协议
串行通信定义
01
串行通信是一种异步通信方式，数据在传输过程中按位进行传
送，适用于远距离、低速率的通信场合。
串行通信协议
02
常见的串行通信协议包括RS-232、RS-422、RS-485等，它们
规定了数据传输的格式、速率、距离等参数。
串行通信接口标准
定时/计数器应用实例
如实现LED闪烁、蜂鸣器响铃、电机控制、数据传输的波特率发生器等 。
03
定时/计数器模式设置
根据应用需求，可以设置定时/计数器的工作模式，如定时模式、计数
模式、自动重装载模式等。
中断服务程序编写方法
中断向量表
中断服务程序结构
中断向量表是存放中断服务程序入口 地址的表格，当发生中断时，CPU根 据中断类型自动跳转到对应的中断服 务程序入口地址。