单片机接口技术及应用

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单片机组成框图
ROM
RAM
CPU
时钟
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定时器/ 计数器
I/O接口 电路
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二、单片机发展史
单片机属于微型机，微型计算机的发展形成 两大分支：
1、独立使用式微机（ PC机）：PC机系统全力实现 海量高速数据处理，兼顾控制功能。
2、嵌入式微机单片机：单片机系统全力满足测控对 象的测控功能，兼顾数据处理能力。
系列8098/8096、80C198/80C196
• 90年代初-至今 16位单片机高档32位单片机
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三、单片机的特点及应用
• 突出特点——存储器结构
计算机有两种存储结构： 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开。 普林斯顿结构：程序存储器和数据存储器合并。
单片机采用哈佛结构体系
• 1978-1983 高档8位单片机 Intel MCS-51系列：
• -51子系列：8031/8051/8751 • -52子系列：8032/8052/8752
• 低 功 耗 型 8 0 C31 高 性 能 型 8 0 C252 廉 价 型 89C2051/1051
• 1983- 90年代初 16位单片机 Intel MCS-96
控制器：中枢部件，控制计算机中的各个部件工作
包括：指令寄存器 IR、指令译码器ID、程序计数 器PC、定时与控制百度文库路
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• 存储器：记忆，由存储单元组成。
包括：ROM、 RAM
• 总线BUS ：在微型计算机各个芯片之间或芯 片内部之间传输信息的一组公共通信线。
包括：数据总线DB：双向，宽度决定了微机的位数。 地址总线AB：单向，决定CPU的寻址范围。 控制总线CB：单向
1964-1971 第三代集成电路计算机。使用半导体存储
器，出现多终端计算机和计算机网络。
1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算
机、单片微型计算机，外部设备多样化。
1981- 第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流
方式。
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二、计算机发展趋势
• 微型化─ 便携式、低功耗
第一章 概述
学习目标：
1．掌握数制及其转换方法。 2．了解数据表示方法及其编码。 3．了解单片机基础知识。
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1.1 单片机的发展及特点
一、什么是单片机？
单片机就是单片微型计算机, 是将计算机的中央处理 器(CPU)、存储器（ROM,RAM）、输入/输出（I/O）接 口等集成在一小块硅片上的微型机。
• 运算速度：CPU处理速度
时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。
• 内存存取时间：内存读写速度
50nS 、70nS 、200nS 。
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1.3 数制及其转换
一、进位计数制
使用有限个基本数码来表示数据，按 进位的方法进行计数称为进位计数制。
• 巨型化─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、 高速度
• 智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理 能力
• 系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和 升级
• 网络化─ 网络计算机和信息高速公路
• 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控 制、故障分散、资源共享)
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单片机作为工业控制和数据处理的计算机，它的 结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的,也 被称为“微控制器”、 “微处理器”（Microcontroller, Micro-processor）。
主要有：4位、8位、16位、32位等
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单片机发展概况
• 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列
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三、单片机的特点及应用
1. 采用哈佛体系结构 2. 采用面向控制的指令系统 3. 引脚功能服用 4. 片内RAM作寄存器 5. 类型齐全 6. 功能通用 • 具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。
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三、单片机的特点及应用
• 单片机主要应用于工业检测与控制、计算 机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用 电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系 统。
包含两大要素：基数和位权
基 数 ： 用 来 表 示 数 据 基 本 数 码 的 个 数 J，≧ 此 数 后 必须进位。
位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固定 值J i。 简称“权”。
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1、 十进制D • 符号集：0～9 规则：逢十进一。
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三、微型计算机系统组成
微处理器 (CPU)
运算器 控制器
微型计算机 （主机）
硬件
存储器 (内存)
RAM ROM
输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口)
总线 (AB、DB、CB)
微
输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)
型
外部设备 输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)
• I/O接口：数据输入输出。
包括：输入接口、 输出接口
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五、计算机主要技术指标
• 字长： CPU能并行处理二进制的数据位数
8位机、16位机、32位机和64位机。
• 内存容量：存储单元能容纳的二进制数的位数
容量单位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M、64M。
计
外围设备
辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)
算
机
辅助设备 电源电路
系
时钟电路
统
系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)
软件 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)
2019/12/17 程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)
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四、微型计算机组成
• 中央处理器 CPU
运算器和控制器集成在一个芯片上 运算器：实现算术运算或逻辑运算 包括：算术逻辑单元ALU、累加器A、暂存寄存器TR、 标志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR
• 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。 实现单片机应用系统的硬、软件开发。
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1.2 计算机基础知识
一、 发展概况
1946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语
言、汇编语言编程。 1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器,
磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。