单片机原理及应用配套教材课件完整版电子教案.pptx

单片机原理及应用;;第 1 章 单片机基础知识;1. 1 单 片 机 概 述;1. 1. 1 单片机的组成　　单片机是把中央处理器 (CPU) 、随机存储器 (RAM ,一 般用于存储数据 ) 、只读存储器(ROM ,一般用于存储程序 ) 、 中断系统 、定时器 /计数器以及 I / O 接口电路(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器 、 A / D转 换器等电路)等集成在一块芯片上的微型计算机 。　　 换一种说法,单片机就是不包括输入/输出设备、不带外部设备的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上看,它已具有了计算机系统的属性,因此称它为单片微型计算机(SingleChipMicro Computer , SCMC ),简称单片机。;　　目前,单片机已有几十个系列,上千个品种。图 1 1 为某些型号的单片机。在众多产品中, 20 世纪 80 年代 Intel 公司推出的MCS－51 系列单片机应用最为广泛。;　　虽然单片机型号各异,但其基本组成部分相似。图 1 2 为单片机的典型结构框图。　　单片机在应用时通常处于被控系统的核心地位并融入其中,即以嵌入的方式使用。为了强调其 “嵌 入”的 特 点,也 常 常 将 单 片 机 称 为 嵌 入 式 微 控 制 器 ( Embedded Micro-ControllerUnit , EMCU ),在单片机的电路和结构中有许多嵌入式应用的特点。;;1. 1. 2 单片机的特点　　单片机是一种集成电路芯片,在工业控制领域得到了广泛应用。单片机的主要特点如下所述。　　1. 集成度高、体积小、可靠性高　　单片机将各功能部件集成在一块集成电路芯片上,所以集成度很高,体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,数据在传送时受干扰的影响较小,其抗工业噪声性能优于一般通用的 CPU 。单片机程序指令、常数及表格等固化在ROM 中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性较高。;　　2. 控制功能强　　为了满足实际控制要求,各类单片机的指令系统均有极丰富的条件分支转移能力、I / O 口的逻辑操作及位处理能力,单片机的位操作能力更是其他计算机无法比拟的。单片机的实时控制功能特别强,非常适用于专门的控制系统。　　3. 低电压、低功耗,便于生产便携式产品　　为了满足广泛使用的便携式产品的开发,许多低功耗单片机的工作电压仅为 1.8~3. 6V ,而工作电流仅为数百微安,能够使系统在低功耗状态下运行。;　　4. 易扩展　　单片机芯片内具有计算机正常运行所必需的部件,芯片外部有供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出引脚,很容易构成各种规模的单片机应用系统。　　5. 性能价格比优异　　为了提高运行速度和工作效率,高端单片机已开始使用 RISC 流水线和 DSP 等技术。寻址能力也已突破 64KB ( B 为 Byte 的简写,即字节,为 8 位二进制码)的限制,有的已达到 16MB ,片内 RAM 容量则可达 2MB 。由于单片机的广泛使用,因而其销量极大。各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,所以其性能价格比极高。;1. 1. 3 单片机系统　　初学者在学习单片机时,应注意区分单片机和单片机系统、单片机应用系统和单片机开发系统。　　1. 单片机和单片机系统　　单片机只是一个芯片,而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其他电路或芯构成的具有一定应用功能的计算 机系统。;　　2. 单片机应用系统和单片机开发系统　　单片机应用系统(简称单片机系统)主要是为应用而设计开发的,该系统与控制对象结合在一起工作,是单片机开发应用的成果。单片机系统的设计开发包括硬件设计和软件编程两部分。由于软/硬件资源所限,单片机与微型计算机不同,单片机系统本身不能实现自我开发,要进行系统设计开发,必须使用专门的单片机开发系统。;　　单片机开发系统是单片机应用系统开发调试工具的总称。在线仿真器( In-CircuitEmulator , ICE )是单片机开发系统的核心部分(参见 9. 1. 2 节)。在单片机系统的设计中,仿真器应用的范围主要集中在对程序的仿真上。因为,在单片机的开发过程中,程序设计是最重要的,但也是难度最大的。一种最简单和原始的开发流程是:编写程序 → 烧写芯片→ 验证功能,这种方法对于简单系统是可以应付的,但在复杂系统中使用这种方法则是完全不可能的,所以需要使用单片机开发系统来支持开发工作。;1. 1. 4 单片机程序设计语言　　程 序 实 际 上 是 一 系 列 计 算 机 指 令 的 有 序 集合 合。我们把利用计算机指令系统来合理地编写出解决某个问题的程序的过程,称为程序设计。这也