文档介绍：本课程所用教材:《单片机原理与应用技术实践》
卢胜利1、郝立果2、丁峰3 、边琰1
1. 天津工程师范学院自动化与电气工程学院
2. 天津工程师范学院工程实训中心(国家级实验教学示范中心)
3. 北方民族大学电子与信息工程学院
主要内容:
◇ MCS-51单片机组成原理硬件构成及外部功能扩展
◇ MCS-51单片机指令系统
◇ MCS-51 单片机汇编语言及C51程序设计
◇ MCS-51 单片机集成开发环境Keil µVsion2及仿真工具
◇ MCS-51 单片机外部功能扩展(并行/串行)
◇单片机应用系统的数据通信
◇单片机应用系统的过程通道
◇单片机应用系统的人机界面
◇单片机应用系统设计方法及流程
◇单片机应用系统抗干扰常用措施
◇与本教材配套TUTE-Ⅱ型单片机学习板
◇基于TUTE-Ⅱ型单片机学习板的基础实验和综合设计训练
第1章绪论
嵌入式系统简介
单片机的组成及特点
单片机的技术发展
单片机的应用领域
单片机应用技术
单片机原理及应用技术实践
嵌入式系统简介
嵌入式系统的特征
微型计算机从应用角度一般分为两大类,即独立式微机系统(台式电脑、笔记本电脑等)和嵌入式微机系统(简称嵌入式系统)。
◇嵌入式系统(ES,Embedded Systems)定义为“嵌于特定系统(对象体系)之中的微型计算机系统”。嵌入式系统主要有两个显著特征:
⑴物理结构上的嵌入式——与应用对象(对象体系)结合在一起,成为特定系统的智能部件或智能子系统;
⑵功能上的专用性——硬件和软件都是为特定系统专门定制和开发的。
微型计算机已经进入所谓“后PC时代”,嵌入式微机技术的发展及其广泛应用是后PC时代的重要特征之一,已经有专家预言,嵌入式系统在“后PC时代”的数量将占到全部微型计算机的90%以上。
单片机原理及应用技术实践
嵌入式系统的等级
依据嵌入式系统的规模和外部特征,一般将嵌入式系统分为系统级、板级和芯片级。
1. 系统级嵌入式系统
通常指各种类型的工业控制计算机(IPC、IEEE104等)。其专用性特征是不言而喻的,而嵌入式结构特征体现在与应用对象的宏观结合,成为整个系统不可缺少的智能子系统(如过程控制系统中的各种工业控制计算机系统);
2. 板级嵌入式系统
通常指各种类型带CPU的电路板及OEM产品。往往嵌入在控制装置(如数控系统),作为整个装置中的核心智能部件;
3. 器件级嵌入式系统
通常指以单片集成电路型式出现的微机系统,是与对象体系结合最为紧密、应用领域最为广泛、应用方式最为灵活的嵌入式系统。以单片机最为典型。
单片机原理及应用技术实践
单片机的组成及特点
单片机的基本组成
单片机是单片微型计算机的简称。由于最早是为工业控制目的而设计的,因而也称之为微控制器(MCU:Micro-Control Unit)。微型计算机由微处理器(CPU)、存储器和I/O接口(端口)三大部件构成,各部件通过总线(BUS)连接成为有机的整体,再通过I/O接口连接各种外部设备或外围电路模块,配置相应的软件(系统程序+应用程序),即构成微型计算机系统。单片机是微型计算机家族中的成员之一,其外部表现为单片集成电路,本质上是一个完整的微型计算机系统。其中包括微处理器(CPU)、存储器、并行I/O接口、定时/计数器、中断控制逻辑、串行通信、甚至A/D、D/A、PWM、信号处理等功能电路。单片机的型号和种类很多,尽管各种系列和型号的单片机在结构、字长、指令集、存储器组织、制造技术乃至功耗和封装等诸多方面存在很大差异,但其内部所包括的共同部分如下:
单片机原理及应用技术实践
1. 中央处理单元CPU(central processing unit)
亦称微处理器单元MPU(Micro-Processor Unit)。其数据长度有4位、8位、16位,甚至32位。主要完成数据运算、逻辑判断、数据读取、存储和传送等功能,构成单片机的核心部件;
2. 存储器
单片机内部有一定数量的RAM(如MCS-51单片机片内有128/256字节),用作数据存储器、堆栈和特殊功能寄存器等;现在的单片机内部基本都有ROM,如MSC-51系列的AT89C51有4KB的Flash ROM。片内拥有的存储器(尤其是ROM)容量越大,越有利于简化单片机应用系统电路,达到降低成本和提高可靠性的效果;
内部电路与外接石英晶体振荡器(晶振)相配合,产生单片机运行的基本时钟脉冲以及各种时序信号;
4. 复位电路
内部电路与外部阻容(RC)元件和人工按钮(复位按键)相配合,提供上电复位和人工复位信号,使