【正文】 法。 單片機與外部設備連接的原理是什么？ ★ 掌握軟件設計與調試的基本技能。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 13 單片機學習郵箱： 密碼： auts_mcu_dsp 單片機學習網站網址： 單片機參考書籍： 李廣弟， 《 單片機基礎 》 （修訂本）． 北京：北京航空航天大學出版社， 2022 年 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 14 第一章 單片機概述 講授內容： 1. 有關微型計算機、單片機的概念 2. 單片機的一般結構及特點 3. 單片機的發(fā)展過程 4. 常用單片機系列簡介 5. 單片機的應用領域 6. 數(shù)制、碼制復習 本章重點： 1. 微處理器、微機和單片機的基本概念、單片機的結構特點 與應用。 、碼制 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 15 回 顧：有關微型計算機的基礎知識 第一節(jié) 微型計算機與單片機 ※ 常見微型計算機的外形 一、微型計算機、微處理器和單片機的概念 微型計算機的硬件結構 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 16 ※ 微型計算機的硬件組成 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 17 主板 內存條 CPU 微 型 計 算 機 系 統(tǒng) 通 常 由 多 塊 印 刷 電 路 板 制 成 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 18 軟 件 + 系 統(tǒng) ※ 微型計算機的硬件內部結構 微型計算機系統(tǒng) 硬件系統(tǒng) ：構成微型計算機 的實體和裝置，如微處理器， 存儲器，總線， I/O接口等； 軟件系統(tǒng) ：微型計算機系統(tǒng) 所使用的各種程序的總稱，如 系統(tǒng)軟件，應用軟件等。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 19 單片微型計算機 ※ 單片微型計算機的概念 ( ) 單 硅 晶 片 CPU 存儲器 控制電路 定時器 時鐘電路 I / O口 簡單地說，單片微型 計算機是指 集成在一 個芯片上 的微型計算 機 。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 20 微 處理 器 （ Microprocessor） ——微型計算機的控制和運算器部分； 微 控制 器 （ Microcontroller Unit ） ——為了強調單片機的控制特點 ， 將其稱為微控制器； 微型計算機 （ Microputer） ——有完整運算及控制功能的計算機 ， 包括微處理器 、 存儲器 、 輸入 /輸出 (I/O)接口電路以及輸入 /輸出設備等； 單片機 (single chip microputer)——直譯為單片微型計算機，它將 CPU、 RAM、 ROM、定時器 /計數(shù)器、輸入 /輸出 (I/O)接口電路、中斷、 串行通信接口等主要計算機部件集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，具有一臺計算機的屬性，即組成單片微型計算機，簡稱為單片機 。 單片機的形態(tài)只是一塊芯片 ，但是它已具有了微型計算機的組成結構和功能。由于單片機的結構特點，在實際應用中常常將它完全融入應用系統(tǒng)之中，故而也有將單片機稱為 嵌入式 微控制器 (Embedded microcontroller)。 列舉幾個名稱 ( ) 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 21 二、單片機的一般結構及特點 從體系結構來看 ， 一般 單片機有 2種基本結構形式： 一種是在通用微型計算機中廣泛采用的將程序存儲器和數(shù)據存儲器合用一個存儲空間的結構 ， 稱為 馮 諾依曼結構 ； 另一種是將程序存儲器和數(shù)據存儲器截然分開 ， 分別尋址的結構 ， 稱為 哈佛 (Harvard)結構 。 目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據存儲器截然分開的結構較多 。 第二節(jié) 單片機的一般結構及特點 單片機的基本結構 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 22 一般根據控制應用需要，又可設計成 通用型 單片機、 專用型 單片機。 (三段 ) 通用型 單片機：是一種基本芯片，內部資源較豐富，性能全面且適應性強，能覆蓋多種應用需求。 專用型 單片機：專門針對某個特定產品或控制應用而專門設計的，設計時考慮系統(tǒng)結構最簡化、軟硬件資源利用最優(yōu)化、可靠性和成本最佳化。 單片機的內部結構 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 23 單片機的中央處理器 (CPU)和通用微處理器基本相同，只是增設了“面向控制”的處理功能。例如：位處理、查表、多種跳轉、乘除法運算、狀態(tài)檢測、中斷處理功能等，增強了控制的實用性和靈活性。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 24 單片機的特點 ★ 體積小 ， 重量輕 ★ 電源單一 ， 功耗低 ★ 功能強 ， 價格低 ★ 運行速度快 ， 抗干擾能力強 ， 可靠性高 單片機的芯片封裝形式 雙列直插式 貼片式 可以直接嵌入到電子產品中 ——嵌入式應用系統(tǒng) 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 25 單片機應用系統(tǒng) ☆ 掌握單片機應用系統(tǒng)硬件原理 的分析方法。 單片機與外部設備連接的原理是什么？ ★ 掌握軟件設計與調試的基本技能。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 26 三、單片機的歷史與發(fā)展 第一階段 :(19741976) 單片機初級階段 ， 以仙童公司的 F8為代表 。 第二階段 :(19761978) 低性能單片機階段 ， 以 MCS48系列單片機為代表 。 第三階段 :(1978至今 ) 高性能單片機階段 ， 以 MCS51系列單片機為代表 。 第四階段 :(1982至今 )在 8位單片機基礎上 ， 推出 16位 、 32位單片機 ， 是單片機向微控制器發(fā)展的階段 。 第三節(jié) 單片機的發(fā)展過程 單片機的發(fā)展過程 單片機的發(fā)展經歷了由 1位到 4位 ， 4位到 8位 ， 再到 16位 /32位機的發(fā)展過程 。 8位指的是什么 ？ 單片機CPU內部總線的個數(shù) ， 即有多少條總線 ， 這也就決定了單元的個數(shù) ！ 目前， 8位機仍是單片機的主流機型，教學中選用 MCS51系列單片機，主要因為其通用性強，應用廣泛。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 27 第四節(jié) 常用單片機系列 ※ ATMEL單片機 ATMEL公司所生產的 ATMEL89系列單片機（簡稱 89系列單片機），就是基于 Intel公司的 MCS5l系列而研制的，該公司技術優(yōu)勢在于 Flash存儲器技術。 應用較多的有： AT89C51系列 STC89C51/52系列 SST89系列 ATtiny、 AT90/、 ATmega等系列的 AVR單片機 這些都是一種可下載的 Flash單片機 ， 它和 IBM微機通信進行下載程序十分方便 。 常用單片機系列的簡介 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 28 ※ Philips單片機 Philips公司的的單片機都屬于 MCS51系列兼容的單片機 。 ※ MaximDallas單片機 ※ WinBond單片機 ※ Motorola單片機 ※ 其他公司的單片機 1） NEC單片機； 2） 東芝單片機； 3） Epson單片機； 提示：經常上網查詢 ， 關注發(fā)展動態(tài) ． 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 29 第五節(jié) 單片機的應用領域 工業(yè)方面 電梯 、 生產工具 、 生產設備 、 黑匣子 （ 安裝于飛機 、 輪船上 ， 用于實時保存重要的數(shù)據和參數(shù) ） 民用方面 數(shù)碼照相機 、 電視機 、 收音機 、 空調 、 洗衣機 、電飯煲 等 。 一般電腦電飯煲 ， 內部只有一個單片機 ， 這種控制系統(tǒng)是單核嵌入；對于分體式空調 ， 室內機與室外機中分別有 1個單片機 ， 為雙核嵌入結構 。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 30 電訊方面 手機 、 CALL機 、 電話機 、 交換機 汽車方面 越高檔的汽車越能見到單片機的應用 。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 31 數(shù)據處理方面 打印機等 智能儀表方面 智能化儀表內部基本上都是用單片機進行 信息控制與處理，擴展了單片機在智能儀 器中的應用。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 32 （ 1） 總線 (BUS) 總線是連接 CPU與各功能部件并進行信息傳遞的公共通道。總線通常分為三種，即數(shù)據總線 (DB)地址總線 (AB)和控制總線 (CB)。 復習一 微型計算機的基本結構及工作原理 1. 微型計算機的基本結構 微型計算機 ──由微處理器（ CPU）、存儲器、 輸入輸出接口（ I/O接口）三部分組成，各部分用總線相連。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 33 (2)輸入輸出 (I/O)接口 由于 I/O設備中類繁多，它們在速度、電平、功率、信息形式等很多方面有很大差別，不能直接與 CPU連接，必須經過 I/O接口電路解決它們之間的匹配問題。 (3) 存儲器 存儲器分類 存儲器存儲的信息 存儲器的讀寫操作過程 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 34 (4)微處理器（ CPU） 運算器 寄存器陣列 控制器 內部總線 2. 復習基本概念與常用術語 （ 1）位 (Bit) 位是計算中構成信息的最小單位，表示二進制數(shù)中的某個數(shù)位“ 0”或“ 1”。 Bit是 Binarg Digit （ 2）字 (Word) 字是 CPU與輸入 /輸出設備和存儲器之間傳送數(shù)據的基本單位，由若干位組成它與數(shù)據總線的寬度 (根數(shù) )一 （ 3）字節(jié) (Byte) 一字節(jié)為 8位 (bit)。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 35 （ 4）指令 (Instruction)： 指規(guī)定計算機完成某種操作的命令。目前計算機只能直接識別由二進制編碼的指令，即機器碼 （ 5）指令系統(tǒng) (Instnction Set)：指一臺計算機所能識別的全部指令的集合。 。 （ 6）程序 (Progrom)：為完成特定任務而設計的一組指令有序的集合。 （ 7）地址 (Address) （ 8） K和 KB計算機的存儲器容量較大， K和 KB常用作計算存儲器 容量的單位 1K=210=1024。 KB=1024Byte。 （ 9） 關于時序的概念 所謂時序，就是計算機在工作過程中， CPU控制器所發(fā)出的一系列控制信號在時間上的相互關系。 江娟娟 安徽工程大學電氣工程學院自動化教研室 36 復習內容 二 計算機系統(tǒng)中的數(shù)制 、 碼制復習 常用數(shù)制：十進制、二進制、十六進制和八進制 十進制：符合人們的習慣。 二進制：便于物理實現(xiàn)。 十六進制：便于識別、書寫。 ※ 二進制