ch01 单片机概述
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1_凌阳单片机课件 ch1
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第一章结束！
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1.2 单片机系统的应用
工业 控制 领域
数据 采集 领域
智能 仪表 及接口
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各类 功能 模块
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1.3 凌阳单片机简介
1.3.1 8位单片机
凌阳8位单片机的CPU内核均为6502兼容型。凌阳8位单片机 分为四种：SPL系列，SPC系列，SPF系列以及其它系列。
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1.4 内容安排
本书分为上下两篇，第2章到第5章为上篇，第6章到第10章为 下篇，第11章是实验指导。上篇主要讲凌阳单片机的原理和集成 开发；下篇主要是凌阳单片机的应用。
上篇分别介绍SPCE061A和SPMC75系列凌阳单片机的硬件结 构、指令系统、集成开发环境IDE和精简开发板-61板。下篇分 为以SPMC75F2413A单片机为核心的或以SPCE061A为核心的侯 媛彬教授指导的三篇本科优秀毕业设计论文、凌阳单片机在大学 生电子竞赛中的应用、凌阳单片机在电子产品中的应用实例。其 中优秀毕业设计论文一篇“模糊全自动微机控制模拟洗衣机设计” 获陕西省自动化学会2008年首届本科毕业设计大赛一等奖、另一 篇“基于嵌入式煤矿浴室三维定位模拟系统设计与制作” 2011 年获陕西省自动化学会第四届本科毕业设计大赛特等奖。
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单片机主要特点： 可靠性高
性价比高
体积小易于构成 嵌入式系统
单片机特点
完备的软硬件 开发手段
专用性强
选择灵活
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1.1.2 单片机的发展
ch01 第一章 简介.
MCS-51 單晶片的比較 8052 系單晶片
8 位元 8KB 最大可擴充至 64KB 256 bytes 最大可擴充至 64KB 有 可位元定址，4 組 (P0、P1、P2、P3) 3 組 (T0、T1、T2) 6組 (INT0、INT1、T0~T2、RXD 或 TXD) 1 組全雙工 UART
8051 系單晶片
第一章 简介
1.1 微电脑基本结构 1.2 单芯片微电脑 1.3 MCS-51 单芯片微电脑
1
1.1 微电脑基本结构
微电脑基本结构
記憶體單元
輸入單元
算術邏輯單元
輸出單元
資料匯流排 控制匯流排
控制單元
2
1.2 单芯片微电脑
单芯片微电脑
体积小
使用简单 硬件接线容易 扩充性佳
3
1.3 MCS-51 单芯片微电脑
MCS-51 单芯片微电脑
无ROM型单芯片 PROM型单芯片 EPROM 型单芯片 Flash ROM 型单芯片
4
1.3 MCS-51 单芯片微电脑
表1-1 項目
控制晶片 內部程式記憶體 外部程式記憶體 內部資料記憶體 外部資料記憶體 布林運算能力 I/O 埠 計時/計數器 中斷源 串列埠 8 位元 4KB 最大可擴充至 64KB 128 bytes 最大可擴充至 64KB 有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
物联网创新中心
National Taiwan University of Science and Technology
台 湾 科 技 大 学
6
可位元定址，4 組 (P0、P1、P2、P3) 2 組 (T0、T1) 5組 (INT0、INT1、T0、T1、RXD 或 TXD) 1 組全雙工 UART
单片机基础教程第一章概述
存储器
存储器是单片机中用于存储程序代码 和数据的部件。根据其作用和特点， 可以分为程序存储器和数据存储器。
存储器的容量决定了单片机能够存储的 程序代码和数据的大小，常见的存储器 容量有64KB、128KB、256KB等。
程序存储器用于存储程序代码，如汇 编语言或C语言编写的程序。数据存 储器用于存储临时数据或工作变量。
单片机基础教程第一 章概述
目录
• 单片机简介 • 单片机的基本组成 • 单片机的工作原理 • 单片机的学习方法与建议
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
单片机是一种集成电路芯片，集成了中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块，具有微型化、 集成度高、可靠性强的特点。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块集成在一块芯片上， 实现了微型化、集成度高、可靠性强的特点。单片机可以通过编程实现各种数字和模拟信号的处理和控制，广泛 应用于工业控制、智能仪表、智能家居等领域。
令、控制指令等。
单片机指令中操作数的寻 址方式，如直接寻址、间 接寻址、寄存器寻址等。
指令执行周期
单片机执行一条指令所 需的时间，通常以机器 周期或时钟周期表示。
指令格式
单片机的指令格式，包 括操作码和操作数等部
分。
单片机的编程语言
01
02
03
汇编语言
使用助记符和符号表示指 令，易于理解和记忆。
C语言
学习单片机编程语言
实践应用与项目开发
根据所使用的单片机型号和开发环境，学 习相应的编程语言和开发工具，如C语言、 汇编语言等。
通过实践应用和项目开发，加深对单片机 应用的理解，提高实际操作能力和解决问 题的能力。
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
CH01自动控制系统简介
03
状态空间法设计原理及步骤
设计状态反馈控制器或输出反馈控制 器，以满足系统性能指标要求。
通过仿真或实验验证控制器的性能。
PART 06
自动控制系统的应用实例
工业过程自动化控制实例
化工过程自动化
电力系统自动化
通过自动控制系统实现化学反应的温 度、压力、流量等参数的实时监测和 调节，确保产品质量和生产安全。
智能家居
随着智能家居的兴起，自动控制系统也应用于家庭环境中 ，如智能照明、智能空调、智能安防等，提供了更加舒适 和便捷的生活体验。
PART 02
自动控制系统的基本原理
控制系统的数学模型
01
02
03
微分方程模型
描述系统动态行为的数学 形式，通过求解微分方程 可以得到系统的输出响应。
传递函数模型
在复数域中描述系统输入 输出关系的数学模型，便 于进行系统分析和设计。
线性控制系统与非线性控制系统
线性控制系统
线性控制系统是一种满足叠加原理和齐次性 的控制系统。它的输出信号与输入信号之间 呈线性关系，且系统的动态特性可以用线性 微分方程来描述。因此，线性控制系统具有 简单、易于分析和设计的优点。
非线性控制系统
非线性控制系统是一种不满足叠加原理和齐 次性的控制系统。它的输出信号与输入信号 之间呈非线性关系，且系统的动态特性需要 用非线性微分方程来描述。因此，非线性控 制系统具有复杂、难以分析和设计的缺点， 但在某些特定情况下，非线性控制系统可以
应用领域及意义
工业自动化
自动控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，如生产 线自动化、机器人控制、过程控制等，提高了生产效率和 产品质量。
交通运输
自动控制系统在交通运输领域的应用包括智能交通系统、 自动驾驶汽车、列车自动控制等，提高了交通效率和安全 性。
状态空间法设计原理及步骤
设计状态反馈控制器或输出反馈控制 器，以满足系统性能指标要求。
通过仿真或实验验证控制器的性能。
PART 06
自动控制系统的应用实例
工业过程自动化控制实例
化工过程自动化
电力系统自动化
通过自动控制系统实现化学反应的温 度、压力、流量等参数的实时监测和 调节，确保产品质量和生产安全。
智能家居
随着智能家居的兴起，自动控制系统也应用于家庭环境中 ，如智能照明、智能空调、智能安防等，提供了更加舒适 和便捷的生活体验。
PART 02
自动控制系统的基本原理
控制系统的数学模型
01
02
03
微分方程模型
描述系统动态行为的数学 形式，通过求解微分方程 可以得到系统的输出响应。
传递函数模型
在复数域中描述系统输入 输出关系的数学模型，便 于进行系统分析和设计。
线性控制系统与非线性控制系统
线性控制系统
线性控制系统是一种满足叠加原理和齐次性 的控制系统。它的输出信号与输入信号之间 呈线性关系，且系统的动态特性可以用线性 微分方程来描述。因此，线性控制系统具有 简单、易于分析和设计的优点。
非线性控制系统
非线性控制系统是一种不满足叠加原理和齐 次性的控制系统。它的输出信号与输入信号 之间呈非线性关系，且系统的动态特性需要 用非线性微分方程来描述。因此，非线性控 制系统具有复杂、难以分析和设计的缺点， 但在某些特定情况下，非线性控制系统可以
应用领域及意义
工业自动化
自动控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，如生产 线自动化、机器人控制、过程控制等，提高了生产效率和 产品质量。
交通运输
自动控制系统在交通运输领域的应用包括智能交通系统、 自动驾驶汽车、列车自动控制等，提高了交通效率和安全 性。
KL25-ch01(概述)-20150901
言中广泛使用的一种数据类型，运用指针 是Ｃ语言最主要的风格之一。指针是指向变量的地址，实 质上指针就是存储单元的地址。 7．结构体 结构体是由基本数据类型构成的，并用一个标识符来 命名的各种变量的组合。结构体中可以使用不同的数据类 型。 8．编译预处理 C提供的预处理功能主要有宏定义、条件编译和文件 包含。 9．用typedef定义类型 可以用typedef定义新的类型名来代替已有的类型名。 #define是在预编译时处理，它只能做简单的字符串替 代，而typedef是在编译时处理。
从与通用计算机对比的角度谈嵌入式系统的特点： 1．嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用 计算机的面目出现 2．嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 3．使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采 用不同存储介质 4．开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的 知识 5．嵌入式系统的其他特点 可靠性、实时性、成本、功耗、生命周期、知识综 合等。
12
1.3.2 与通信相关的术语
5．通用串行总线 通用串行总线（USB，Universal Serial Bus），是MCU与 外界进行数据通信的一种新的方式，其速度快，抗干扰能力强 ，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 6．控制器局域网 控制器局域网（CAN，Controller Area Network），是一 种全数字、全开放的现场总线控制网络，目前在汽车电子中应 用最广。 7．背景调试模式 背景调试模式（BDM，Background Debug Mode），是 Freescale半导体公司提出的一种调试接口，主要用于嵌入式 MCU的程序下载与程序调试。
1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系
1．MCU（微控制器）的基本含义 在一块芯片内集成了中央处理单元（CPU，Central processing unit）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/ 计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处 理系统。
从与通用计算机对比的角度谈嵌入式系统的特点： 1．嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用 计算机的面目出现 2．嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 3．使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采 用不同存储介质 4．开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的 知识 5．嵌入式系统的其他特点 可靠性、实时性、成本、功耗、生命周期、知识综 合等。
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1.3.2 与通信相关的术语
5．通用串行总线 通用串行总线（USB，Universal Serial Bus），是MCU与 外界进行数据通信的一种新的方式，其速度快，抗干扰能力强 ，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 6．控制器局域网 控制器局域网（CAN，Controller Area Network），是一 种全数字、全开放的现场总线控制网络，目前在汽车电子中应 用最广。 7．背景调试模式 背景调试模式（BDM，Background Debug Mode），是 Freescale半导体公司提出的一种调试接口，主要用于嵌入式 MCU的程序下载与程序调试。
1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系
1．MCU（微控制器）的基本含义 在一块芯片内集成了中央处理单元（CPU，Central processing unit）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/ 计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处 理系统。
Ch01 C#概述
Visual Studio .Net 2010一起发布。 本书以C# 4.0、.Net Framework 4.0和
Visual Studio .Net 2010为范本，所有案例 均在Visual Studio .Net 2010中经过调试运 行无误的。
5
1.1.2 C#语言的特点
(1) C# 是一种精确、简单、类型安全、面向对象的语 言。。
返回 7
1.2.1 Visual 的基本 操作
1. 应用程序项目的创建与打开
新建项目 打开项目
2. 应用程序项目的设计与编辑 3. 应用程序项目的调试与生
扩展名
名称
.sln
Visual Studio .Net解决方案文件
的。VS 2010会在program.cs文件中自动生成维
护Main方法，故不需要在Main方法中添加任何
代码。
(3) Windows应用程序采用事件驱动编程思想，
操作演示只有当事件发生时系统才能可能调用相应的事
代码分析件方法。例如，窗体的Load事件对应事件方法
HelloFrm_Load。
(4) 事件方法根据需要编程。
System.Web、System.Web.UI、
操作演示
System.Web.UI.WebControls。 （2）C# Web应用程序不需要Main方法。
代码分析
（3）C# Web应用程序也采用事件驱动编
程思想，只有当事件发生时系统才执行事
件方法。例如，Web窗体的Load事件对应
Page_Load事件方法。
开发工具
第1章 C# 概述
第一章 C#概述
1. 总体要求 了解C#语言的特点及其发展 了解简单的三种应用程序（控制台应用程序、Windows窗体应 用程序和Web应用程序）的结构及其特点 初步掌握Visual Studio .Net 2010中的操作方法，包括创建项 目、编辑程序、生成和调试应用程序的方法 2. 相关知识点 了解计算机软件、计算机语言及分类的知识 熟悉Windows系统基础知识及操作 3. 学习重点 C#程序的结构、特点 C#程序的建立、编辑、生成和运行等基本上机操作过程
Visual Studio .Net 2010为范本，所有案例 均在Visual Studio .Net 2010中经过调试运 行无误的。
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1.1.2 C#语言的特点
(1) C# 是一种精确、简单、类型安全、面向对象的语 言。。
返回 7
1.2.1 Visual 的基本 操作
1. 应用程序项目的创建与打开
新建项目 打开项目
2. 应用程序项目的设计与编辑 3. 应用程序项目的调试与生
扩展名
名称
.sln
Visual Studio .Net解决方案文件
的。VS 2010会在program.cs文件中自动生成维
护Main方法，故不需要在Main方法中添加任何
代码。
(3) Windows应用程序采用事件驱动编程思想，
操作演示只有当事件发生时系统才能可能调用相应的事
代码分析件方法。例如，窗体的Load事件对应事件方法
HelloFrm_Load。
(4) 事件方法根据需要编程。
System.Web、System.Web.UI、
操作演示
System.Web.UI.WebControls。 （2）C# Web应用程序不需要Main方法。
代码分析
（3）C# Web应用程序也采用事件驱动编
程思想，只有当事件发生时系统才执行事
件方法。例如，Web窗体的Load事件对应
Page_Load事件方法。
开发工具
第1章 C# 概述
第一章 C#概述
1. 总体要求 了解C#语言的特点及其发展 了解简单的三种应用程序（控制台应用程序、Windows窗体应 用程序和Web应用程序）的结构及其特点 初步掌握Visual Studio .Net 2010中的操作方法，包括创建项 目、编辑程序、生成和调试应用程序的方法 2. 相关知识点 了解计算机软件、计算机语言及分类的知识 熟悉Windows系统基础知识及操作 3. 学习重点 C#程序的结构、特点 C#程序的建立、编辑、生成和运行等基本上机操作过程
1.1 单片机概述
第1章 单片机基础知识概述
随着单片机从早期的4位发展到8位、16位直至32位，单片 机的功能在不断增强，嵌入式应用能力也在不断提高。
然而，由于复杂系统的功能大都可以通过简单嵌入式系统 组合实现，而8位单片机以其价格低廉性能适中的特点， 已可满足简单嵌入式系统的要求。这表明，嵌入式应用领 域中大量需要的仍是8位单片机，在当前及以后的相当一 段时间内8位单片机仍将占据单片机应用的主导地位。
第1章 单片机基础知识概述
第二阶段：MCU（Micro Controller Unit）即微控制器阶段 ，其主要的技术发展方向是，不断推进在嵌入式系统中集 成各种外围电路与接口电路的能力，以满足智能化控制的 需求。在此阶段中，Philips公司以其在嵌入式应用方面的 强大实力，推出了基于MCS-51内核的微控制器系列产品 ，使单片机进入MCU阶段。
第1章 单片机基础知识概述
③ 低功耗。目前，市场上有一半以上的单片机产品已 CHMOS化，这类单片机具有功耗小的优点，许多单片机 已可以在2.2V电压下运行，有的能在1.2V或0.9V低电压 下工作，功耗为μW级。
④ 高性价比。随着单片机的应用越来越广泛，各单片 机厂家会进一步改进单片机的性能，从而增强产品的竞 争力。同时，价格也是各厂家竞争的一个重要方面。所 以，更高性价比的单片机会逐渐进入市场。
第1章 单片机基础知识概述
④ 汽车电子与航空航天电子系统。通常这些系统中的集中 显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统 及运行监视器（黑匣子）等，都是将单片机嵌入其中实现 系统功能。
第1章 单片机基础知识概述
⑤ 家用电器。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高 它们的性价比，提高产品在市场上的竞争力。目前家用电 器几乎都是单片机控制的产品，例如，空调、冰箱、洗衣 机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器及电子玩具等。
ch1
971年 Intel推出 位微处理器4004 推出4 1971年 Intel推出4位微处理器4004 1976初级8 MCS1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 1978MCS-51系列 系列： 1978-1982 高档8位单片机 Intel MCS-51系列： 高档8
1-4-2 二进制数（用B表示） 二进制数（ 表示） 表示
二进制数的计数特征为：逢二进一，运算简单。 二进制数的计数特征为：逢二进一，运算简单。
加法：进位规则为逢二进一，如 减法：借位规则为借一当二，如 除法：除法是乘法的逆运算。 乘法：规则为：0×0=0，1×0=0，1×1=1 1101 000111 …商 被加数 1011 被乘数 1001 被减数 ＋1001 100011 …被除数 加数 除数 … 101 × 减数 －0110 101 乘数 10110 101 1011 和 0011 差 0000 111 101 1011 110111 积 101 101 0
1-4-4
不同进制数之间的转换
1. 二进制转换为十进制
二进制转换为十进制的基本方法是将二进制数按权展 例1.2 将八进制数156和十六进制数64转化为十 开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的 进制数。 十进制数。 解：（1）（156）8=1×82＋5×81 ＋6×80 =64＋40＋6 例1. 1 将二进制数1101.01转化为十进制数。 =（110）102 解：（1101.01）2=1×23＋1×2 ＋0×21＋1×20＋0×2-1 （2）（64）16=6×161＋4×160 ＋1×2-2 =96＋4 =（100） =(13.25)10 10 上述方法适用于其他进制数到十进制的转换。 于
现代单片机的特点
1-4-2 二进制数（用B表示） 二进制数（ 表示） 表示
二进制数的计数特征为：逢二进一，运算简单。 二进制数的计数特征为：逢二进一，运算简单。
加法：进位规则为逢二进一，如 减法：借位规则为借一当二，如 除法：除法是乘法的逆运算。 乘法：规则为：0×0=0，1×0=0，1×1=1 1101 000111 …商 被加数 1011 被乘数 1001 被减数 ＋1001 100011 …被除数 加数 除数 … 101 × 减数 －0110 101 乘数 10110 101 1011 和 0011 差 0000 111 101 1011 110111 积 101 101 0
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不同进制数之间的转换
1. 二进制转换为十进制
二进制转换为十进制的基本方法是将二进制数按权展 例1.2 将八进制数156和十六进制数64转化为十 开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的 进制数。 十进制数。 解：（1）（156）8=1×82＋5×81 ＋6×80 =64＋40＋6 例1. 1 将二进制数1101.01转化为十进制数。 =（110）102 解：（1101.01）2=1×23＋1×2 ＋0×21＋1×20＋0×2-1 （2）（64）16=6×161＋4×160 ＋1×2-2 =96＋4 =（100） =(13.25)10 10 上述方法适用于其他进制数到十进制的转换。 于
现代单片机的特点
CH1 单片机基础知识概述
◆微控制器化阶段
1982年Intel推出MCS-96系列16位单片机。 同时，Intel转让MCS-51内核技术→知名厂商(如 Atmel、Philips、LG、Windbond、NEC）此后不 断扩展、强化51系列(兼容机)， 巩固了8位机的主流 地位。 特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片 机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。 “微控制器” 的称谓更能反应单片机的本质。
1. 什么是单片机？
微型计算机技术的两大发展分 支谈起：
•
•
通用微型计算机系统
嵌入式计算机系统单片机
1.1 电子计算机的发展概述
1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构 1946年2月15 日，第一台电 子数字计算机 问世，这标志 着计算机时代 的到来。
（CALCULATOR）
ENIAC
长：24m，宽：6m，高：2.5m，重：30T
单片机基础知识概述空气开关交流接触器电动机功率变送器抽油机电控箱基于单片机的抽油机节能控制方案节能控制仪ad转换器继电器数码显示器数据存储器轻触按键单片机单片机基础知识概述试验结果试验结果平均无功功率降低718平均有功功率降低约15平均功率因数提高58各组成部分既相对独立又相互交叉80c51型单片机教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能技能目标单片机硬件软件接口三方面知识硬件系统软件系统接口系统单片机基础知识概述硬件结构ramiotcintuart存储器输入输出单元定时计数器中断系统串行通信单片机基础知识概述软件编程c51语言程序汇编语言程序单片机基础知识概述接口系统ledkeyaddaio扩展键盘电路数码管键盘模数转换数模转换可编程接口单片机基础知识概述单片机的学习方法理论教学掌握基本原理课堂讲解课后复习实验教学掌握基本技能教学实验实验报告电路实验箱虚拟实验平台单片机基础知识概述proteus单片机仿真软件单片机基础知识概述keilc51简介keilc51是51单片机软件开发的c语言和汇编语言环境可以进行纯软件仿真
PLCCH01PLC概述资料
编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
Page: 17
四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
Page: 18
五、可编程控制器的发展
❖ 高性能、高速度、大容量发展
➢ 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应 速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度 可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要 的一个性能指标。
第五章 可编程序控制器概述
本章主要内容
一、可编程控制器的定义 二、可编程控制器的产生 三、可编程控制器的特点 四、可编程控制器的应用 五、可编程控制器的发展 六、可编程控制器的类型
Date: 2020/6/11
Page: 1
一、可编程控制器的定义
❖ 什么是PLC？
➢ 是一种工业控制装置
➢ 是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的， 并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、 计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。
Date: 2020/6/11
Page: 8
四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
➢ 前二项共20%故障属于PLC的内部故障 ，它可通过 PLC本身的软、硬件实现检测、处理。
➢ 而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂 家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能 模块，进一步提高系统的可靠性。
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
Page: 18
五、可编程控制器的发展
❖ 高性能、高速度、大容量发展
➢ 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应 速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度 可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要 的一个性能指标。
第五章 可编程序控制器概述
本章主要内容
一、可编程控制器的定义 二、可编程控制器的产生 三、可编程控制器的特点 四、可编程控制器的应用 五、可编程控制器的发展 六、可编程控制器的类型
Date: 2020/6/11
Page: 1
一、可编程控制器的定义
❖ 什么是PLC？
➢ 是一种工业控制装置
➢ 是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的， 并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、 计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
Date: 2020/6/11
➢ 前二项共20%故障属于PLC的内部故障 ，它可通过 PLC本身的软、硬件实现检测、处理。
➢ 而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂 家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能 模块，进一步提高系统的可靠性。
第一课 单片机概述
第一课单片机概述一、单片机及其型号1．何谓单片机一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。
在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。
(价格与体积)天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。
不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。
为什么会这样呢？功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。
另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。
（功能）既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用P IV吗？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。
所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。
2、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系?MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。
ch01 单片机概述
第二种模式——监控程序支撑模式 监控程序支撑模式 第二种模式
在这种模式中，由监控程序作为支撑平台。 在这种模式中，由监控程序作为支撑平台。一些中等规模的 单片机应用系统常常采用这种模式。 单片机应用系统常常采用这种模式。
第三种模式——操作系统支撑模式 操作系统支撑模式 第三种模式
在这种模式中，由操作系统作为支撑平台。 在这种模式中，由操作系统作为支撑平台。一些较大规模的 单片机应用系统一般采用这种模式。 单片机应用系统一般采用这种模式。
输入设备
数据/程序 数据/
运算器 运算器
输出设备将计算机的有关 数据或处理结果用数字和 图形等形式表示出来。 图形等形式表示出来。
输出设备
结果
主 机
存 储 器
CPU
控制器 控制器
存储器是计算 机的重要组成 部分， 部分，是存放 数据与程序的 部件。 部件。
由控制器产生一系列控制命令， 由控制器产生一系列控制命令，控制 计算机各部件自动地、 计算机各部件自动地、协调一致地工 作。控制器是计算机的指挥中心。
1.1 引言
1.1.1 计算机概述 什么是计算机？ 什么是计算机？
计算机是电子数字计算机的简称， 计算机是电子数字计算机的简称，计算机系统就是一个 由计算机硬件、软件组成的复杂的自动化设备。 由计算机硬件、软件组成的复杂的自动化设备。 世界上第一台计算机被命名为"埃尼阿克" ENIAC）， 世界上第一台计算机被命名为"埃尼阿克"（ENIAC）， 是由美国宾夕法尼亚大学工程师埃克特和莫利奇等人于1946 是由美国宾夕法尼亚大学工程师埃克特和莫利奇等人于1946 15日研制成功的 ENIAC装有 1.8万多只电子管和大量 日研制成功的。 年2月15日研制成功的。ENIAC装有 1.8万多只电子管和大量 的电阻、电容，第一次用电子线路实现了运算。ENIAC每秒 的电阻、电容，第一次用电子线路实现了运算。ENIAC每秒 5000次加法 或者400次乘法运算 次加法， 次乘法运算。 能做 5000次加法，或者400次乘法运算。如果用当时最快的 机电式计算机做40点弹道计算 需要两小时， ENIAC只要 点弹道计算， 机电式计算机做40点弹道计算，需要两小时，而ENIAC只要 3秒钟。 秒钟。
前言第一章单片机概述
控制单片机各个部分的功能。
输入/输出接口
并行输入输出接口
连接单片机和外部设备，实现数 据的输入和输出。
串行通信接口
实现单片机与外部设备的串行通 信。
时钟电路
晶体振荡器
产生时钟信号，控制单片机的运行速 度。
定时器/计数器
在时钟信号的控制下，实现定时或计 数功能。
04 单片机的编程语言
汇编语言
01
单片机概述
目 录
• 前言 • 单片机简介 • 单片机的基本组成 • 单片机的编程语言 • 单片机的开发环境 • 单片机的发展趋势与未来展望
01 前言
编写目的
介绍单片机的概念、 发展历程和应用领域。
为后续深入学习单片 机打下基础。
帮助读者了解单片机 的基本原理和特点。
背景知识
01
02
03
微处理器
IAR Embedded Workbench
高效的编译器
IAR
Embedded
Workbench的编译器具有
高效、可靠的特点，能够
生成优化的代码。
强大的调试器
IAR
Embedded
Workbench的调试器功能
强大，支持多种调试工具
和调试方法。
易于使用的界面
IAR
Embedded
Workbench的界面设计简
03 单片机的基本组成
中央处理器
运算器
进行算术和逻辑运算，处理数据。
控制器
控制单片机各部分协调工作，是单片机的指挥中心。
指令寄存器
存储从内存中取得的指令。
程序计数器
存储下一条要执行的指令的地址。
存储器
程序存储器
用于存储程序和表格。
输入/输出接口
并行输入输出接口
连接单片机和外部设备，实现数 据的输入和输出。
串行通信接口
实现单片机与外部设备的串行通 信。
时钟电路
晶体振荡器
产生时钟信号，控制单片机的运行速 度。
定时器/计数器
在时钟信号的控制下，实现定时或计 数功能。
04 单片机的编程语言
汇编语言
01
单片机概述
目 录
• 前言 • 单片机简介 • 单片机的基本组成 • 单片机的编程语言 • 单片机的开发环境 • 单片机的发展趋势与未来展望
01 前言
编写目的
介绍单片机的概念、 发展历程和应用领域。
为后续深入学习单片 机打下基础。
帮助读者了解单片机 的基本原理和特点。
背景知识
01
02
03
微处理器
IAR Embedded Workbench
高效的编译器
IAR
Embedded
Workbench的编译器具有
高效、可靠的特点，能够
生成优化的代码。
强大的调试器
IAR
Embedded
Workbench的调试器功能
强大，支持多种调试工具
和调试方法。
易于使用的界面
IAR
Embedded
Workbench的界面设计简
03 单片机的基本组成
中央处理器
运算器
进行算术和逻辑运算，处理数据。
控制器
控制单片机各部分协调工作，是单片机的指挥中心。
指令寄存器
存储从内存中取得的指令。
程序计数器
存储下一条要执行的指令的地址。
存储器
程序存储器
用于存储程序和表格。
CH01_1 微机原理 第1章绪论
主要应用： 嵌入式应用。广泛嵌入到 工业、农业、 航 空、航天、军事、通信、能源、交通 IT、 IT、金融、仪器仪 金融、仪器仪 表、保安、医疗、办公设备、娱乐 休闲、健身、体育竞 表、保安、医疗、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞 赛、服务领域等的产品中，已成为现代电子系统中重要的 赛、服务领域等的产品中，已成为现代电子系统中重要的 智能化工具。 学习重要性：单片机已成为电子系统中最普遍的应用手 段，除了单独设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程 设计、毕业设计乃至研究生论文课题中，单片机系统都是 最广泛的应用手段之一。近年来，在高校中大力推行的各 种电子设计竞赛中，采用单片机系统解决各类电子技术问 题已成为主要方法之一。 请稍微留心一下我们的周围，看看周围由于应用单片机 请稍微留心一下我们的周围，看看周围由于应用单片机 后发生了什么变化？
掌握微处理器、微型机和单片机的概念及组成； 掌握计算机中常用数制及数制间的转换；(补充内 容) 掌握计算机中常用的编码BCD码和ASCII码；(补 充内容) 掌握数据在计算机中的表示方法，原码、反码及 补码。(补充内容)
第一章 基本内容：
1.1 什么是单片机 1.2 单片机的历史及发展概况 1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势 1.5 单片机的应用 1.6 MCS－51系列单片机
微处理器 MPU 核心 MicroProcessor Unit
器件
微控制器 MCU MicroController Unit
embedded
微处理器 微型计算机 微型计算机系统
3、微型计算机系统
硬件系统 软件系统
微型计算机 微处理器：运算器、控制器 内存储器 ROM：ROM、PROM、 EPROM、E2PROM、Flash ROM RAM：SRAM、DRAM、iRAM 、NVRAM I/O接口：并行、串行、中断接 口、DMA接口 系统总线：数据、地址、控制总 线（DB、AB、CB） 外围设备 输入/输出设备 A/D 、D/A转换器 开关量输入/输出 终端
Ch1单片机概述
采用流水结构，指令以队列形式出现在CPU中，提
高处理速度 采用串行数据总线结构
第一章 单片机概述
1.2.2 存储器的发展
存储容量加大 片内使用EEPROM或FLASH 程序保密化
第一章 单片机概述
1.2.3 I/O端口多能化
单片机除了集成有一般必须具有的ROM、 RAM、定时器/计数器、中断系统外，随着 单片机档次的提高，以适应检测、控制功能 更高的要求，片内集成的器件通常还有A/D、 D/A、LED/LCD显示驱动器、DMA控制、 PWM（脉宽调制器）、PLC（锁相环控 制）、PCA（可编程计数阵列）、WDT （看门狗）等。
单片机及接口技术
主 讲 人：马 继 杰
联系电话：654449 电子邮箱：mjj@
参考书目
指定教材 雷晓平 等，单片机原理及应用[M]，机械工业出 版社，2007.1 参考教材 1.马光 主编，单片机原理及应用[M]，机械工业 出版社，2007.1 2.霍孟友 主编，单片机原理及应用[M]，机械工 业出版社，2006.2 3.张毅刚 主编，单片机应用系统设计[M]，哈尔 滨工业大学出版社，2005.2
出勤实验作业等缺少一次内容扣除一次的平时成绩单片机的应用领域第一章单片机概述单片机的应用领域第一章单片机概述单片机的应用领域第一章单片机概述本章主要内容第一章单片机概述单片机的结构特点嵌入式系统介绍单片机应用的特点单机应用多机应用单片机的发展趋势mcs51单片机的基本情况和最新发展intel公司atmel公司11单片机与嵌入式系统第一章单片机概述单片机定义单片机是将中央处理器cpu随机存储器ram只读存储器rom或eprom中断系统定时器计数器和一些输入输出接口等微型计算机的部件都集成在一个芯片上的微控制microcontroller
单片机 CH1-概述
单片机原理与接口
主 讲：李 莉
什么叫单片机
将CPU 、存储器、、定时器/计数器、多种I/O 接口等电路集成在一块芯片上所构成的计算机称 为单片机。 Single Chip Microcomputer （SCM ）； Micro Controller Unit (MCU）
一、计算机的发展
计算机使人类面临着新的科学技术和工业革命
根据温度检 测的要求，温度的 检测选用集成温度 传感器AD590（测 温范围为—55℃～ +150℃）。测量电 路如图右所示。
单片机在家用电器中的应用
1．总体方案设计 直冷式电冰箱的控制原理：根据蒸发器的温度控制制冷压缩机 的启动、停止，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。 采用单片机控制压缩机的启动和停止，可以使控制更准确、 更灵活。 电冰箱采用单片机控制的性能指标如下： ① 设定3个测温点，测量范围在－26℃～+26℃之间，精度 为±0.5℃。 ② 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷 冻室温度设定等。
二、单片机发展概况
1.单片机的发展历史 1974年，美国仙童(Fairchild)公司研制了世 界上第一台单片机F8，受到电器和仪器领域重视， 此后迅速发展起来。 第1阶段（1976-1978）探索阶段 MCS-48 系列 第2阶段（1978-1982）完善阶段 MCS-51系列 第3阶段（1972-1990）MCS-96系列 第4阶段（1990-1995）MCU全面发展 第5阶段（1995-） 80C51系列，89系列，DSP 嵌入式角度：SCM->MCU->SOC
③ 利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启动、停止 和速冻、报警状态。 ④ 制冷压缩机停机后，自动延时3分钟才能再启动。 ⑤ 电冰箱具有自动除霜功能当霜的厚度达3cm时自动除霜。 ⑥ 开门延时超过2分钟发出声音报警。 ⑦ 连续速冻时间设定范围为1～8小时。 ⑧ 工作电压在180～240V之间，当欠压或过压时，禁止启动 压缩机，并用指示灯显示。 根据上面所列出的控制系统要求，可估算出所需要的程序存 储器的容量不会超过4KB，因此可以采用Philips公司生产的 80C51单片机（片内有4KB的ROM， 128字节的RAM ），不用 进行外部扩展存储器，可以大大简化系统的硬件电路。此外， 80C51单片机在市场上的货源充足，技术比较成熟，同时也具有 较好的开发环境。
主 讲：李 莉
什么叫单片机
将CPU 、存储器、、定时器/计数器、多种I/O 接口等电路集成在一块芯片上所构成的计算机称 为单片机。 Single Chip Microcomputer （SCM ）； Micro Controller Unit (MCU）
一、计算机的发展
计算机使人类面临着新的科学技术和工业革命
根据温度检 测的要求，温度的 检测选用集成温度 传感器AD590（测 温范围为—55℃～ +150℃）。测量电 路如图右所示。
单片机在家用电器中的应用
1．总体方案设计 直冷式电冰箱的控制原理：根据蒸发器的温度控制制冷压缩机 的启动、停止，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。 采用单片机控制压缩机的启动和停止，可以使控制更准确、 更灵活。 电冰箱采用单片机控制的性能指标如下： ① 设定3个测温点，测量范围在－26℃～+26℃之间，精度 为±0.5℃。 ② 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷 冻室温度设定等。
二、单片机发展概况
1.单片机的发展历史 1974年，美国仙童(Fairchild)公司研制了世 界上第一台单片机F8，受到电器和仪器领域重视， 此后迅速发展起来。 第1阶段（1976-1978）探索阶段 MCS-48 系列 第2阶段（1978-1982）完善阶段 MCS-51系列 第3阶段（1972-1990）MCS-96系列 第4阶段（1990-1995）MCU全面发展 第5阶段（1995-） 80C51系列，89系列，DSP 嵌入式角度：SCM->MCU->SOC
③ 利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启动、停止 和速冻、报警状态。 ④ 制冷压缩机停机后，自动延时3分钟才能再启动。 ⑤ 电冰箱具有自动除霜功能当霜的厚度达3cm时自动除霜。 ⑥ 开门延时超过2分钟发出声音报警。 ⑦ 连续速冻时间设定范围为1～8小时。 ⑧ 工作电压在180～240V之间，当欠压或过压时，禁止启动 压缩机，并用指示灯显示。 根据上面所列出的控制系统要求，可估算出所需要的程序存 储器的容量不会超过4KB，因此可以采用Philips公司生产的 80C51单片机（片内有4KB的ROM， 128字节的RAM ），不用 进行外部扩展存储器，可以大大简化系统的硬件电路。此外， 80C51单片机在市场上的货源充足，技术比较成熟，同时也具有 较好的开发环境。