单片机原理及应用课件第1章 概述

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第1章 概 述
• 嵌入式系统的发展
第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制系统。这种 系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中， 一般没有操作系统的支持，通过汇编语言程序对系统进 行直接控制，结束后清除内存。
主要特点：系统结构和功能相对单一，处理效率较低， 存储容量较小。由于这类系统操作使用简便、价格低廉， 在国内工业领域应用较为普遍，但远远不能适应现代工 业控制和新兴的信息家电等领域需要。
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第1章 概 述
(3) I/O接口
• 通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠 标、打印机、硬盘、光盘等)。用户通过标准总线连接外设， 能达到即插即用。
• 单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很
多。单片机的I/O接口实际上是向用户提供的与外设连接的物
理界面。用户对外设的连接要设计具体的接口电路，需有熟练
的接口电路设计技术。
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第1章 概 述
单片机与嵌入式系统
• 嵌入式系统定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础， 并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作 系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现 对其他设备的控制、监视或管理等功能。
单片机原理及应用
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第1章 概 述
第1章 概 述
1.1 课程简介 1.2 单片机的基本概念 1.3 单片机的发展概况 1.4 单片机的特点及应用 1.5 常用单片机系列介绍
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第1章 概 述
1.1 单片机的基本概念
名词解释
中央处理器（CPU）
中央处理器（Central Processing Unit）的缩写，即CPU，CPU 是电脑中的核心配件，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算 机软件中的数据。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编 程 。（强调：CPU并不是一台完整的计算机）
单片机
全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或微控制器 (Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)
将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件
集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
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第1章 概 述
单片机与微型计算机的区别
图1.1 微机.组成结构框图
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第1章 概 述
图1.2 单片机组成框图
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第1章 概 述 (1) 单板机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路以及简 单的输入/输出设备组装在一块印刷电路板上，称其为单板微型 计算机，简称单板机。
(2) 单片机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应 实时控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称 单片机。
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第1章 概 述
第四阶段是以嵌入式Internet为标志的嵌入式系统，这是 一个正在迅速发展的阶段。
目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随 着Internet的发展和Internet技术与信息家电、工业控制 技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将 代表着嵌入式技术的真正未来。
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第1章 概 述
第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为 核心的嵌入式系统。 主要特点：CPU种类繁多，通用性较弱；系统开销小， 效率高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用 软件较专业；系统主要用于控制系统负载以及监控应 用程序运行。
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第1章 概 述
第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。 主要特点：嵌入式系统能运行于不同类型的微处理器 上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具 有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设 备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面 的功能；具备大量应用程序接口(API)，开发应用程序 简单；嵌入式应用软件丰富。
(3) 微型计算机：微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路由总 线有机地连接在一起的整体，称为微型计算机。
(4) 微型计算机系统：微型计算机与外围设备、电源、系统软
件一起构成的系统，称为微型计算机系统。
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第1章 概 述
单片机与通用微机部件区别
(1) 微处理器（CPU）的区别
• 通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理 功能、计算速度和精度的进一步提高。例如，现今微机的CPU 都支持浮点运算，采用流水线作业，并行处理、多级高速缓冲 (Cache)技术等。CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz)，字长普遍达 到32位。
4位单片机主要用于家用电.器、电子玩具等。
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第1章 概 述
2．8位单片机阶段
1976年9月，美国Intel公司首先推出了MCS-48系列8位单片 机以后，单片机发展进入了一个新的阶段，8位单片机纷纷应运 而生。例如，莫斯特克(Mostek)和仙童(Fairchild)公司共同合作生 产的3870(F8)系列，摩托罗拉(Motorola)公司的6801系列等。
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第1章 概 述
1.2 单片机的发展概况
1.2.1Байду номын сангаас数据总线位数的发展
1．4位单片机阶段
自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS1000后，各个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国 家半导体公司(National Semiconductor)的COP402系列，日本电 气公司(NEC)的μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的 PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，富士通公司的MB88 系列等。
• 单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，
所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速
度和精度也相对要低一些。例如，现在的单片机产品的CPU大
多不支持浮点运算，CPU还采用串行工作方式 。 字长一般为4
位、8位。
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第1章 概 述
(2) 存储器区别 • 通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对 数据的存取速度。现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB)， 存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。 • 单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接 在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻 址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。