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1、19:02,微机原理与接口技术,课程说明：微机原理与接口技术课程，是全国高校工科，特别是电类与机电类专业的必修课程，许多学校同时将该课程列为研究生入学考试课程。实践中，本课程教学安排上有二种不同方案a)主要讲授8088/8086微型计算机系统原理及其接口技术；b)主要讲授单片微型计算机原理及其接口技术 二者有诸多相通之处，但偏重点完全不同，希望学习过程及将来参加其它考试时特别予以关注.,计划学时：48学时 (其中讲课48学时，实验6学时)前导课程：数学、电工电子学、计算机语言类等课程后续教学环节：1、微机原理与接口技术课程设计2、机电一体化相关方向的毕业设计,19:02,南昌大学机电工程学院
2、刘国平,网站,19:02,微机原理与接口技术,第一章 概 述,19:02,单片机原理与接口技术 第一章 概述,1946-1958: 第一代 电子管计算机1958-1964:第二代 晶体管计算机1964-1971: 第三代 集成电路计算机1971- : 第四代 大规模集成电路计算机1981- : 第五代 人工智能计算机,1.1,计 算 机 的 发 展,二、各代特点,一、发展历史,三、发展趋势,（ENIAC）,（如 PC）,19:02,第一章 概述 1.1 计算机的发展 一、发展历史,1946年2月15日，由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院研制 ENIAC（Electronic Numerical In
3、tegrator And calculator），字长为12位，时钟频率100 KHz，1秒钟完成5000次加法运算。使用了18800个电子管、1500个继电器，重量30吨，功耗140千瓦/小时，占地150m2，造价100万美元， 1955年10月断电。,ENIAC,第一代 电子管计算机,19:02,第一章 概述 1.1 计算机的发展 一、发展历史,第四代 大规模集成电路计算机,速度提高千万倍存储容量提高千万倍体积缩小提高千万倍价格降为十万分之几,19:02,第一章 概述 1.1 计算机的发展,第一代电子管计算机：逻辑元件采用电子管；主存储器采用磁鼓、磁芯；外存储器开始采用磁带；软件用机器语言
4、，后来发展为汇编语言，主要用于科学计算。第二代晶体管计算机：逻辑元件采用晶体管；主存储器仍采用磁芯；外存储器开始采用磁盘；软件采用高级语言和编译程序；运用于事务和数据处理，工业控制等。第三代集成电路计算机：逻辑元件采用小规模和中规模集成电路（SSI和MSI）；主存储器仍以磁芯为主；外存储器采用磁盘；软件出现分时操作系统，开始运用于企事业管理和工业控制，出现多终端计算机和计算机网络。第四代大规模集成电路计算机：逻辑元件采用大规模集成电路（LSI，最多集成1亿个晶体管）)出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。第五代人工智能计算机：模拟人的智能和交流方式。,二、,各 代 特 点,19:02
5、,第一章 概述 1.1 计算机的发展 二、各代特点,硬件,微型计算机（主机）,微处理器 (CPU),软件,外围设备,运算器控制器,存储器 (内存),RAMROM,外部设备,辅助设备,输入设备(键盘、扫描仪) 输出设备(显示器、打印机、) 辅助存储器(磁带、磁盘、光盘),输入/输出接口(I/O接口),总线 (AB、DB、CB),系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序)应用软件(科学计算，管理、工业控制，数据处理)程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言),电源电路时钟电路,微型计算机系统,补充,19:02,第一章 概述 1.1 计算机的发展 二、各代特点,匈牙利籍数学家冯诺依曼
6、在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。 EDVACELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER,计算机的结构,补充,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,控制器,控制器的组成,程序计数器,指令寄存器,指令译码器,时序产生器,操作控制器,作用：是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个计算机系统的操作。,19:02,第一章 概述 1.1 计算机的发展,微型化 便携式、低功耗。巨型化 高端科技领域的信息处
7、理，需要超大容量、高速度。智能化 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力。系列化、标准化 便于各种计算机硬、软件兼容和升级。网络化 网络计算机和信息高速公路。多机系统 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、故障分散、资源共享)。,三、,发 展 趋 势,19:02,单片机原理与接口技术 第一章 概述,1.2,单 片 机 的 发 展,一、发展历史,二、发展趋势,小故事: 1971年1月，INTEL公司的特德霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器 。,
8、（Intel 4004）,19:02,第一章 概述 1.2 单片机的发展 一、发展历史,1、单芯片微机形成阶段（1976-1978） 1976年，Intel公司推出MCS-48系列单片机。 主要技术指标：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。 特点：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,第 一阶 段,19:02,第一章 概述 1.2 单片机的发展 一、发展历史,2、性能完善提高阶段 （1978-1982） 1980年，Intel公司推出MCS-51系列单片机。 主要技术指标： 8位CPU、4K字节ROM、128字节
9、RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。 特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。,第 二 阶 段,19:02,第一章 概述 1.2 单片机的发展 一、发展历史,3、微控制器化阶段（1982-1990） 1982年，Intel公司推出MCS-96系列单片机。 主要技术指标：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。 特点：
10、片内面向测控系统的外围电路增强，使单片机可以方便、灵活地应用于复杂的自动测控系统及设备。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,第 三 阶 段,19:02,第一章 概述 1.2 单片机的发展 一、发展历史,1、近年来推出的与80C51兼容的主要产品有： ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； Philips公司的80C51、80C552系列； 华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列； LG公司的GMS90/97低压高速系列； Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列。 2、非80C51结构单片机新品不断推
11、出： Intel的MCS-96系列16位单片机； Microchip的PIC系列RISC单片机； TI的MSP430F系列16位低功耗单片机； Motorola的80系列、Zilog的Z8系列。,单片机的近况,19:02,第一章 概述 1.2 单片机的发展,1、CMOS化 2、低功耗化 3、低电压化 4、低噪声与高可靠性 5、大容量化 6、高性能化 7、小容量、低价格化 8、外围电路内装化 9、串行扩展技术,发 展 趋 势,二、,19:02,第一章 概述 1.3 单片机的特点及应用,定义：单片机是将CPU、存储器、定时器和多种输入/输出电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，
12、一块单片机芯片就是一台计算机。,单片机的定义及外形,19:02,第一章 概述 1.3 单片机的特点及应用,单片机为工业测控而设计，具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。,单片机结构框图及应用,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,单片机芯片,电源模块,开关输入,音乐输出,LED显示,数码管显示,下载接口,红外遥控,继电控制,串行模块,19:02,第一章 概述 1.4 单片机的开发过程,单片机的开发过程,补充,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,仿真器和逻辑测试仪器,19
13、:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,编程器,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,编程器和芯片座,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,常用工具,剥线钳、尖嘴钳、斜口钳,烙铁、镊子,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,简单的测控应用实例,动作选择按钮,红外线传感器,89C2051单片机,复位按钮,电源指示灯,功能？,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,简单的测控应用实例,任务一：控制一盏灯点亮,任务二：红灯周期性地点亮/熄灭,信号检测,柔性开关,集群灯控,顺序控制/多任务定时切换,自动生产流水线,任务三：红外防盗报警,实时控制,19:02,南昌大学机电工程学院 刘国平,简单测控实例原理图,19:02,思考题： 1. 计算机由哪几部分组成？ 2.什么叫单片机？由哪几部分组成？ 3.当前单片机的主要产品有哪些？ 4.简述单片机的开发过程。,
