【正文】 法。 單片機(jī)與外部設(shè)備連接的原理是什么？ ★ 掌握軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本技能。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 13 單片機(jī)學(xué)習(xí)郵箱： 密碼： auts_mcu_dsp 單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站網(wǎng)址： 單片機(jī)參考書(shū)籍： 李廣弟， 《 單片機(jī)基礎(chǔ) 》 （修訂本）． 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 年 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 14 第一章 單片機(jī)概述 講授內(nèi)容： 1. 有關(guān)微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)的概念 2. 單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 3. 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 4. 常用單片機(jī)系列簡(jiǎn)介 5. 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 6. 數(shù)制、碼制復(fù)習(xí) 本章重點(diǎn)： 1. 微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的基本概念、單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 與應(yīng)用。 、碼制 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 15 回 顧：有關(guān)微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī) ※ 常見(jiàn)微型計(jì)算機(jī)的外形 一、微型計(jì)算機(jī)、微處理器和單片機(jī)的概念 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 16 ※ 微型計(jì)算機(jī)的硬件組成 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 17 主板 內(nèi)存條 CPU 微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 通 常 由 多 塊 印 刷 電 路 板 制 成 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 18 軟 件 + 系 統(tǒng) ※ 微型計(jì)算機(jī)的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 硬件系統(tǒng) ：構(gòu)成微型計(jì)算機(jī) 的實(shí)體和裝置，如微處理器， 存儲(chǔ)器，總線， I/O接口等； 軟件系統(tǒng) ：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 所使用的各種程序的總稱，如 系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件等。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 19 單片微型計(jì)算機(jī) ※ 單片微型計(jì)算機(jī)的概念 ( ) 單 硅 晶 片 CPU 存儲(chǔ)器 控制電路 定時(shí)器 時(shí)鐘電路 I / O口 簡(jiǎn)單地說(shuō)，單片微型 計(jì)算機(jī)是指 集成在一 個(gè)芯片上 的微型計(jì)算 機(jī) 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 20 微 處理 器 （ Microprocessor） ——微型計(jì)算機(jī)的控制和運(yùn)算器部分； 微 控制 器 （ Microcontroller Unit ） ——為了強(qiáng)調(diào)單片機(jī)的控制特點(diǎn) ， 將其稱為微控制器； 微型計(jì)算機(jī) （ Microputer） ——有完整運(yùn)算及控制功能的計(jì)算機(jī) ， 包括微處理器 、 存儲(chǔ)器 、 輸入 /輸出 (I/O)接口電路以及輸入 /輸出設(shè)備等； 單片機(jī) (single chip microputer)——直譯為單片微型計(jì)算機(jī)，它將 CPU、 RAM、 ROM、定時(shí)器 /計(jì)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(jì)算機(jī)部件集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，即組成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱為單片機(jī) 。 單片機(jī)的形態(tài)只是一塊芯片 ，但是它已具有了微型計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和功能。由于單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中常常將它完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中，故而也有將單片機(jī)稱為 嵌入式 微控制器 (Embedded microcontroller)。 列舉幾個(gè)名稱 ( ) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 21 二、單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 從體系結(jié)構(gòu)來(lái)看 ， 一般 單片機(jī)有 2種基本結(jié)構(gòu)形式： 一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu) ， 稱為 馮 諾依曼結(jié)構(gòu) ； 另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi) ， 分別尋址的結(jié)構(gòu) ， 稱為 哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu) 。 目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的結(jié)構(gòu)較多 。 第二節(jié) 單片機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 22 一般根據(jù)控制應(yīng)用需要，又可設(shè)計(jì)成 通用型 單片機(jī)、 專用型 單片機(jī)。 (三段 ) 通用型 單片機(jī)：是一種基本芯片，內(nèi)部資源較豐富，性能全面且適應(yīng)性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。 專用型 單片機(jī)：專門(mén)針對(duì)某個(gè)特定產(chǎn)品或控制應(yīng)用而專門(mén)設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)時(shí)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)化、軟硬件資源利用最優(yōu)化、可靠性和成本最佳化。 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 23 單片機(jī)的中央處理器 (CPU)和通用微處理器基本相同，只是增設(shè)了“面向控制”的處理功能。例如：位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運(yùn)算、狀態(tài)檢測(cè)、中斷處理功能等，增強(qiáng)了控制的實(shí)用性和靈活性。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 24 單片機(jī)的特點(diǎn) ★ 體積小 ， 重量輕 ★ 電源單一 ， 功耗低 ★ 功能強(qiáng) ， 價(jià)格低 ★ 運(yùn)行速度快 ， 抗干擾能力強(qiáng) ， 可靠性高 單片機(jī)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(chǎn)品中 ——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 25 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) ☆ 掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理 的分析方法。 單片機(jī)與外部設(shè)備連接的原理是什么？ ★ 掌握軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本技能。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 26 三、單片機(jī)的歷史與發(fā)展 第一階段 :(19741976) 單片機(jī)初級(jí)階段 ， 以仙童公司的 F8為代表 。 第二階段 :(19761978) 低性能單片機(jī)階段 ， 以 MCS48系列單片機(jī)為代表 。 第三階段 :(1978至今 ) 高性能單片機(jī)階段 ， 以 MCS51系列單片機(jī)為代表 。 第四階段 :(1982至今 )在 8位單片機(jī)基礎(chǔ)上 ， 推出 16位 、 32位單片機(jī) ， 是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段 。 第三節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由 1位到 4位 ， 4位到 8位 ， 再到 16位 /32位機(jī)的發(fā)展過(guò)程 。 8位指的是什么 ？ 單片機(jī)CPU內(nèi)部總線的個(gè)數(shù) ， 即有多少條總線 ， 這也就決定了單元的個(gè)數(shù) ！ 目前， 8位機(jī)仍是單片機(jī)的主流機(jī)型，教學(xué)中選用 MCS51系列單片機(jī)，主要因?yàn)槠渫ㄓ眯詮?qiáng)，應(yīng)用廣泛。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 27 第四節(jié) 常用單片機(jī)系列 ※ ATMEL單片機(jī) ATMEL公司所生產(chǎn)的 ATMEL89系列單片機(jī)（簡(jiǎn)稱 89系列單片機(jī)），就是基于 Intel公司的 MCS5l系列而研制的，該公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于 Flash存儲(chǔ)器技術(shù)。 應(yīng)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(jī) 這些都是一種可下載的 Flash單片機(jī) ， 它和 IBM微機(jī)通信進(jìn)行下載程序十分方便 。 常用單片機(jī)系列的簡(jiǎn)介 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 28 ※ Philips單片機(jī) Philips公司的的單片機(jī)都屬于 MCS51系列兼容的單片機(jī) 。 ※ MaximDallas單片機(jī) ※ WinBond單片機(jī) ※ Motorola單片機(jī) ※ 其他公司的單片機(jī) 1） NEC單片機(jī)； 2） 東芝單片機(jī)； 3） Epson單片機(jī)； 提示：經(jīng)常上網(wǎng)查詢 ， 關(guān)注發(fā)展動(dòng)態(tài) ． 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 29 第五節(jié) 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 工業(yè)方面 電梯 、 生產(chǎn)工具 、 生產(chǎn)設(shè)備 、 黑匣子 （ 安裝于飛機(jī) 、 輪船上 ， 用于實(shí)時(shí)保存重要的數(shù)據(jù)和參數(shù) ） 民用方面 數(shù)碼照相機(jī) 、 電視機(jī) 、 收音機(jī) 、 空調(diào) 、 洗衣機(jī) 、電飯煲 等 。 一般電腦電飯煲 ， 內(nèi)部只有一個(gè)單片機(jī) ， 這種控制系統(tǒng)是單核嵌入；對(duì)于分體式空調(diào) ， 室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)中分別有 1個(gè)單片機(jī) ， 為雙核嵌入結(jié)構(gòu) 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 30 電訊方面 手機(jī) 、 CALL機(jī) 、 電話機(jī) 、 交換機(jī) 汽車方面 越高檔的汽車越能見(jiàn)到單片機(jī)的應(yīng)用 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 31 數(shù)據(jù)處理方面 打印機(jī)等 智能儀表方面 智能化儀表內(nèi)部基本上都是用單片機(jī)進(jìn)行 信息控制與處理，擴(kuò)展了單片機(jī)在智能儀 器中的應(yīng)用。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 32 （ 1） 總線 (BUS) 總線是連接 CPU與各功能部件并進(jìn)行信息傳遞的公共通道?？偩€通常分為三種，即數(shù)據(jù)總線 (DB)地址總線 (AB)和控制總線 (CB)。 復(fù)習(xí)一 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī) ──由微處理器（ CPU）、存儲(chǔ)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(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 33 (2)輸入輸出 (I/O)接口 由于 I/O設(shè)備中類繁多，它們?cè)谒俣取㈦娖?、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(jīng)過(guò) I/O接口電路解決它們之間的匹配問(wèn)題。 (3) 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分類 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的信息 存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作過(guò)程 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 34 (4)微處理器（ CPU） 運(yùn)算器 寄存器陣列 控制器 內(nèi)部總線 2. 復(fù)習(xí)基本概念與常用術(shù)語(yǔ) （ 1）位 (Bit) 位是計(jì)算中構(gòu)成信息的最小單位，表示二進(jìn)制數(shù)中的某個(gè)數(shù)位“ 0”或“ 1”。 Bit是 Binarg Digit （ 2）字 (Word) 字是 CPU與輸入 /輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)的基本單位，由若干位組成它與數(shù)據(jù)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(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 35 （ 4）指令 (Instruction)： 指規(guī)定計(jì)算機(jī)完成某種操作的命令。目前計(jì)算機(jī)只能直接識(shí)別由二進(jìn)制編碼的指令，即機(jī)器碼 （ 5）指令系統(tǒng) (Instnction Set)：指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的全部指令的集合。 。 （ 6）程序 (Progrom)：為完成特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的一組指令有序的集合。 （ 7）地址 (Address) （ 8） K和 KB計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器容量較大， K和 KB常用作計(jì)算存儲(chǔ)器 容量的單位 1K=210=1024。 KB=1024Byte。 （ 9） 關(guān)于時(shí)序的概念 所謂時(shí)序，就是計(jì)算機(jī)在工作過(guò)程中， CPU控制器所發(fā)出的一系列控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動(dòng)化教研室 36 復(fù)習(xí)內(nèi)容 二 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)制 、 碼制復(fù)習(xí) 常用數(shù)制：十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制 十進(jìn)制：符合人們的習(xí)慣。 二進(jìn)制：便于物理實(shí)現(xiàn)。 十六進(jìn)制：便于識(shí)別、書(shū)寫(xiě)。 ※ 二進(jìn)制