单片机应用技术概述
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输入设备
运算器
输出设备
控制器
ห้องสมุดไป่ตู้
存储器
个人计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
计算机
输入设备
运算器
输出设备
单
硅
控制器
存储器
晶
片
内部基本结构： 运算器电路、控制器电路、存储器
中断系统、定时/计数器、输入输
出接口电路等。
（二）单片机的历史
1、单片机探索阶段（1976-1978） 2、单片机完善阶段（1978-1982） 代表：MCS-51单片机 3、单片机向微控制器发展阶段
①并行总线输入/输出端口。②通用数字I/O端 口。③片内功能单元的输入/输出端口。④串行I/O 通信口。⑤其它专用接口。
6）操作管理寄存器。
从ATmega16开始学习单片机
1、ATmega16结构性能
ATmega16是基于增强AVR RISC结构的高性能、低功耗8 位CMOS微控制器。 Ø 131条机器指令，且大多数指令的执行时间为单个系统时钟周期； Ø 配备只需要2个时钟周期的硬件乘法器。 Ø 32个8位通用工作寄存器； 采用Harvard结构，程序和数据总线分离，具有预取指功能，即CPU在执 行一条指令的同时去取下一条指令，这种模式使得指令在一个时钟完成。 片内集成硬件乘法器（执行速度为2个时钟周期）。
精彩的AVR世界
8脚系列：ATtiny13、25、45、85； 14脚系列：ATtiny24 20脚系列：AtTiny26，2313 ； 28脚系列：ATmega8，48，88，168 ； 32脚系列：AT90PWM3 ； 40脚系列：ATmega16，32，162，163，169，8515，8535 ； 以上几个系列均有DIP双列直插封装 64脚系列：ATmega64，128 ； 100脚系列：ATmega1280，2560 ；
4、微控制器全面发展阶段
（三）单片机的发展趋势
1、CMOS（金属栅氧化物）化 2、低功耗化、低电压
3、低噪声、高可靠性
4、大容量化 5、高性能化：精简指令集与流水线技术 6、小容量、低价格化 7、外围电路内装化
8、串行扩展技术
（四）单片机系统及应用
1、单片机 2、系统硬件电路 3、应用软件
基本系统电路 前向通道接口电路 后向通道接口电路 人机交互通道接口电路 数据通信接口电路
应用：单片机能做什么？
单片机无所不能！ 所谓“微电脑控制”场合的核心就是单片 机 涵盖日常生活、工业生产、军事设备、科 研仪表仪器等所有智能化应用场合
智能洗衣机
定时完成洗衣、脱水等功能 可以判断衣服的干净程度，实 现“洗净即停”的功能 蒸汽熨烫的功能 刷卡、投币洗衣 更加智能：LG公司“iPod洗 衣机”——一边洗衣一边听歌
单片机基本单元与作用
1）MCU单元(Microcontroller Unit)
CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路 2）片内存储器 ：Harvard（哈佛）结构 3）程序存储器：在线下载ISP技术 4）数据存储器 ：随机存储器RAM和电可擦除存 储器EEPROM。
5）输入/输出（I/O）端口
精彩的AVR世界
AVR单片机基本结构
AVR单片机基本结构
从单片机的基本组成可以看出，在一片（单片 机）芯片中，集成了构成一个计算机系统的最基本 的单元：如CPU、程序（指令）存储器、数据存储器、 各种类型的输入 / 输出接口等。CPU同各基本单元通 过芯片内的内部总线（包括数据总线、地址总线和 控制总线）连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度 ( 或指 CPU 的字长 ) 也是标定该单片机等级的一个重要指标。 内部数据总线宽度越宽，单片机的处理速度也相应 的提高，功能也越强。如：ATmega16为8位机。
单片机应用技术
电气自动化技术专业
有关本课程学习的几点建议
本课程的前期基础课程是电子技术
这方面知识掌握得不够好的请自己补上
本课程是一门实践性、应用性很强的学科
仅仅听懂还不够,重在培养动手能力
硬件/软件同样重要、不可偏废
硬件是骨架，软件是皮肉器脏及思想
预习、听课、复习、作业、实训环环都重要
用科学的方法学习
各种数码产品
（五）AVR系列单片机
融入了先进的EEPROM电擦除技术和Flash ROM闪 速存储器技术 精简指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)结构
关键技术：流水线操作(Pipelining)、等长指令体系结构
快速存取寄存器组：32个通用工作寄存器组
AVR单片机优点:
答疑
平时任何一天，同学们有问题均可到机 电系自动化办公室寻求解答。
项目一：认识单片机
（一）什么是单片机？
单片机就是单片微型计算机（SCMC，
Single Chip Micro Computer）
微控制器（Micro-Controller Unit——MCU）
微型计算机系统的硬件部分 通常由五部分组成:
LED显示屏
LED发光二极管构成显示屏的像素点
单片机负责逐点或逐行扫描，并与电脑通信获取图 片信息
仪表仪器
用于环境监测、 工矿企业、科 学研究、水产 养殖场等场合 的pH值的测定 读取pH传感器 的模拟信号， 内部处理后显 示在LCD上
智能小车
巡线 避障 电视机遥控器遥控 LCD显示
AVR的性价比远高于51： FlashROM(长度单元16位（字）） 高速、RISC：主频最高达20MHz Harvard（哈佛）结构
数据总线和程序总线分离
超功能精简指令：32个通用工作寄存器
IO口驱动能力强：推拉电流能力均达20mA， 40MA(吸收)，可以直接驱动蜂鸣器、继电器等 片内资源丰富：外部中断、定时/计数器、UART、 SPI、IIC、ADC、模拟比较器 低功耗，宽电压：2.7V~6.0V，最低全速运行功耗 <300uA 型号齐全，而且40脚以下的AVR均具有DIP的封装 形式
有关本课程学习的几点建议
四要
要“软硬兼施” 要培养三商 要建立第二课堂 要做好三次答辩
有关本课程学习的几点建议
切忌
切忌“打字员” 切忌“吃软饭” 切忌“吃苞米”
教学与答疑
项目式教学
课程采用项目式教学。项目教学通过实施一 个完整的项目而进行的教学活动。在教学课时内， 2～3人组成一个学习小组根据项目要求指定项目 实施计划，经老师确认后，进行项目教学实施。 通过项目的实践操作积极调动学生的学习积极性， 挖掘学生潜力，锻炼实际操作能力，进而使学生 对知识有更深层的理解。
运算器
输出设备
控制器
ห้องสมุดไป่ตู้
存储器
个人计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
计算机
输入设备
运算器
输出设备
单
硅
控制器
存储器
晶
片
内部基本结构： 运算器电路、控制器电路、存储器
中断系统、定时/计数器、输入输
出接口电路等。
（二）单片机的历史
1、单片机探索阶段（1976-1978） 2、单片机完善阶段（1978-1982） 代表：MCS-51单片机 3、单片机向微控制器发展阶段
①并行总线输入/输出端口。②通用数字I/O端 口。③片内功能单元的输入/输出端口。④串行I/O 通信口。⑤其它专用接口。
6）操作管理寄存器。
从ATmega16开始学习单片机
1、ATmega16结构性能
ATmega16是基于增强AVR RISC结构的高性能、低功耗8 位CMOS微控制器。 Ø 131条机器指令，且大多数指令的执行时间为单个系统时钟周期； Ø 配备只需要2个时钟周期的硬件乘法器。 Ø 32个8位通用工作寄存器； 采用Harvard结构，程序和数据总线分离，具有预取指功能，即CPU在执 行一条指令的同时去取下一条指令，这种模式使得指令在一个时钟完成。 片内集成硬件乘法器（执行速度为2个时钟周期）。
精彩的AVR世界
8脚系列：ATtiny13、25、45、85； 14脚系列：ATtiny24 20脚系列：AtTiny26，2313 ； 28脚系列：ATmega8，48，88，168 ； 32脚系列：AT90PWM3 ； 40脚系列：ATmega16，32，162，163，169，8515，8535 ； 以上几个系列均有DIP双列直插封装 64脚系列：ATmega64，128 ； 100脚系列：ATmega1280，2560 ；
4、微控制器全面发展阶段
（三）单片机的发展趋势
1、CMOS（金属栅氧化物）化 2、低功耗化、低电压
3、低噪声、高可靠性
4、大容量化 5、高性能化：精简指令集与流水线技术 6、小容量、低价格化 7、外围电路内装化
8、串行扩展技术
（四）单片机系统及应用
1、单片机 2、系统硬件电路 3、应用软件
基本系统电路 前向通道接口电路 后向通道接口电路 人机交互通道接口电路 数据通信接口电路
应用：单片机能做什么？
单片机无所不能！ 所谓“微电脑控制”场合的核心就是单片 机 涵盖日常生活、工业生产、军事设备、科 研仪表仪器等所有智能化应用场合
智能洗衣机
定时完成洗衣、脱水等功能 可以判断衣服的干净程度，实 现“洗净即停”的功能 蒸汽熨烫的功能 刷卡、投币洗衣 更加智能：LG公司“iPod洗 衣机”——一边洗衣一边听歌
单片机基本单元与作用
1）MCU单元(Microcontroller Unit)
CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路 2）片内存储器 ：Harvard（哈佛）结构 3）程序存储器：在线下载ISP技术 4）数据存储器 ：随机存储器RAM和电可擦除存 储器EEPROM。
5）输入/输出（I/O）端口
精彩的AVR世界
AVR单片机基本结构
AVR单片机基本结构
从单片机的基本组成可以看出，在一片（单片 机）芯片中，集成了构成一个计算机系统的最基本 的单元：如CPU、程序（指令）存储器、数据存储器、 各种类型的输入 / 输出接口等。CPU同各基本单元通 过芯片内的内部总线（包括数据总线、地址总线和 控制总线）连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度 ( 或指 CPU 的字长 ) 也是标定该单片机等级的一个重要指标。 内部数据总线宽度越宽，单片机的处理速度也相应 的提高，功能也越强。如：ATmega16为8位机。
单片机应用技术
电气自动化技术专业
有关本课程学习的几点建议
本课程的前期基础课程是电子技术
这方面知识掌握得不够好的请自己补上
本课程是一门实践性、应用性很强的学科
仅仅听懂还不够,重在培养动手能力
硬件/软件同样重要、不可偏废
硬件是骨架，软件是皮肉器脏及思想
预习、听课、复习、作业、实训环环都重要
用科学的方法学习
各种数码产品
（五）AVR系列单片机
融入了先进的EEPROM电擦除技术和Flash ROM闪 速存储器技术 精简指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)结构
关键技术：流水线操作(Pipelining)、等长指令体系结构
快速存取寄存器组：32个通用工作寄存器组
AVR单片机优点:
答疑
平时任何一天，同学们有问题均可到机 电系自动化办公室寻求解答。
项目一：认识单片机
（一）什么是单片机？
单片机就是单片微型计算机（SCMC，
Single Chip Micro Computer）
微控制器（Micro-Controller Unit——MCU）
微型计算机系统的硬件部分 通常由五部分组成:
LED显示屏
LED发光二极管构成显示屏的像素点
单片机负责逐点或逐行扫描，并与电脑通信获取图 片信息
仪表仪器
用于环境监测、 工矿企业、科 学研究、水产 养殖场等场合 的pH值的测定 读取pH传感器 的模拟信号， 内部处理后显 示在LCD上
智能小车
巡线 避障 电视机遥控器遥控 LCD显示
AVR的性价比远高于51： FlashROM(长度单元16位（字）） 高速、RISC：主频最高达20MHz Harvard（哈佛）结构
数据总线和程序总线分离
超功能精简指令：32个通用工作寄存器
IO口驱动能力强：推拉电流能力均达20mA， 40MA(吸收)，可以直接驱动蜂鸣器、继电器等 片内资源丰富：外部中断、定时/计数器、UART、 SPI、IIC、ADC、模拟比较器 低功耗，宽电压：2.7V~6.0V，最低全速运行功耗 <300uA 型号齐全，而且40脚以下的AVR均具有DIP的封装 形式
有关本课程学习的几点建议
四要
要“软硬兼施” 要培养三商 要建立第二课堂 要做好三次答辩
有关本课程学习的几点建议
切忌
切忌“打字员” 切忌“吃软饭” 切忌“吃苞米”
教学与答疑
项目式教学
课程采用项目式教学。项目教学通过实施一 个完整的项目而进行的教学活动。在教学课时内， 2～3人组成一个学习小组根据项目要求指定项目 实施计划，经老师确认后，进行项目教学实施。 通过项目的实践操作积极调动学生的学习积极性， 挖掘学生潜力，锻炼实际操作能力，进而使学生 对知识有更深层的理解。